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無(wú)機(jī)涂料|淺談外墻涂料的耐久性與施工關(guān)系
發(fā)布者：無(wú)機(jī)涂料|水無(wú)極 發(fā)布時(shí)間：9/3/2018 10:30:12 AM
1外墻涂料耐久性
1．1耐候保色性
裝飾功能是外墻涂料的重要功能之一。外墻涂料長(zhǎng)期暴露于戶外，受到風(fēng)吹、雨淋和日曬，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，飾面的外觀會(huì)發(fā)生粉化、變色、褪色、失光等現(xiàn)象。對(duì)高性能外墻涂料的耐候保色要求一般是8～10a以上，相當(dāng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中人工加速老化1000h以上，其變色不大于2級(jí)。涂膜的粉化、褪色和變色與涂料的基料和顏料有著密切的聯(lián)系。
(1)基料與耐候保色性
基料對(duì)涂料的性能起著決定性的作用。外墻飾面受紫外線、日曬及雨水的作用會(huì)逐級(jí)劣化，其中紫外線的影響大。它能使基料聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)。如果乳液聚合物含有聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯和聚丁二烯等，受到紫外線照射，很容易發(fā)生主鏈斷裂、分子間交聯(lián)或降解反應(yīng)。
這樣基料中聚合物因交聯(lián)或降解會(huì)引起涂膜物性的變化：分子間交聯(lián)會(huì)使延伸性降低，而主鏈斷裂會(huì)降低涂膜的強(qiáng)度，終導(dǎo)致外墻涂料的泛黃或粉化。所以在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)注意基料的優(yōu)選，選擇耐候性優(yōu)異的乳液作為基料。硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前發(fā)展快、具開(kāi)發(fā)前景的涂料基料品種。這些基料聚合物分子間較高的化學(xué)鍵能和特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了它們具有優(yōu)異的抗老化性能，其人工加速老化均超過(guò)1500h，有的甚至達(dá)到3000h，完全能夠滿足高性能外墻涂料對(duì)基料耐候性的要求。當(dāng)然乳液的耐候性不僅跟品種有關(guān)，而且還跟乳液中乳液顆粒的尺寸和乳化體系緊密相關(guān)。乳液顆粒越細(xì)，所形成的涂膜越完善，其耐候性相應(yīng)地也較優(yōu)良。此外，還在乳液中加入一定量的紫外線吸收劑，可以減少紫外線對(duì)涂膜的損傷。
(2)顏料和耐候保色性
涂料的涂膜主要由基料聚合物和顏(填)料構(gòu)成。因此2種主要組分的種類和比率決定著涂膜的結(jié)構(gòu)和物性。在涂料配方中，若顏料體積濃度(PVC)低于臨界PVC，顏料粒子分散在基料聚合物連續(xù)相中，形成“?！獚u”結(jié)構(gòu)；但如果PVC超過(guò)臨界PVC時(shí)，基料聚合物就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，顏料粒子松散堆積，其間出現(xiàn)空隙，涂膜的耐洗刷性、耐污染、耐候性急劇下降。同類乳液品種，PVC越低，光澤越高，耐候性、保色性越差。所以，在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制PVC盡量小于臨界PVC，保證涂膜的完整。
顏料的主要作用就是使涂膜具有一定的遮蓋力和呈現(xiàn)不同的色彩，因此要使涂膜具有優(yōu)異的耐候性，顏料就需具有較好的遮蓋力和著色力，較高的分散度，鮮明的顏色以及對(duì)光的穩(wěn)定性等。耐候性優(yōu)異的白色顏料不僅自身的顏色始終如一，而且能吸收大量紫外線，減輕紫外線對(duì)基料或其他彩色顏料的破壞作用，即提高涂膜的耐候保色性。白色顏料中應(yīng)用廣、效果好的是金紅石型鈦白粉。彩色顏料中無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料均在使用，但從涂膜的耐候性能考慮，一般使用無(wú)機(jī)顏料比較適合。無(wú)機(jī)顏料的耐光性和耐候性一般優(yōu)于有機(jī)顏料，目前在外墻涂料中主要采用耐候性優(yōu)異的鐵系顏料。
另外，在高性能涂料中應(yīng)盡量避免使用易粉化的填料，而使用具有較好耐候性及酸堿穩(wěn)定性的填料。應(yīng)用效果較好的有沉淀硫酸鋇、石英粉、云母粉和硅灰石粉等。
2．2耐污染性
我國(guó)工業(yè)煙氣、粉塵和汽車尾氣排放超標(biāo)嚴(yán)重，空氣中的粉塵含量高，而且人均綠地面積較少。因此，高耐污染性的外墻涂料對(duì)適應(yīng)這種特殊的環(huán)境狀況具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
高耐污染性是外墻涂料十分重要的性能指標(biāo)。外墻涂料發(fā)展緩慢，一個(gè)重要的原因就是涂層的耐污染性不理想，裝飾效果短暫。因此，高性能外墻涂料需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題就是設(shè)法提高涂層的抗沾污性，使涂層對(duì)污染介質(zhì)有抵御能力。涂料抗沾污性能不良的原因主要有：①涂料配制過(guò)程中一般都要使用乳化劑和各種助劑，隨著時(shí)間的推移，涂層中的這些低分子物質(zhì)要揮發(fā)，這樣一來(lái)涂層中留有大量的孔隙。就微觀結(jié)構(gòu)而言，與溶劑型涂料相比較，乳膠涂料涂層含有大量的微孔，且表面比較粗糙，呈現(xiàn)出凹凸不平。大氣中的塵埃在重力的作用下容易沉積其中，對(duì)涂層色彩形成不同程度的遮蓋。下雨時(shí)，塵埃隨同雨水在毛細(xì)作用下侵入涂層，水分蒸發(fā)后，塵埃微粒繼續(xù)留存于微孔內(nèi)，這將會(huì)對(duì)涂膜的裝飾效果產(chǎn)生“致命”的影響。
因此，提高涂膜的致密度、堅(jiān)硬性是解決沾污性問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。筆者曾研制過(guò)的一種硅溶膠一丙烯酸酯乳液有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合涂料，經(jīng)抗沾污測(cè)定，其反射率下降僅在5％左右，主要是由于硅溶膠膠體顆粒比較細(xì)微，粒徑一般在5～40nm，成膜之后的結(jié)構(gòu)非常致密堅(jiān)硬，間隙極小，塵埃粒子不易侵入其間。在涂料中添加納米級(jí)SiO可以提高涂膜的硬度，從而大幅度提高抗沾污能力。②基料中的有機(jī)高分子鏈的結(jié)構(gòu)決定了高分子乳液涂膜容易產(chǎn)生靜電積累，從而產(chǎn)生靜電吸附，塵埃微粒容易吸附于涂層的表面，影響涂料的裝飾效果，在乳液高分子鏈中引進(jìn)一些離子型無(wú)機(jī)的價(jià)鍵(如Si—O)可以提高導(dǎo)電性能，避免靜電吸附對(duì)涂層的污染。③由于涂層高溫返黏、易沾塵，造成裝飾效果降低，一般硬度高的涂膜耐沾污性好，這就需要所用乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)高，但這同時(shí)對(duì)涂膜施工性不利。
3嚴(yán)格地說(shuō)，涂料只是一個(gè)半成品，它終的目的是涂裝于建筑物表面，對(duì)建筑物起裝飾和保護(hù)作用。因此，施工后干燥成膜的涂層才是成品。即涂料耐久性的發(fā)揮與其配套的施工技術(shù)有密切的關(guān)系，為了獲得滿意而長(zhǎng)期的涂飾效果，就必須對(duì)涂料的施工工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格地控制。
1．1耐候保色性
裝飾功能是外墻涂料的重要功能之一。外墻涂料長(zhǎng)期暴露于戶外，受到風(fēng)吹、雨淋和日曬，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，飾面的外觀會(huì)發(fā)生粉化、變色、褪色、失光等現(xiàn)象。對(duì)高性能外墻涂料的耐候保色要求一般是8～10a以上，相當(dāng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中人工加速老化1000h以上，其變色不大于2級(jí)。涂膜的粉化、褪色和變色與涂料的基料和顏料有著密切的聯(lián)系。
(1)基料與耐候保色性
基料對(duì)涂料的性能起著決定性的作用。外墻飾面受紫外線、日曬及雨水的作用會(huì)逐級(jí)劣化，其中紫外線的影響大。它能使基料聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)。如果乳液聚合物含有聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯和聚丁二烯等，受到紫外線照射，很容易發(fā)生主鏈斷裂、分子間交聯(lián)或降解反應(yīng)。
這樣基料中聚合物因交聯(lián)或降解會(huì)引起涂膜物性的變化：分子間交聯(lián)會(huì)使延伸性降低，而主鏈斷裂會(huì)降低涂膜的強(qiáng)度，終導(dǎo)致外墻涂料的泛黃或粉化。所以在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)注意基料的優(yōu)選，選擇耐候性優(yōu)異的乳液作為基料。硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前發(fā)展快、具開(kāi)發(fā)前景的涂料基料品種。這些基料聚合物分子間較高的化學(xué)鍵能和特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了它們具有優(yōu)異的抗老化性能，其人工加速老化均超過(guò)1500h，有的甚至達(dá)到3000h，完全能夠滿足高性能外墻涂料對(duì)基料耐候性的要求。當(dāng)然乳液的耐候性不僅跟品種有關(guān)，而且還跟乳液中乳液顆粒的尺寸和乳化體系緊密相關(guān)。乳液顆粒越細(xì)，所形成的涂膜越完善，其耐候性相應(yīng)地也較優(yōu)良。此外，還在乳液中加入一定量的紫外線吸收劑，可以減少紫外線對(duì)涂膜的損傷。
(2)顏料和耐候保色性
涂料的涂膜主要由基料聚合物和顏(填)料構(gòu)成。因此2種主要組分的種類和比率決定著涂膜的結(jié)構(gòu)和物性。在涂料配方中，若顏料體積濃度(PVC)低于臨界PVC，顏料粒子分散在基料聚合物連續(xù)相中，形成“?！獚u”結(jié)構(gòu)；但如果PVC超過(guò)臨界PVC時(shí)，基料聚合物就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，顏料粒子松散堆積，其間出現(xiàn)空隙，涂膜的耐洗刷性、耐污染、耐候性急劇下降。同類乳液品種，PVC越低，光澤越高，耐候性、保色性越差。所以，在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制PVC盡量小于臨界PVC，保證涂膜的完整。
顏料的主要作用就是使涂膜具有一定的遮蓋力和呈現(xiàn)不同的色彩，因此要使涂膜具有優(yōu)異的耐候性，顏料就需具有較好的遮蓋力和著色力，較高的分散度，鮮明的顏色以及對(duì)光的穩(wěn)定性等。耐候性優(yōu)異的白色顏料不僅自身的顏色始終如一，而且能吸收大量紫外線，減輕紫外線對(duì)基料或其他彩色顏料的破壞作用，即提高涂膜的耐候保色性。白色顏料中應(yīng)用廣、效果好的是金紅石型鈦白粉。彩色顏料中無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料均在使用，但從涂膜的耐候性能考慮，一般使用無(wú)機(jī)顏料比較適合。無(wú)機(jī)顏料的耐光性和耐候性一般優(yōu)于有機(jī)顏料，目前在外墻涂料中主要采用耐候性優(yōu)異的鐵系顏料。
另外，在高性能涂料中應(yīng)盡量避免使用易粉化的填料，而使用具有較好耐候性及酸堿穩(wěn)定性的填料。應(yīng)用效果較好的有沉淀硫酸鋇、石英粉、云母粉和硅灰石粉等。
2．2耐污染性
我國(guó)工業(yè)煙氣、粉塵和汽車尾氣排放超標(biāo)嚴(yán)重，空氣中的粉塵含量高，而且人均綠地面積較少。因此，高耐污染性的外墻涂料對(duì)適應(yīng)這種特殊的環(huán)境狀況具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
高耐污染性是外墻涂料十分重要的性能指標(biāo)。外墻涂料發(fā)展緩慢，一個(gè)重要的原因就是涂層的耐污染性不理想，裝飾效果短暫。因此，高性能外墻涂料需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題就是設(shè)法提高涂層的抗沾污性，使涂層對(duì)污染介質(zhì)有抵御能力。涂料抗沾污性能不良的原因主要有：①涂料配制過(guò)程中一般都要使用乳化劑和各種助劑，隨著時(shí)間的推移，涂層中的這些低分子物質(zhì)要揮發(fā)，這樣一來(lái)涂層中留有大量的孔隙。就微觀結(jié)構(gòu)而言，與溶劑型涂料相比較，乳膠涂料涂層含有大量的微孔，且表面比較粗糙，呈現(xiàn)出凹凸不平。大氣中的塵埃在重力的作用下容易沉積其中，對(duì)涂層色彩形成不同程度的遮蓋。下雨時(shí)，塵埃隨同雨水在毛細(xì)作用下侵入涂層，水分蒸發(fā)后，塵埃微粒繼續(xù)留存于微孔內(nèi)，這將會(huì)對(duì)涂膜的裝飾效果產(chǎn)生“致命”的影響。
因此，提高涂膜的致密度、堅(jiān)硬性是解決沾污性問(wèn)題的一個(gè)重要途徑。筆者曾研制過(guò)的一種硅溶膠一丙烯酸酯乳液有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合涂料，經(jīng)抗沾污測(cè)定，其反射率下降僅在5％左右，主要是由于硅溶膠膠體顆粒比較細(xì)微，粒徑一般在5～40nm，成膜之后的結(jié)構(gòu)非常致密堅(jiān)硬，間隙極小，塵埃粒子不易侵入其間。在涂料中添加納米級(jí)SiO可以提高涂膜的硬度，從而大幅度提高抗沾污能力。②基料中的有機(jī)高分子鏈的結(jié)構(gòu)決定了高分子乳液涂膜容易產(chǎn)生靜電積累，從而產(chǎn)生靜電吸附，塵埃微粒容易吸附于涂層的表面，影響涂料的裝飾效果，在乳液高分子鏈中引進(jìn)一些離子型無(wú)機(jī)的價(jià)鍵(如Si—O)可以提高導(dǎo)電性能，避免靜電吸附對(duì)涂層的污染。③由于涂層高溫返黏、易沾塵，造成裝飾效果降低，一般硬度高的涂膜耐沾污性好，這就需要所用乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)高，但這同時(shí)對(duì)涂膜施工性不利。
3嚴(yán)格地說(shuō)，涂料只是一個(gè)半成品，它終的目的是涂裝于建筑物表面，對(duì)建筑物起裝飾和保護(hù)作用。因此，施工后干燥成膜的涂層才是成品。即涂料耐久性的發(fā)揮與其配套的施工技術(shù)有密切的關(guān)系，為了獲得滿意而長(zhǎng)期的涂飾效果，就必須對(duì)涂料的施工工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格地控制。
通常由于外墻涂料施工方法不當(dāng)引起的涂裝缺陷主要有掉粉、起皮、泛堿、脫落等。為了避免這些質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)格按照涂料施工工程規(guī)范進(jìn)行施工。對(duì)于水泥基層來(lái)說(shuō)應(yīng)特別注意控制水分和堿度。按規(guī)定施涂乳液型涂料的基層含水率不得大于10％；混凝土基層材料養(yǎng)護(hù)齡期應(yīng)在28d以上，水泥砂漿抹灰應(yīng)在14d以上，基層的pH控制在l0以下；施工前應(yīng)清除表面的浮塵、油污等，保持基層表面良好的清潔度；在涂裝多孔性底材前應(yīng)涂刷一層乳膠型或溶液型封閉底漆，避免底材對(duì)涂料的吸入不均，造成發(fā)花。
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