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高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的研制,介紹了一種高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的制備方法
2019年09月20日    閱讀量:3584    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

建筑物外墻多以水泥砂漿抹面為基層,抹灰砂漿在硬化時,由于體積減縮而產生的硬化裂縫;溫度變化時,由于熱漲冷縮而產生的溫度裂縫;晴雨天干濕變化時,由于濕漲干縮而產生的干縮裂縫;冬天雨水在墻體凍融時,由于水結冰體積膨脹而產生的凍融裂縫;地基沉降時產生結構裂縫等,導致外墻表面保護裝飾涂層開裂,雨水和空氣隨裂縫滲漏進入墻體,加深對建筑物的破壞,如鋼筋銹蝕和混凝土碳化等危害建筑物[1]。


由于彈性涂料在一定溫度范圍內保持較高的彈性、韌性和伸長率,涂布在外墻基層表面形成彈性保護層,當基層墻體產生裂紋時涂層不會斷裂,具有較好的防裂抗滲漏性,因此近年來彈性涂料得到大力發展。但由于目前國內主要采用燃煤發電,空氣中二氧化硫含量高,各地區酸雨頻發,空氣污染嚴重,造成彈性涂層表面沾污和酸蝕破壞嚴重,使彈性涂層的裝飾性和耐久性大大下降中國建材網cnprofit.com。到目前為止,在彈性涂料技術開發方面主要著重于解決彈性涂料的耐沾污性,而對彈性涂料的耐酸雨和耐老化方面很少涉及。


本研究針對上述問題進行改進和創新,通過乳液、顏料、填料、助劑等四個方面的篩選,提高彈性涂料的耐沾污性能,研制出高耐候性和耐酸雨的高性能氟碳改性彈性外墻涂料。


2 試驗部分

2.1 原材料及測試儀器

原材料:氟碳乳液,進口;紫外交聯彈性乳液、純丙乳液,上海保立佳;核殼結構彈性乳液,進口;鈦白粉,美國杜邦、錦州鈦白、濟南裕興;其他助劑均為市售。試驗測試儀器:高速分散劑機F-0.4(上海微特電機有限公司);C-84-Ⅲ反射率測定儀、TX-Ⅱ建筑涂料耐洗刷儀(上海普申化工機械有限公司);QUV/Spray紫外光老化試驗箱(Q-lab corporation)。


2.2 涂料配方及制備

氟碳改性外墻乳膠漆的配方見表1。

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制備工藝如下:

⑴將一定量的去離子水加入分散缸中,然后加入潤濕劑、分散劑、消泡劑,中速攪拌均勻,再加入鈦白粉和耐酸填料高速分散到細度小于50 μm。

⑵在乳液中加入成膜助劑,攪拌均勻,然后加入上述漿料。攪拌均勻后加入防腐防霉防藻劑、抗凍劑和流變助劑調整到合適的黏度。


2.3 性能測試

⑴常規性能指標測試方法按JG/T 172—2005《彈性建筑涂料》進行。其中對耐人工加速老化性指標調整為2 000 h,耐沾污性指標調整為小于20%。

⑵耐酸雨測試:將制好的樣板2/3 面積浸入(23±2)℃的10%H2SO4 溶液中7 d。


3 結果與分析

3.1 乳液的選擇

為了獲得耐沾污、耐老化優異的彈性涂料,彈性乳液的選擇至關重要。但是單以彈性乳液作為成膜物質,附著力差,耐沾污、耐老化性能不盡如人意。為此,常常通過添加其他乳液進行復配來改善這些缺點。

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本試驗在相同PVC(35%)條件下,通過選用不同的乳液進行試驗,其結果見表2。


從表2 可以看出,氟碳乳液和紫外交聯彈性乳液3 復配的UV 老化變色和耐沾污性最佳,為此,初步選定用氟碳乳液和紫外交聯彈性乳液3 復配作為我們的試驗乳液。


3.2 顏料的選擇

彈性外墻涂料顏料在白色及淺色涂料中應選用金紅石鈦白粉,其化學穩定性和對紫外線穩定性好。金紅石鈦白粉由于生產工藝、物理性能指標以及分散性、遮蓋性、高耐候性等應用性能指標不同, 對涂膜的耐候性、耐沾污性能的影響也存在一定的差異。

為此本試驗在相同PVC(35%)條件下,選擇氟碳乳液和核殼結構彈性乳液復配,通過選用不同的金紅石鈦白粉進行試驗,其結果見表3。

高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的研制,介紹了一種高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的制備方法 中國建材網,cnprofit.com

從表3 可以看出,鈦白粉R-706 的UV 老化變色和耐沾污性都是最好,最終選擇R-706 鈦白粉作為白色顏料。


3.3 填料的選擇

為了使制得的彈性涂膜致密、光滑、平整。應選用軟硬適中、粒徑粗細搭配且吸油量小、容易分散的填料。且考慮到涂料耐酸性效果,填料的選擇對涂料耐酸性效果的影響至關重要,本研究通過選用不同的填料進行試驗,其結果見表4。

高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的研制,介紹了一種高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的制備方法 中國建材網,cnprofit.com

從表4 可以看出,X-7 耐酸填料耐酸性最好,最終選擇X-7 作為耐酸填料。


3.4 分散劑的選擇

考慮到分散劑對涂膜耐水性能的影響,選擇用銨鹽分散劑;其次考慮到大部分分散劑和表面活性劑含有25% ~ 50%的非揮發性吸濕成分,加入量大時有可能破壞乳液的鏈狀結構,可能使涂膜產生“水斑”,拉伸時易斷裂,明顯降低涂料的延伸率,所以應盡量減少其用量[2]。但是降低用量會影響產品的分散效果。為此,應選用良好分散效果的分散劑,改善產品的早期抗水性和貯存穩定性。


3.5 原理分析

目前市場上優異的彈性乳液主要為核殼結構和紫外交聯兩種類型。核殼結構聚合物的主體是體積較大的柔性粒子,其表面有較多的硬質齊聚物。涂料成膜后軟、硬質單體分成上、下排列。通過一段時間的陽光作用,表面的齊聚物交聯,形成一層極薄而致密的硬表面層,即形成里面軟、外面硬的核殼結構。核殼結構的常溫彈性很好,耐沾污性較好,但低溫彈性不好,只適合南方地區。


紫外交聯的彈性乳液所形成膜的低溫彈性優異、透氣性好,通過紫外交聯后,涂層表面變硬,耐沾污性提高。當彈性涂膜因墻體開裂而受到拉伸的外力時,彈性涂層產生拉伸變形而不破壞。當因溫度或濕度等條件發生變化而使裂縫愈合時,拉伸變形消失而恢復成原狀。為此,選擇紫外交聯的彈性乳液作為主要基料。其次考慮到紫外交聯的彈性乳液耐候性、耐沾污性雖然較好,但是作為高性能外墻乳膠漆還是未盡如人意。


為此本文采用的是進口含4F 的氟碳乳液與紫外交聯的彈性乳液復配。氟是電負性最大的元素,氟的電子云對C—C 鍵的屏蔽作用較氫原子強,因而氟原子可以保護C—C 鍵免受紫外線和化學品的危害,利用含4F 的氟碳乳液的表面能高于丙烯酸彈性乳液,在涂料成膜過程中更易產生自分層,利用自分層原理,含4F 的氟碳乳液上浮到涂層表面,使得含氟化合物具有優異的耐候性、耐沾污、耐化學品性。其次由于選用的氟碳乳液含4F,氟碳乳液中氟的含量較高,由于氟的含量對涂料的耐候性有著直接的影響[3],因此只拼用少量的氟碳乳液,就可獲得優異的性能。


4 結語

本項目已獲發明專利授權,專利公開號為:CN101402816。本項目的目的在于提供一種改進的彈性涂料,它具有較好的彈性,同時具備耐沾污、耐酸雨和超長耐老化的特點,可用于高層建筑外墻基層的長期保護和裝飾。因是水性產品,符合國家環保要求。在純丙烯酸紫外交聯彈性涂料中引進氟碳基團,通過成膜時自分層原理,氟碳基團上浮到涂膜表面,起到對下層涂料的耐老化保護作用,同時提高耐沾污和耐酸性能;為了減少酸蝕破壞,對顏填料進行了篩選試驗,選擇了耐酸性優異的顏填料,解決了酸雨重災區涂料的保光和保色性,使涂膜經久如新。本項目用較少的氟碳乳液添加,取得了較好的老化性能改進:耐人工老化性由400 h 提高2 000 h,與普通彈性涂料相比,涂料使用壽命由5 年提高到15 年以上,是普通彈性涂料的2 倍,只增加10%的裝飾成本,卻獲得200%的效益,具備非常高的性價比,有很高的社會經濟效益。



高性能氟碳改性彈性建筑外墻涂料的研制


石軍,吳慶喜,湯情文,吳勇

(杭州傳化涂料有限公司,杭州311215)


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