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外墻乳膠漆的耐候性,本文分析了影響涂膜老化的因素 著重探討了各種類型的乳液和各種顏色乳膠漆的耐候性
2019年07月19日    閱讀量:309    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

一、前 言

乳膠漆由于其性能優異, 施工方便, 對環境無污染和價格適當, 是當前國內外建筑涂料中發展最快的品種, 目前上海大量建筑都使用這種涂料。從大量的涂裝工程來看, 涂裝建筑物在5 年或更長的時間內都能保持滿意的裝飾效果, 有的工程甚至可達10 年之久; 但也有些工程涂裝僅僅幾個月就出現了顏色褪光的現象。


為了解決在施工中出現的褪色問題, 并適應當前建筑業外墻顏色向絢麗多彩發展的需要,本文主要探討了各種類型的乳液和各種顏色乳膠漆的耐候性, 進行了實驗室的加速曝曬和戶外的天然曝曬試驗中國建材網cnprofit.com


二、影響涂膜老化的主要因素

涂膜在戶外經日曬雨淋、凝露、寒暑交替、污氣侵蝕等因素的反復作用, 逐漸老化變質: 失光、粉化、開裂、剝落、直至失去裝飾和保護功能。戶外引起涂膜老化的諸因素中, 當以日光和雨露引起的光老化和水解作用為最盛。


1. 紫外線

一般導致高分子涂膜老化的主要是日光中400 nm 以下的短波輻射, 即由紫外線引起的老化。

根據量子學說, 一個光量子所具有的能量如下式

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式中  H 布朗克常數; C 光速;  入:波長( nm)由上式見, 波長短的紫外線具有大的能量, 構成涂膜的分子因吸收了它的能量而被活化, 引起的降解或交聯等化學變化, 成為涂膜開裂和侵蝕老化的原因。


2. 氧

氧分子能形成.OO.基團, 易與涂膜中被激發的氫原子結合, 成為涂膜老化原因之一。氧化的主反應被認為是以過氧化物( ROOH) 為中心進行自動氧化的連鎖反應, 過氧化物分解生成ROO., 奪取高分子化合物中的H 而使氧化繼續進行。高聚物的老化可用下式表示。

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水在存在也是涂膜老化的原因。水分使涂膜溶脹起泡;或使對底材附著性變差的同時, 可以使紫外線引起的老化更容易進行; 并認為可作為涂膜內部的氧的載體; 水分中的氫離子( H+) 起著光氧化的催化作用, 氧化生成的過氧化物由于H+ 的存在而分離成羰基。

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生成的羰基可進一步吸收耀眼線而變得更容易游離, 使與羰基相鄰接??的部位C H 結合的H 脫出, 因此容易成為氧化的激發因素, 所以羰基的生成加速了氧化。

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由此看來, 在光化學反應過程中水的催化作用是不能忽視的。


三、實驗部分

1  樣板的制備

按GB/ T9152 制板

2 實驗室加速曝曬機( 人工老化)

我們采用美國Atlas 公司的耐候曝曬機Weat her- OMeter,機中央用氙弧燈作光源, 涂料樣板置于繞燈作水平旋轉的圓筒內壁, 間歇定時噴水于樣板, 以模擬日曬雨淋。


3 紫外線老化

紫外線老化儀( PK) 。


4  多光源分光測色儀

采用日本SUGA 公司MCS 1。


5  天然曝曬

曝曬場地在上海市涂料研究所大樓曬臺, 樣板朝南。


  四、結果與討論

1  乳液的影響

乳液是涂料中的主要成膜物質, 其作用是使涂料牢固地粘結到建筑物墻面, 對建筑物外表起到美化和保護作用, 由于乳液的品種不同, 對乳膠漆質量有很大的影響。為了比較丙烯酸乳液, 苯丙乳液及醋丙乳液的耐候性,我們分別對它們的清漆膜和白色漆膜進行了人工老化和室外耐候性試驗。在涂有純丙烯酸白乳膠漆的樣板上, 分別涂兩道丙烯酸乳液、苯丙乳液和醋丙乳液, 干燥后在室外曝曬40d, 測定其色差變化, 結查見表1。

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表1 顯示3 種乳液清漆膜經室外曝曬40d, 純丙的色差變化最小, 苯丙次之, 醋丙最大。

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表2 表明3 種白色乳膠漆經人工老化試驗, 醋丙乳膠漆只能通過250h, 純丙、苯丙均能通過500h; 樣板經3 個月高溫季節曝曬試驗, 色差#E 的變化也是純丙最小, 醋丙最大。


由上列兩表明顯可見, 乳膠漆的耐候性以純丙最好, 苯丙次之, 醋丙最差。純兩乳膠漆的乳液由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚而成, 其突出優點是耐氣候日曬性好, 苯丙乳膠漆中由于苯乙烯結合在芳環中的叔碳原子對氧敏感, 一旦氧化就與主鏈切斷, 生成了發色基團, 容易使涂膜變色。


醋丙乳膠漆受紫外線作用容易發生主鏈斷裂而較易出現漆膜泛黃。色差變化在清漆膜中更為突出, 而在白漆中因采用了耐候性好的顏料, 所以曝曬后色差變化較小。



2  各種著色顏料的影響

在外用乳膠漆中采用了金紅石型鈦白、填充料及各種著色顏料。它們在涂料中被均勻地分散, 具有保護被涂布墻面的作用。著色顏料可賦予乳膠漆以各種色彩, 增強機械性能、耐勺性及調整涂料粘度等功能。用于建筑物室外裝飾的外墻乳膠漆暴露于陽光風雨之下, 要求涂膜不變色、不褪色, 因此選擇的顏料必須具有長期保持色澤穩定的耐候性能。限于篇幅, 除了紅色顏料作對比試驗之外, 我們選擇了耐候性好的常用顏料配成淺色漆, 進行人工老化, 紫外線照射和天然曝曬試驗, 結果見表3。


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 上表結果顯示:

( 1) 上述試驗樣板在人工加速老化試驗250h 均不起泡、不剝落、無裂紋, 變色不大于2 級, 粉化為0 級, 漆膜老化性能符合GB9755 88。

( 2) 紫外線照射和人工老化結果除鉬鉻紅( 107) 最嚴重外, 其他基本一致( 其中檸黃在紫外線照射下變色較嚴重, 但在人工老化中變色仍為1 級) 。

顏色樣板經3 個月天然曝曬均無粉化、不起泡、不剝落、無裂紋, 變色情況見表4。


板天然曝曬結果( 1996.7.18- 10. 18)

顏色 白漆中加入的著色顏料     色差變化# E           顏色白漆中加入的著色顏料色差變化


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上述結果顯示: 各色樣板除鉬鉻紅( 進口) 外, 經天然曝曬試驗后, 顏色變化情況與人工老化結果基本吻合。對乳膠漆的天然曝曬耐候性而言, 上述顏料可分為三類:

注: 表中* - 為新增加的顏料品種, 缺少實驗室數據。

第一類, 炭黑, 鐵紅, 酞菁蘭+ 鐵黃, 酞菁綠, 鐵黃, 這類顏料色差很小, 僅為3 以下, 耐候性極好, 用于外墻涂料最為可靠。

第二類, 耐曬黃, 酞菁蘭, 甲苯胺紅, 大約( 進口) , 檸黃( 進口) , 其色差在3~ 5 之間, 也可用于外墻乳膠漆。

第三類, 鉬鉻紅均不適用于外墻乳膠漆, 雖然進口鉬鉻紅比國產的色差要小得多, 且人工老化及紫外線照射的實驗

室數據尚好, 但其色差的數值仍然較大, 達8.75, 屬耐候性差, 不適用于外墻乳膠漆。


  五、結 論

分析各種乳液、顏料乳膠漆的樣板, 經紫外線照射, 人工老化和天然曝曬等試驗的結果, 我們認為:

1   從耐候性來看, 純丙乳膠漆最好, 苯丙乳膠漆次之,醋丙乳膠漆最差。

2 著色顏料中, 炭黑, 鐵紅, 酞菁綠, 鐵黃, 耐曬黃, 酞菁蘭, 進口的大紅, 檸黃, 甲苯胺紅等顏料耐候性較好, 適用于外墻乳膠漆。

3本實驗中, 天然暴曬和人工老化的實驗結果基本一致, 紫外線照射和上述實驗的結果也基本一致, 故測試樹脂、顏料的變色性, 用天然曝曬是一種簡便、經濟實用的方法, 因方法接近實際, 所以結果也具有說服力和可靠性。


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