外墻透氣性涂料的制備及性能研究

林森安 洪永順

摘 要： 乳膠漆是一種被廣泛應(yīng)用的建筑涂料，組分及其含量對(duì)乳膠漆的性能具有決定性的影響。配方的設(shè)計(jì)必須充分考慮各組分之間的協(xié)同作用。試驗(yàn)研究了不同廠家、不同類型的乳液，不同乳液添加量，漆膜厚度和有機(jī)硅乳液對(duì)外墻涂料透氣性的影響。實(shí)驗(yàn)表明，適當(dāng)?shù)奶砑佑袡C(jī)硅樹(shù)脂能夠有效的提高涂料透氣性能。

關(guān)鍵詞： 外墻涂料；透氣性；有機(jī)硅乳液

0前言

混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，由于具有多孔性的表面結(jié)構(gòu)及其易吸收水份的特性使其容易遭受外部環(huán)境侵蝕而損壞。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，采用涂料對(duì)建筑物外觀進(jìn)行裝飾保護(hù)，越來(lái)越得到人們的認(rèn)同。在國(guó)內(nèi)常采用建筑涂料對(duì)建筑物的外墻進(jìn)行裝飾保護(hù)。合成樹(shù)脂乳液外墻涂料廣泛用于建筑物外墻的裝飾和裝修，其特點(diǎn)裝飾美觀，施工方便。

住建部于2007年下達(dá)了《外墻涂料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定及分級(jí)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂任務(wù)，該標(biāo)準(zhǔn)于 2011年8月1日實(shí)施。 理想的漆膜具有良好的水蒸氣透過(guò)性且不透水，可以使得基材具有一定的呼吸功能，避免由于環(huán)境溫度、濕度變化引起墻體內(nèi)外蒸汽壓力不平衡，從而造成墻面結(jié)露或涂層氣泡、裂開(kāi)等現(xiàn)象的發(fā)生。

1 試驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

顏料：鈦白粉 2295 ：山東道恩鈦業(yè)；苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液 ： 國(guó)產(chǎn)； 有機(jī)硅樹(shù)脂 BS45：德國(guó)瓦克公司；； 成膜助劑 CLAUVIS FAN1 、罐內(nèi)防腐劑 BC 25 、試驗(yàn)杯：廣東龍湖科技股份有限公司。實(shí)驗(yàn)儀器和基材：高速分散機(jī)、線棒涂布器：廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)室儀器用品有限公司。

1.2 測(cè)試方法

目前現(xiàn)行的方法JG/T 309-2011《外墻涂料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定及分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試原理：在試驗(yàn)杯中盛入定量的磷酸二氫銨飽和溶液，使試驗(yàn)杯上方空氣的相對(duì)濕度迅速提升至93%。使用涂覆有待測(cè)樣品的多孔結(jié)構(gòu)的基材來(lái)封閉試驗(yàn)杯。試驗(yàn)杯即處于一個(gè)溫度和相對(duì)濕度可控制的封閉空間內(nèi)。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)稱量，當(dāng)質(zhì)量變化與時(shí)間間隔的變化成正比關(guān)系時(shí)，就可以通過(guò)質(zhì)量的變化來(lái)測(cè)定水蒸氣透過(guò)率。

水蒸氣透過(guò)率V ：是用來(lái)描述在一定時(shí)間內(nèi)，在特定溫度和濕度下，單位面積的涂膜水蒸氣透過(guò)量，單位是克/平方米天。

等量空氣層厚度 Sd：在相同的靜態(tài)條件下，與涂料具有相同水蒸氣透過(guò)率的空氣層厚度，單位是米。試驗(yàn)杯見(jiàn)圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1基礎(chǔ)配方

2.2乳液類型對(duì)外墻涂料透氣性的影響

乳膠漆的漆膜主要是樹(shù)脂和顏填料構(gòu)成，影響涂料的性能主要因素就是乳液的性能。外墻涂料使用環(huán)境必須能承受風(fēng)雨冷熱的破壞，太陽(yáng)紫外線的輻射等，因此高性能涂料采用具有較好耐候性的純丙乳液和硅丙乳液，目前在國(guó)內(nèi)，外墻涂料也有使用苯丙乳液，苯丙乳液耐候性不如純丙乳液，易發(fā)生黃變，但其性能價(jià)格比較被人接受，所以也被廣泛采用于外墻涂料。試驗(yàn)采用目前國(guó)內(nèi)兩個(gè)較為知名的廠家，廠家1和廠家2的苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液在30%乳液添加量進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果從圖2可以看出，不同廠家和相同廠家之間的苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液，涂料漆膜的水蒸氣透過(guò)率也很接近。主要是因?yàn)樵谙嗤橐禾砑恿康臈l件下，各廠家各類型乳液固含量約在48%，乳液所形成的連續(xù)漆膜封閉性也比較接近，從而漆膜的水蒸氣透過(guò)率也接近。所以在配方設(shè)計(jì)過(guò)程，水蒸氣透過(guò)率受乳液廠家和乳液類型的差異影響較小。

2.3乳液添加含量對(duì)外墻涂料透氣性的影響

乳液的添加量直接影響到漆膜的性能。涂料配方的PVC越低漆膜的性能越好。試驗(yàn)涂料配方的PVC選擇小于35%的情況下，不同乳液的添加量對(duì)水蒸氣透過(guò)率的影響。在基礎(chǔ)配方中分別添加30%、35%和40%的純丙乳液，測(cè)試漆膜的透氣性，測(cè)試結(jié)果如圖3，乳液添加量的提高會(huì)降低漆膜透氣性。涂料的乳液添加量越高，漆膜的致密性越好，漆膜透氣性反而會(huì)出現(xiàn)明顯下降，從圖3看出乳液添加量從30%提高到35%、40%的時(shí)候，漆膜的透氣性下降明顯。乳液添加量35%和40%兩者的透氣性接近。所以配方的乳液量控制在30%漆膜的透氣性較理想。

2.4漆膜厚度對(duì)外墻涂料透氣性的影響

不同的漆膜厚度，對(duì)涂料的透氣性也有明顯的影響。試驗(yàn)按照表1配方，純丙乳液添加30%，分別測(cè)試了漆膜在不同厚度下的透氣性，漆膜干膜厚度分別是60μm、100μm和140μm。從圖4可以看出，漆膜厚度越厚，漆膜的透氣性越差。主要是因?yàn)殡S著漆膜厚度的增加，涂層的毛細(xì)孔數(shù)量逐漸減少，從而水蒸氣透過(guò)率也隨之下降。建筑基材膩?zhàn)拥钠秸群痛植诙榷紩?huì)影響到涂料施工后的漆膜厚度，所以想要使涂料整體達(dá)到預(yù)期的漆膜性能，需要施工時(shí)將基材處理平整并控制好涂料漆膜的厚度。

2.5低添加量有機(jī)硅對(duì)外墻涂料透氣性的影響

硅樹(shù)脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于石英。 它們都是以硅 /氧為骨架， 在硅樹(shù)脂中，每4個(gè)氧原子就有1個(gè)被有機(jī)基團(tuán) R 取代。硅樹(shù)脂是所有涂料用樹(shù)脂中最具有透氣性的品種，這是由于它們骨架結(jié)構(gòu)的 80%是由無(wú)機(jī)硅氧組成。有機(jī)硅乳液成本較高，提高1%的有機(jī)硅添加量會(huì)大約提高配方成本1元左右。試驗(yàn)按照表1配方，純丙乳液添加30%，在考慮成本條件下，采用有機(jī)硅樹(shù)脂BS45分別替換3%、6%、9%的純丙乳液。試驗(yàn)結(jié)果從圖5可以看出，隨著硅樹(shù)脂乳液的添加，涂料的透氣性變好。硅樹(shù)脂乳液可以大大改善涂料漆膜的透氣性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，制備涂料所選擇的乳液類型對(duì)涂料漆膜的透氣性影響很小，漆膜的透氣性同乳液添加量有關(guān)，乳液添加量越高，透氣性越差。高性能的外墻涂料高乳液量是其性能的有力保障， 乳液添加量推薦在30%性能較佳。有機(jī)硅乳液能夠提供涂料的透氣性，外墻涂料可以通過(guò)添加3%～9%的有機(jī)硅乳液來(lái)提高涂料漆膜的透氣性。漆膜厚度對(duì)透氣性的影響有著明顯的影響，涂料在施工中過(guò)程中要控制好漆膜厚度，過(guò)厚的漆膜會(huì)導(dǎo)致涂料的透氣性變差。

參考文獻(xiàn)

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