制膜及保養(yǎng)條件對彈性涂料性能影響因素分析

高文才， 聞?wù)\娟， 胡 建，林惠賜 [立邦涂料（中國）有限公司， 上海 201201]

彈性涂料是中國外墻建筑涂料的主要品種之一。彈性涂料因其彈性，在實(shí)際使用過程中可以修補(bǔ)微細(xì)裂縫，其在中國的發(fā)展也越來越受關(guān)注[1-2]。彈性涂料的斷裂延伸率和拉伸強(qiáng)度是代表彈性涂料性能的重要參數(shù)[3-4]。目前，這兩個參數(shù)的檢測是按照標(biāo)準(zhǔn) JG/T 172—2014《彈性建筑涂料》進(jìn)行的，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了涂料的制膜方法和養(yǎng)護(hù)條件。但是，在實(shí)際中外界環(huán)境并不總是與規(guī)定中的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境一致[5]。同時，標(biāo)準(zhǔn)中要求制備的漆膜不應(yīng)出現(xiàn)氣泡，但按照標(biāo)準(zhǔn)中的制膜方法制備的漆膜總會或多或少地存在起泡[6]。針對這種情況，本文探究了漆膜中的氣泡、養(yǎng)護(hù)時環(huán)境的溫濕度對彈性涂料斷裂延伸率和拉伸強(qiáng)度的影響，并根據(jù)探究結(jié)果對配方進(jìn)行了調(diào)整，使彈性涂料在外界環(huán)境變化較大時也能保持較穩(wěn)定的拉伸強(qiáng)度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)配方

彈性涂料試驗(yàn)配方如表 1 所示。

表1 彈性涂料試驗(yàn)配方

1.2 彈性涂料的制備

（1）制漿：在適宜的容器內(nèi)依次加入水、各助劑，攪拌均勻。攪拌下再加入顏填料，1 500 r/min 分散至細(xì)度合格，制成漿料備用。

（2）調(diào)漆：800 r/min 攪拌下向色漿中加入彈性乳液、消泡劑、增稠劑，攪勻后補(bǔ)齊配方量的水，攪勻后，制成成品漆。

1.3 樣條的制備

按照 JG/T 172—2014 中 7.3 執(zhí)行，即標(biāo)準(zhǔn)制模法，將涂料在容器中充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?3 次倒入鋼制涂膜模具中制模，第 1 次制模用長 230 mm、寬 100 mm、高 1.0± 0.1 mm 的模具，成膜 24 h 后取下模具，在制成的涂膜上放置長 235 mm、寬 105 mm 高 1.2 ± 0.1 mm 的模具，進(jìn)行第 2 次制模。成膜 24 h 后取下模具，在制成的涂膜上放置長 240 mm、寬 110 mm、高 1.5 ± 0.1 mm 的模具，進(jìn)行第 2 次制模。

1.4 涂膜力學(xué)性能的測試

常溫拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率按 JG/T 172—2014 中 7.15方法測試，截取符合 GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》中規(guī)定的啞鈴 I 型試件，取截刀狹窄部分刀刃間的距離作為試件的款單 B，用厚度計(jì)測量試件表現(xiàn)中間和兩端三點(diǎn)的厚度，取其算術(shù)平均值作為試件厚度D，將試件安放在拉力機(jī)夾具中，記錄拉力機(jī)標(biāo)線間所示數(shù)值L0，以 200 mm/min 的速度拉伸至出現(xiàn)裂口，記錄此時標(biāo)線間的數(shù)據(jù)值L1，讀數(shù)精確到 0.05 mm，同時記錄試件拉伸至斷裂過程中出現(xiàn)的最大載荷F。斷裂伸長率按式（1）計(jì)算，拉伸強(qiáng)度P按式（2）計(jì)算。

式中：A—試件截?cái)嗝娣e。

2 結(jié)果與分析

2.1 漆膜中氣泡對漆膜彈性的影響

按照 JG/T 172—2014 中 7.1 的制膜方法，漆膜是經(jīng)過3 次制膜成型的。這樣制備的漆膜或多或少存在氣泡。為了探究氣泡對漆膜彈性的影響，本試驗(yàn)采取了一種多道制膜的方法，即用 150 μm 絲棒逐層涂布，每道涂布間隔 4 h，涂布道數(shù)以干漆膜厚度為 0.8～1.2 mm 作準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 24 h，揭膜，在 80 ℃ 烘箱養(yǎng)護(hù) 96 h 后，取出在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 24 h 后進(jìn)行測試。對比多道制膜法與標(biāo)準(zhǔn)制膜法 2 種方法制備的漆膜，可知多道制膜法制備的漆膜在保養(yǎng)完成后幾乎沒有氣泡。2 種方法制備的漆膜的彈性測試結(jié)果如表 2 所示。

表2 2 種制膜方法制備的漆膜的彈性性能

由表 2 可知，采用多道制膜法減少漆膜中的氣泡后，漆膜的斷裂延伸率基本無變化，但是漆膜的拉伸強(qiáng)度得到了提高。

2.2 保養(yǎng)溫度對漆膜彈性的影響

按照 JG/T 172—2014 的規(guī)定，制備的漆膜在 80 ℃ 保養(yǎng) 96 h 后，需在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下再保養(yǎng) 24 h 后方能進(jìn)行彈性測試。本試驗(yàn)為了研究漆膜最后 24 h 保養(yǎng)時的保養(yǎng)溫度對彈性的影響，分別在環(huán)境溫度為 20 ℃、25 ℃、30 ℃ 的條件下對漆膜進(jìn)行保養(yǎng)，保養(yǎng)時的環(huán)境濕度保持一致。保養(yǎng) 24 h后對其進(jìn)行彈性測試，試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。

表3 保養(yǎng)溫度與漆膜彈性性能的關(guān)系

由表 3 中可知，當(dāng)漆膜最后 24 h 的保養(yǎng)溫度升高時，漆膜的斷裂延伸率會升高，拉伸強(qiáng)度會下降。

2.3 保養(yǎng)濕度對漆膜彈性的影響

為了探究漆膜最后 24 h 保養(yǎng)時的保養(yǎng)濕度對彈性的影響，進(jìn)行了一個試驗(yàn)—將漆膜從 80 ℃ 烘箱拿出后，稱取漆膜質(zhì)量，分別在環(huán)境相對濕度為 42%、95% 的條件下對漆膜進(jìn)行保養(yǎng)，保養(yǎng)時的環(huán)境溫度保持一致。保養(yǎng) 24 h 后稱重，根據(jù)保養(yǎng)前后的質(zhì)量變化計(jì)算吸水率，然后對其進(jìn)行彈性測試。保養(yǎng)后漆膜的吸水率按式（3）計(jì)算，不同濕度保養(yǎng)后漆膜的吸水率及彈性性能如表 4 所示。

表4 不同濕度保養(yǎng)后漆膜的吸水率及彈性性能

由表 4 可知，當(dāng)保養(yǎng)環(huán)境的相對濕度升高時，漆膜會從環(huán)境中吸收更多的水分，結(jié)果就會使漆膜的斷裂延伸率增加，同時漆膜的拉伸強(qiáng)度會下降。

2.4 配方中親水性助劑對漆膜彈性的影響

本試驗(yàn)對配方進(jìn)行了調(diào)整，不再使用親水性的助劑（包括羥乙基纖維素、凹凸棒土、親水性強(qiáng)的分散劑），而是采用其他一些相對疏水的助劑代替。將調(diào)整后的新配方與原配方同時按照 JG/T 172—2014 中 7.1 的規(guī)定的方法制膜，在最后 24 h 保養(yǎng)時新配方與原配方分別同時在環(huán)境相對濕度為 42%、95% 的條件下對漆膜進(jìn)行保養(yǎng)，保養(yǎng)時的環(huán)境溫度保持一致。保養(yǎng) 24 h 后稱重，根據(jù)保養(yǎng)前后的質(zhì)量變化計(jì)算吸水率，然后對其進(jìn)行彈性測試。保養(yǎng)后漆膜的吸水率及彈性性能如表 5 所示。

表5 原配方與新配方的吸水率及彈性性能

由表 5 可知，新配方與原配方在相對濕度為42% 的環(huán)境保養(yǎng)后，兩者的吸水率和彈性性能很接近。在相對濕度95% 保養(yǎng)后，新配方的吸水率要明顯小于原配方，新配方的拉伸強(qiáng)度也明顯大于原配方。原配方的保養(yǎng)濕度由 42%升到 95% 后，拉伸強(qiáng)度由 3.50 MPa 降低到 1.88 MPa，降低了1.62 MPa ；新配方的保養(yǎng)濕度由 42% 升到 95% 后，拉伸強(qiáng)度由 3.20 MPa 降低到 3.07 MPa ，只減少了0.13 MPa 。這說明減少配方中親水性助劑的使用，可以在濕度較大的環(huán)境中很好地控制漆膜的吸水性，避免了漆膜因?yàn)榄h(huán)境濕度大而產(chǎn)生的拉伸強(qiáng)度過低的問題。

3 結(jié) 語

（1）采用多道制膜法可以減少漆膜中的氣泡，從而使漆膜的拉伸強(qiáng)度提高。

（2）根據(jù) JG/T172—2014 規(guī)定的漆膜養(yǎng)護(hù)方法，改變漆膜最后 24 h 的保養(yǎng)條件。① 保持濕度一致，改變最后24 h 的保養(yǎng)溫度后，漆膜的斷裂伸長率隨保養(yǎng)溫度的上升而上升，拉伸強(qiáng)度隨保養(yǎng)溫度的上升而下降。② 保持溫度一致，改變最后 24 h 的保養(yǎng)濕度后，漆膜的斷裂伸長率隨保養(yǎng)濕度的上升而上升，拉伸強(qiáng)度隨保養(yǎng)濕度的上升而下降。

（3）減少配方中親水性原料的使用，可以很好地控制漆膜的吸水性，使漆膜在濕度很大的環(huán)境中也能保持穩(wěn)定的拉伸強(qiáng)度。