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低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理,在涂料配方設計中選擇LD 超疏水性納米界面劑、Zonyl 氟表面活性劑系列、SILRES BS1306、BYK- Silclean 3700 等幾種商品化的低表面能助劑,研究其對外墻乳膠涂料耐沾污性的影響
2019年07月24日    閱讀量:469    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

根據我國多年外墻涂料推廣應用經驗,外墻涂膜短期內性能劣化的突出表現之一是沾污。抗沾污能力不足是我國外墻涂料推廣應用中存在的突出問題,如何提高外墻涂料尤其是乳膠涂料自身的耐沾污性以適應我國的氣候環境已成為亟待解決的技術難題。


外墻乳膠涂料的沾污途徑主要來源于2 個方面———粘附和吸入中國建材網cnprofit.com。在涂料配方設計中選擇適量的低表面能助劑降低涂膜的表面能和吸水率,從而降低其對灰塵的粘附,并防止灰塵以雨水為介質進入涂膜內部,是改善外墻涂料耐沾污性比較有效的措施之一[1- 2]。


本文選擇目前已商品化的幾類低表面能助劑,研究其對外墻涂料耐沾污性的影響。

1 試驗

1.1 主要原材料

涂料配方主要原材料:純丙乳液、鈦白粉、云母粉、高嶺土、增稠劑羥乙基纖維素、消泡劑SP- 2、pH 調節劑AMP- 95、分散劑DP- 270 等,均為市售工業品。

低表面能助劑:LD 超疏水性納米界面劑(以下簡稱LD),浙江建科新材料開發有限公司;Zonyl 8952 含氟化學添加劑,美國DuPont 公司;SILRES BS1306 外墻漆憎水添加劑,德國Wacker 公司;BYK- Silclean 3700 荷葉效應助劑,德國BYKChemie 公司。


1.2 測試方法

(1)涂膜表面接觸角:采用JC2000A靜滴接觸角/界面張力儀(上海中晨數字設備有限公司)測試涂膜表面靜水接觸角。

(2)涂膜吸水率:把膠膜裁剪成10 mm×10 mm 的試樣各3 塊,烘干稱量得W1,在去離子水中浸泡24 h 后擦去表面吸附水稱重得W2,按W=(W2-W1)/W1×100%計算涂膜吸水率W。

(3)涂膜耐沾污性:以涂膜反射率下降率表征,參照GB/T9755—2001 進行測試。用標準沖洗裝置,粉煤灰為標準粉煤灰。


2 結果與討論

2.1 LD 超疏水性納米界面劑對外墻涂料

耐沾污性的影響

LD 超疏水性納米界面劑設計思想是[3- 4]:通過處理劑對納米粒子的表面化學修飾,將具有獨特界面效應的納米粒子制備成水分散液,以助劑形式添加到傳統水性涂料中,涂飾于基材后自動分層,在涂膜表面形成完全由納米粒子組成的納米涂層,從而賦予傳統水性涂料以納米材料獨具的界面效應。在配漆階段向基礎配方中加入不同摻量的LD,充分分散,研究LD 對乳膠涂膜耐沾污性的影響,結果見表1。

低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理,在涂料配方設計中選擇LD 超疏水性納米界面劑、Zonyl 氟表面活性劑系列、SILRES BS1306、BYK- Silclean 3700 等幾種商品化的低表面能助劑,研究其對外墻乳膠涂料耐沾污性的影響 中國建材網,cnprofit.com

由表1 可見,LD 對外墻涂料的耐沾污性有顯著的影響。

表面接觸角是表征固體表面親疏水性的重要參數, 添加LD后,涂膜表面靜水接觸角超過90°,涂膜表面呈強烈的憎水性,涂膜吸水率大幅度降低。涂膜對污染源的粘附和吸入大大減弱,極易用水清洗,涂膜耐沾污能力得到大幅度改善。試驗也表明,LD 的加入對涂膜的重涂性有一定影響。


2.2 SILRES BS 1306 對外墻涂料耐沾污性的影響

SILRES BS 1306 是一種功能有機硅改性聚硅氧烷乳液,通常作外墻漆憎水添加劑,可以增強涂料的防水性和耐水性,改善外墻涂料的抗粘連性和耐沾污能力,并保持良好的水蒸氣透氣性[5]。在調漆階段,按涂料配方總量的1%~4%加入SILRES BS 1306,并充分攪拌均勻,研究BS 1306 對涂膜耐沾污性能的影響,結果見表2。

表2 BS 1306 對外墻涂料耐沾污性能的影響

低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理,在涂料配方設計中選擇LD 超疏水性納米界面劑、Zonyl 氟表面活性劑系列、SILRES BS1306、BYK- Silclean 3700 等幾種商品化的低表面能助劑,研究其對外墻乳膠涂料耐沾污性的影響 中國建材網,cnprofit.com

從表2 可以看出,添加SILRES BS 1306 顯著降低了涂膜的吸水率,并提高了外墻涂料的耐沾污性。SILRES BS 1306 的改性原理與其低表面張力有關。BS 1306 加入涂料后,能降低涂膜的表面張力,提高其與水的接觸角,使涂膜具有良好的疏水性,防止污染物以水為介質通過毛細管滲入涂膜內部,從而增強乳膠漆的耐沾污性。


2.3 BYK- Silclean 3700 對外墻涂料耐沾污性的影響

BYK- Silclean 3700 是畢克化學公司開發的荷葉效應助劑(Lotus- effect),基本組分為含羥基有機硅改性聚丙烯酸酯。在生產過程的最后階段在較高剪切力下按配方總量的3%~6%添加,其對外墻涂料耐沾污性能的影響見表3。

表3 BYK- Silclean 3700 對外墻涂料耐沾污性能的影響

低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理,在涂料配方設計中選擇LD 超疏水性納米界面劑、Zonyl 氟表面活性劑系列、SILRES BS1306、BYK- Silclean 3700 等幾種商品化的低表面能助劑,研究其對外墻乳膠涂料耐沾污性的影響 中國建材網,cnprofit.com

從表3 可以看出,對于普通丙烯酸乳液為基料的乳膠涂料,BYK- Silclean 3700 的改性效果并不顯著。BYK- Silclean3700 的改性原理是反應性有機硅功能組份在成膜過程中排列在涂料表面,通過其—OH 與基料反應從而固著在涂料表面,賦予涂膜表面憎水性。與常規非反應性有機硅相比較,它提供了更持久的防粘連性和較少積塵性。但它更適宜用于雙組份聚氨酯、醇酸/三聚氰胺、聚酯/三聚氰胺、丙烯酸酯/三聚氰胺、紫外光固化體系、自交聯丙烯酸酯和環氧類等基料交聯系統[6]。


2.4 Zonyl 含氟化學添加劑對外墻涂料耐沾污性的影響

選擇Dupont 公司的Zonyl 含氟化學添加劑Zonyl 8952,研究其對外墻涂料耐沾污性的影響(見表4)。Zonyl 8952 是氟化學添加劑,主要適用于乳膠漆和乳液系統[7]。

低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理,在涂料配方設計中選擇LD 超疏水性納米界面劑、Zonyl 氟表面活性劑系列、SILRES BS1306、BYK- Silclean 3700 等幾種商品化的低表面能助劑,研究其對外墻乳膠涂料耐沾污性的影響 中國建材網,cnprofit.com

含氟類表面活性劑一個顯著的特點就是高效能、低用量。由表4 可以看出,Zonyl 8952 在低摻量下就可以獲得顯著的耐沾污性改善效果。氟化學添加劑的改性原理主要源于氟碳鏈RF 和CF3 基團的低極性和超低表面張力。由于表面張力的差異,氟化學添加劑在涂料干燥成膜過程中取向于涂料表面,在涂膜表面富集一層疏水層,使得污染源在雨水的沖刷下容易脫離涂層表面,從而達到自清潔目的。


3 結語

選擇合適的低表面能助劑是改善外墻乳膠涂料耐沾污性較有效的手段之一。選擇低表面能助劑應注意與涂料體系的相容性。此外,低表面能助劑在涂膜中的長期有效性仍值得關注.


低表面能助劑對外墻乳膠漆耐沾污性的影響及其改性機理


夏娟, 彭家惠, 瞿金東, 陳明鳳, 黃新麗, 彭紅

(重慶大學建筑材料工程系,重慶400045)


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