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建筑外墻用耐堿底漆的研制,隨著我國建筑業的高速發展,建筑涂料逐漸成為建筑內外墻裝飾的主體材料
2019年06月18日    閱讀量:451    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

0 前言

隨著我國建筑業的高速發展,建筑涂料逐漸成為建筑內外墻裝飾的主體材料。同時,隨著科學的發展、技術的進步,人們越來越關注建筑外墻的裝飾質量。為了避免外墻涂料經過一段時間的風吹、雨淋、日曬后出現裝飾層褪色、發花、起皮、脫落等不良現象,人們在外墻涂料施工前,普遍先涂刷1 道耐堿封閉底漆,以提高涂料的耐久性和裝飾效果中國建材網cnprofit.com。建筑外墻用耐堿封閉底漆的主要作用:(1)清除基層表面灰塵、雜物、封閉基層,堵塞基層孔隙,增加基層強度與密實性。(2)使基層減少吸收涂料中的水分、助劑、乳液等,使主層涂料的強度不會降低,同時提高了與基層的粘接強度。(3)減少基層鹽類、堿類的析出,防止外墻裝飾層的變色發花、泛堿返白、附著力下降等不良現象,從而延長其使用壽命。(4)完全封閉的基層可均勻吸收罩面涂料,使其色彩光澤一致,提高裝飾層的裝飾效果。因此,耐堿底漆是外墻涂料體系的重要部分,它防止了對涂層系統的損害,同時又保護了基層和墻體免受潮氣和環境的有害影響。

目前,建筑內外墻用底漆一般按下述幾種方法進行分類:(1)按使用溶劑的不同,分為溶劑型底漆和水性底漆;水性底漆根據使用基料的不同又分為水乳型和有機- 無機復合型,其中,溶劑型底漆通常采用固體丙烯酸樹脂為基料,以200 號溶劑油為溶劑而制得,具有優異的滲透性和封閉性,因而抗堿性優異,但因成本較高以及環保問題,該產品推廣難度較大(2)按涂膜透明性,分為透明底漆和不透明底漆。(3)按封閉機理可分為堵塞型和反應型。一般情況下在工程中使用厚質涂料(如浮雕、真石漆)時,采用透明的底漆;使用薄層涂料時,用加填料的不透明底漆,這樣既起到了封閉基層的作用,又可節約部分面漆,降低成本。


1 實驗部分

1.1 原材料

丙烯酸乳液、硅溶膠、穩定劑、消泡劑、潤濕劑、分散劑、增稠劑等。

1.2 性能測試方法

(1) 附著力測試

用配制好的底漆按要求制備試板后,于標準試驗條件下放置(72±2)h。附著力試驗的具體操作是:用鋒利的刀片和刻度鋼尺,在試板的縱橫方向切割11 條間距為1 mm 的切痕,縱橫切痕相交100 個正方形。切割時,刀片面必須和底板垂直,刀刃和底面成10°~20°角,用力要均勻,所有的切口要穿透涂層至底板的表面。刀片的每個尖端只能做一次試驗,以保持刀片的鋒利。同一塊試板的不同部位做3次試驗。切割后用軟毛刷輕輕沿著正方形的兩條對角線,來回各刷5 次,用4 倍放大鏡觀察涂膜脫落程度,并記錄脫落的方格數。

取脫落方格數較接近的兩次試驗值,按下式計算試驗結果,以平均值表示。

a=(100-a1)/100×100%

式中:a——附著力,% ;

a1——脫落方格數。

(2) 耐濕熱性

將底漆涂在符合要求的石棉板上,在標準環境下干燥7 d 后,放在溫度(47±1)℃、濕度(96±2)% 的恒溫恒濕箱中120 h,觀察涂膜有無起泡、脫落。

(3) 耐堿性和抗泛堿性

用鹽水混合沙和水泥,攪勻后放入模具中制成磚塊,24 h 后脫模,然后在磚塊的5 個面上刷上涂料,置于標準試驗條件下干燥7 d,未上涂料的底面置于潮濕的砂床上,在這種潮濕環境中放置3 周后,按GB/T9265—1988《建筑涂料涂層耐堿性的測定的規定》進行評定。如3 塊試板中有2 塊未出現起泡、掉粉、明顯變色等涂膜病態現象,可評定為“無異常”。

(4) 固含量

稱取一定量的底漆放入105℃的烘箱中烘至恒重,用差值法計算固含量。取數值較接近的兩次試驗值,以平均值表示。

固含量=(m前-m后)/m前×100%

式中:m前——烘干前質量;m后——烘干后質量。

基層封閉底漆固含量一般較低(約20%~30%),目的是向基層滲透,堵塞基層中的微小孔隙,真正起到封閉作用。若固含量過高,在未滲到一定深度時,便在表面干燥形成薄膜,微細孔得不到完全堵塞,影響封閉效果。

(5) 透氣性

按GB/T 9755—2001《建筑涂料涂層試板的制備方法》制備底漆膜。用線棒涂布器將底漆涂布在聚酯薄膜上,第1 層用120 μm 的涂布器,第2 層用80 μm的涂布器,自然干燥1 周后,將底漆膜取下,采用自制的測量杯(如圖1 所示)進行測試。膜與容器四周用石蠟封閉嚴密,精確測量出膜的透氣面積,放入干燥器內,24 h 后取出,稱量杯的質量,通過測量透水汽量考察涂膜的透氣效果。

透水汽量=[測量杯初始總質量(m1)- 試驗后測量杯總質量(m2)]/ 有效透氣面積(S)·24 h。

封閉底漆在阻隔堿、鹽分滲出的同時,也應具有透氣性,參照上海的健康環保型乳膠漆的標準,作為環保型乳膠漆要求其透氣性≥ 200 g/m2·24 h,以便墻體的水分可以被釋放而不引起鼓泡、開裂等問題。

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涂膜透水汽量測量杯

(6) 與面漆的適應性

用配制好的底漆按要求制備試樣,同一試樣制備3 塊試板進行平行試驗,置于標準試驗條件下干燥7 d,然后將需要涂刷的罩面涂料刷在底漆上面,干燥7 d后目視觀察涂膜,如3 塊試板中有2 塊未出現起泡、掉粉、明顯變色等涂膜病態現象,可評定為“無異常”,反之,評定為“異常”。


2 結果與討論

2.1 硅溶膠對底漆附著力和抗泛堿性的作用

硅溶膠又稱硅酸水溶液,是硅酸的多分子聚合物的膠體溶液,其顆粒細微,析膠時的氧化硅具有較高的活性,能與基材的某些鹽類反應生成硅酸鹽無機高分子化合物,并硬化成膜;細微的顆粒能通過毛細管作用滲透到基材的內部,并能與基材中的堿性物質反應生成硅酸鈣,使涂料具有較強的附著力和抗泛堿性。

硅溶膠的超微粒子很小,能夠滲透到基層內部與主體結構密切地粘結在一起,適用于需要重新涂飾翻新的舊瓷磚表面。硅溶膠用量對涂膜性能的影響見表1。

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硅溶膠用量對涂膜性能的影響

由表1 可知:硅溶膠用量過低,涂膜附著力低,抗泛堿性差;硅溶膠用量過高,漆膜附著力亦降低,這是因為若硅溶膠用量過高,則二氧化硅粒子對固體粒子包覆層加厚,致使顆粒之間及顆粒與基層之間缺陷增多而附著力下降。硅溶膠用量以4% 為宜。一般硅溶膠為偏堿性最穩定,故底漆只有堿度合適才能獲得良好的儲存穩定性及漆膜性能,經過一系列試驗可知:底漆的pH 值在9.5 左右,穩定性最好。

2.2 乳液的選擇

要求乳液具有很好的耐堿性及與硅烷偶聯劑或硅溶膠較好的相容性(表2)。

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不同乳液的耐堿性與硅烷偶聯劑或硅溶膠的相容性

由表2 可知:乳液A 的耐堿性和穩定性最好。

2.3 其他助劑的選擇

選定基本成膜物以后,底漆助劑必不可少。

潤濕分散劑:潤濕劑可選擇聚氧乙烯烷基酚醚,脂肪醇環氧乙烷縮合物等。分散劑可選擇多聚磷酸鈉,

六偏磷酸鈉,聚羧酸系分散劑等。

消泡劑:消泡劑是能在泡沫體系中產生穩定的表面張力不平衡,破壞發泡體系表面粘度和表面彈性的物質,它應具有低的表面張力和HLB 值,不溶于發泡介質中,但又很容易按一定的粒度大小均勻地分散于泡沫介質中,產生持續和均衡的消泡能力。當泡沫介質由于某種原因要起泡時,它首先能阻止泡沫的產生,而在已產生泡沫的體系中,它又能迅速地散布,破壞氣泡的彈性膜,使之破裂。可供選擇的消泡劑有:礦物油類、乳化硅油類、乳化石蠟類等。

增稠劑:增稠劑是一種流變助劑,加入后,不但能使底漆增稠,同時還能賦予底漆優異的機械及物理化學穩定性,在底漆施工時,起控制流變性的作用。

穩定劑:由于硅溶膠活性較大,極易與乳液形成凝膠,因而,在配方中我們加入了季銨化合物作為穩定劑。

2.4 硅烷偶聯劑對底漆附著力、耐堿性的影響

該硅烷偶聯劑是一種專門應用于水性底漆的交聯助劑,它具有環氧、硅烷兩個化學官能團。在成膜過程中分子的環氧部分能夠與丙烯酸樹脂的羥基官能團發生交聯反應生成網狀高分子結構,烷氧基部分吸收基材的水分發生水解后通過與基材的羥基縮聚而交聯形成硅氧烷鍵,從而改善涂料的濕態附著力,使涂料具有優異的耐濕熱性及粘結性能;同時,減少了基材水分,降低了基材堿性,改善了底漆對強堿、高濕基材的適應性。其加入量一般為0.1%~0.3%。

硅烷偶聯劑的反應機理如下:

(1) 通過用表面活性劑處理,使其在液相中以水包油的形式穩定存在。

(2) 涂在基材表面上,隨著水分的揮發其會發生相變,變成油包水,此時它就會吸收基材的水分發生水解。

(3) 水解產生的硅醇,一是自身產生縮聚反應;二是與基材的—OH 發生偶聯反應。從而降低了基材的堿度,提高了底漆的耐堿性。

在本產品的研制中,我們選擇了硅溶膠、有機硅乳液與丙烯酸乳液復配來達到抗堿目的。


3 幾種底漆的主要性能比較

幾種水性底漆的主要性能比較見表3。

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幾種底漆的主要性能比較

由表3 可知,幾種底漆相比,選用丙烯酸乳液與硅溶膠復配的底漆具有良好的耐堿性。


4 結語

綜上所述,選用丙烯酸乳液和硅溶膠復配而制得的建筑外墻底漆具有良好的抗泛堿性,并且與面層乳膠漆具有良好的適應性,可顯著提高面漆的裝飾性和耐久性。


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