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金屬光澤外墻涂料的研制,敘述金屬光澤外墻涂料與汽車金屬光澤漆技術要求上的差別, 涂料配方和配制過程等, 重點討論了涂料用原材料的選擇
2019年07月05日    閱讀量:471    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

近年來, 外墻涂料的應用受到高度重視, 并相應出現了一些新型外墻涂料品種, 如彈性外墻涂料、拉毛效果的外墻涂料等。近來一種裝飾效果新穎的外墻涂料-- 具有金屬光澤效果的外墻涂料,在一些地方開始應用并見諸于報道。實際上, 金屬光澤涂料在汽車涂料中早已得到廣泛應用, 并成為高檔汽車涂料的主導涂料品種中國建材網cnprofit.com


作為外墻面使用的金屬光澤涂料, 與汽車涂裝使用的金屬光澤漆至少在三個方面的要求存在著明顯差別: 一是涂裝過程中對基層的要求和處理不同; 二是對涂膜表面裝飾效果的要求不同; 三是用于外墻涂裝時成本受到制約, 因為汽車金屬漆是極其昂貴的。因而, 配制外墻金屬光澤涂料時, 應考慮到這些具體情況, 這也是不能把汽車金屬漆直接用于外墻面涂裝的原因。所以, 應根據外墻面的要求調整配方和相應的配制程序, 配制新用途的涂料。以下介紹金屬光澤外墻涂料的研制過程。


2 原材料的選擇

211 基料

外墻涂料基料的主要品種有氟樹脂、有機硅-丙烯酸復合樹脂、含羥基丙烯酸樹脂和聚氨酯復合的雙組分樹脂以及丙烯酸樹脂等。由于金屬光澤外墻涂料目前還很少大量使用, 而往往只是在外墻面的涂裝過程中對某些特殊部位的點綴, 因而選用基料時其檔次應和主要涂料的性能相協調。考慮到這一點, 在研制過程中選用了美國羅門哈斯公司的B66 粉末狀固體丙烯酸樹脂。

212 金屬顏料和著色顏料

金屬顏料主要是鋁粉和銅粉, 試制時選用的是鋁粉。鋁粉金屬顏料過去在建筑涂料中很少使用,鋁顏料對可見光和紫外線有高度的反射性。從物理性能來說, 鋁粉顏料分為漂浮性鋁粉和非漂浮性鋁

粉兩類。漂浮性鋁粉主要用于銀粉漆, 其在涂膜中總是漂浮在涂膜的最外面一層, 如圖1 所示。

漂浮性鋁粉在涂膜中的分布

金屬光澤外墻涂料的研制,敘述金屬光澤外墻涂料與汽車金屬光澤漆技術要求上的差別, 涂料配方和配制過程等, 重點討論了涂料用原材料的選擇 中國建材網,cnprofit.com

配制金屬光澤涂料時應選擇非漂浮性鋁粉。非漂浮性鋁粉則是均勻、平行于基層地分布于整個涂膜中。如圖2 所示。

非浮性鋁粉在涂膜中的分布

金屬光澤外墻涂料的研制,敘述金屬光澤外墻涂料與汽車金屬光澤漆技術要求上的差別, 涂料配方和配制過程等, 重點討論了涂料用原材料的選擇 中國建材網,cnprofit.com

作為一種金屬顏料, 鋁粉顏料具有一些不同于一般涂料顏料性能的特征。

( 1) 遮蓋力: 鋁顏料遮蓋力的大小主要取決于顏料中薄片表面積的大小, 亦即薄片的徑厚比, 薄片薄而大時組成的顏料其遮蓋力較高, 反之亦然;

( 2) 屏蔽性能: 鋁顏料鱗片在涂膜中定向地平行與基層排列, 形成的是一層連續的金屬膜層, 對光、水、氣等均具有極好的屏蔽性能, 能夠阻隔這些物質向涂膜中的侵入。這種性能能夠有效地增強涂膜的保護功能和延長涂膜自身的壽命;

( 3) 色衰減性能: 當涂料需要配制彩色而加入其它顏料時, 會導致涂料體系的色彩明度、飽和度產生較大幅度的衰減。因而當涂料中除還需要使用其它著色顏料時, 其用量應盡可能降低;

( 4) 金屬光澤效果: 鋁顏料的金屬光澤效果與其顆粒( 薄片) 的大小有關, 鋁薄片越大, 金屬光澤效果越充分, 金屬感越強; 反之亦然。因而, 配制金屬光澤外墻涂料應選擇顆粒較粗的鋁顏料。但是, 顆粒也不宜過分粗大, 因顆粒越粗大, 遮蓋力越差, 涂料儲存時越易沉淀。

除鋁顏料外, 有的情況下還需要使用著色顏料。此時應考慮兩個問題: 一是顏料的耐候性必須很好; 二是對涂料的光澤影響不能太大。因而, 應選擇諸如透明氧化鐵系顏料、透明酞菁藍、酞菁綠等顏料, 并且在滿足顏色要求的情況下應盡量減少其用量, 以免對涂料的金屬光澤產生太大的影響。

213 助劑

(1) 防沉劑: 鋁顏料密度較大, 顆粒相對較粗, 因而在儲存過程中較易沉淀, 在配制時必須采取良好的防沉淀措施, 可以從兩個方面解決問題。一是保持涂料有較高的粘度; 二是使用防沉劑。試驗過程中選用一種高分子蠟系防沉劑。該防沉劑除具有防沉淀功能外, 在涂料成膜時還能夠幫助鋁鱗片定位整齊, 促進鋁顏料的分散。在這里,促進鋁鱗片整齊定位對于保證涂膜有很好的金屬光澤效果是至關重要的。如果鋁鱗片在成膜過程中不能平行于基層整齊地定位排列, 其金屬光澤效果將會大為削弱。

( 2) 流平劑: 鋁鱗片顆粒粗大且呈薄片狀, 必須選用適當的助劑促進涂料在成膜過程中的流平和幫助鋁鱗片整齊定位。選用一種聚醚改性聚硅氧烷系流平劑能夠起到這些作用。此外, 還選用一種醋

酸丁酸纖維素流平劑, 它除了能夠促進涂料的流動和流平外, 還具有很好的促進涂膜中溶劑揮發的功能, 使涂料具有很好的干燥性能。


214 分散介質( 溶劑)

由于金屬光澤外墻涂料是溶劑型的, 因而只能選用溶劑作為分散介質。選用的溶劑以醋酸丁酯為主溶劑, 具有適當的溶解力和揮發速度, 且毒性較小。為了平衡其它涂料性能, 除醋酸丁酯外還選用了其它溶劑復合使用。


3 金屬光澤涂料試驗結果及其配制

311 試驗結果

通過系列試驗, 初步掌握了所選用的原材料對金屬光澤涂料性能影響的規律和鋁顏料在涂料中的性能特征, 可以總結出以下幾點:

( 1) 鋁顏料的用量。金屬光澤涂料中鋁顏料應有適當的用量。試驗發現: 當鋁顏料用量太少時,除涂料的金屬光澤不夠充分外, 涂料的遮蓋力也很差; 當鋁顏料的用量太多時, 涂料的金屬光澤并不會因為鋁顏料用量的增大而顯著增大。分析其原因認為, 可能是由于鋁顏料用量太多時, 鋁顏料在涂膜中不能很好地平行于基層整齊地定向排列, 而是出現堆積、堆疊的情況。這樣, 除了影響涂膜的某

些性能外, 還會浪費昂貴的鋁顏料, 增大涂料的成本。因而, 必須保持適當的鋁顏料用量;

( 2) 防沉劑的用量。防沉劑能夠有效地防止涂料中鋁顏料的沉淀, 但是, 防沉劑會影響涂膜的光澤。所以, 并不能完全依靠增大防沉劑的用量來防止涂料沉淀, 可采取其它輔助措施, 例如增大涂料的粘度與之結合使用;

( 3) 醋酸丁酸纖維素具有很好的流平性和促進溶劑揮發能力。但是, 當其用量超過一定數量時,涂膜的柔韌性明顯變差, 因而, 醋酸丁酸纖維素作為流平劑使用時, 其用量也不能過大, 保持適當的用量, 以求得涂料性能之間的平衡;

( 4) 為了防止涂料沉淀, 涂料粘度調整得很高。這種高粘度的涂料涂裝時, 很難得到好的涂膜效果, 必須配套相應的稀釋劑, 將涂料稀釋后再施工。此外, 對于同一個涂料, 經稀釋后, 采取刷涂和噴涂施工時, 涂膜的金屬光澤效果明顯不同, 后者的效果要好得多。這是因為, 刷涂施工時鋁顏料顆粒不能很好地平行于基層而整齊地定向排列, 因而, 為了取得更好的金屬光澤效果, 這類涂料應采取噴涂的方法施工。

312 配方

經過多次試驗和對配方的改進, 所確定的配方如表1 所示。

金屬光澤外墻涂料配方

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313 配制程序

31311 固體丙烯酸樹脂的溶解

在溶解容器中置入混合溶劑, 在攪拌狀態下,緩慢地加入B66 粉狀丙烯酸樹脂, 加完后, 再充分攪拌, 直至它完全溶解, 制得B66 丙烯酸樹脂的50% 溶液, 待用。

31312 醋酸丁酸纖維素溶液( 15%醋酸丁酯溶液)的制備

將適量的醋酸丁酯溶劑置于容器中, 在攪拌狀態下緩慢地加入粉狀醋酸丁酸纖維素, 加完后充分攪拌, 直至醋酸丁酸纖維素完全溶解, 制得醋酸丁酸纖維素的15% 醋酸丁酯溶液, 待用。

31313 鋁粉漿的浸潤

在適當容器中先用混合溶劑浸潤鋁粉漿, 然后以中到高速攪拌, 使鋁粉漿中的顏料粒子充分分散, 沒有分散不開的粒團, 制得鋁粉顏料漿, 待用。特別應注意的是, 為了保持鋁顏料的薄片結構, 使之充分顯現金屬光澤, 鋁顏料不能研磨, 而只能以中到高的攪拌速度分散。

31314 涂料的調制

將已充分分散的鋁粉漿置于適當容器中, 在保持攪拌的情況下, 將少量的B66 丙烯酸樹脂溶液緩慢地投入鋁粉漿中, 并攪拌均勻。然后, 再將其混合料漿和B66 丙烯酸樹脂溶液一起混合均勻。在操作過程中, B66 丙烯酸樹脂溶液應保持攪拌, 鋁粉混合料漿投料要慢, 以防止鋁粉料漿凝集。將流平劑和醋酸丁酸纖維素溶液加入上述混合料漿中, 攪拌均勻后再投入防沉劑和其它助劑攪拌均勻, 制得成品金屬光澤外墻涂料。


4 技術性能

金屬光澤涂料的技術性能見表2 所示。

金屬光澤外墻涂料的技術性能

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5 結論

通過系列的實驗室試驗, 發現在配制涂料時所選用的幾種原材料對涂料性能的影響, 初步掌握了鋁顏料漿在涂料中的一些性能特征, 并得到了以丙烯酸樹脂為基料的金屬光澤外墻涂料的配方。


但是, 用于實際生產時這還只是一個可供參考的基本配方。在生產中, 特別是涉及到彩色涂料的配制時, 尚需要根據具體樣板要求, 選擇顏料包括顏料品種和顏料形態( 顏料粉或顏料漿) 極其用量和加入方法等。此外, 要提高涂料的耐候性, 將丙烯酸樹脂換成有機硅- 丙烯酸復合樹脂即可, 以聚氨酯- 丙烯酸復合基料取代丙烯酸樹脂時情況亦如此。金屬光澤外墻涂料在我國的應用只是剛剛開始, 還有許多工作要做, 包括涂料的調色、沉淀的防免、生產中的質量控制、施工中的配套膩子和對基層的處理以及涂料技術等。


* 本研究得到合肥凱瑞制漆廠何祥智先生的大力支持與幫助, 特此致謝!


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