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外墙弹性涂料专用配套底漆的研究

作者:程金龙,林惠赐,陆中美,申立阳 | 立邦涂料(中国)有限公司,上海   |  发表于:2016-02-24   |  关键词:面漆,底漆,建筑涂料,助剂,树脂,   | 摘自: 2015年美国PCI中文版电子杂志9月刊

弹性涂料作为外墙高性能涂料的一个类别,由于其原材料组成的关系,决定了这类产品的优点和缺点都相当突出。弹性乳液中含有吸水率较大的单体,所以弹性涂料的耐水普遍较差,表现为遇水起泡、起皮甚至底面剥离等现象,在潮湿多雨的南方地区尤为突出。为解决这一普遍存在的问题,本文通过改变弹性涂料涂装体系的配套性,开发一款弹性涂料专用的特殊底漆,以解决上述问题。

引言

随着建筑业的高速发展,对于建筑外墙装饰和保护的要求也越来越高,由于墙体直接曝露在自然环境中,建筑物受到温差、阳光、雨水、风沙等恶劣条件影响,墙面很容易出现老化、开裂等现象,破坏了建筑物美观,加速墙体损坏,大大缩短建筑物寿命及安全性。而作为墙体之外的直接抵挡恶劣环境的建筑物“皮肤”——涂料,起到直接保护墙体的重要作用。

在中国,弹性涂料在建筑外墙上使用的比例越来越大,根据2014年的市场统计,2014年弹性涂料在建筑外墙上的使用率占所有平涂总量的近60%,而2009年这个比例仅为20%左右,弹性涂料已经成为建筑外墙主要的使用材料。

弹性涂料是以合成树脂乳液为基料,与颜料、填料及助剂配制而成,施涂一定厚度(干膜厚度大于等于150μm)后,具有弥盖因基材伸缩(运动)而产生的细小裂纹的有弹性的功能性涂料。弹性涂料相对于普通平涂涂料的优点和缺点都很明显,其优点在于由于弹性外墙漆膜具有很高的延伸率,因而当墙体出现细微裂缝时,漆膜受到拉伸变形但不会开裂破坏,仍然可以保持原有的阻隔作用,从而避免开裂的墙体直接暴露于大气之中。但是,弹性涂料的耐水性,特别是初期耐水性则一直是其短板;外墙面长时间处于雨水、潮湿等环境下,特别是施工后短时间内,很容易发生起泡、起皮甚至剥落等现象,严重影响了建筑物的装饰和保护功能。见图1

图1|弹性漆主要膜缺陷

弹性涂料耐水性、特别是初期耐水性差,一直以来都是弹性涂料的一块短板。相对于普通涂料而言,弹性涂料干燥速度慢,漆膜软、漆膜透气性差,水分子会与弹性漆膜中的酯键进行氢键结合,从而破坏原有的底漆面和面漆面之间的作用力,造成弹性涂料遇到水就容易和底漆剥离,产生起泡、起皮等现象。

传统涂装体系中的配套底漆,只注重对基层的渗透和封闭,而对面漆层的抓附力不是很关心,这种弹性涂料体系长时间处于下雨、高湿状态下,就会造成底漆层和面漆层的分离。为了解决上述弹性涂料的通病,研发一种既和基材又和面漆层都具有很好的附着力的底漆,是解决弹性涂料缺陷的关键。

我们通过实验,从底漆的反向抓附力着手,以解决弹性涂料配套体系的耐水问题。我们与国内知名乳液公司合作,通过技术创新,开发了一款弹性专用配套底漆乳液(以下简称‘专用乳液’),用这款乳液制作的底漆,不仅对基层有很强渗透性、附着力及自身致密性,还能与弹性面漆进行化学键铆合,使涂层之间的结合键无法在高湿状态下水解,从而使整个体系达到优异的耐水效果,为弹性涂料涂装体系提供了一套很好的解决方案。

试验部分

使用普通外墙底漆配方,选用不同类型的乳液,测试弹性配套体系的耐水性。

表1中4个不同的底漆配套体系耐水性测试实验结果见表2。实验发现,使用专用底漆配套的弹性体系耐水优良,而使用普通底漆配套的弹性体系则耐水效果很差(耐水效果见图2)。

表1|底漆参考配方

表2|不同底漆对弹性体系耐水性的影响

图2|4个不同的底漆配套体系耐水效果

实验及结果讨论

为进一步研究乳液使用量对底漆自身性能及配套效果的影响,分别作梯度试验,选取上述配方,将配方中乳液添加量分别定为25%、30%、35%、40%、45%,按照JG/T210-2007《建筑内外墙用底漆》标准及配套弹体系进行测试,结果如表3所示。

表3|乳液用量对底漆性能以及配套体系的影响 | 表4|JG/T210-2007建筑内外墙用底漆性能要求

表3实验数据可知,乳液使用量在30%及以上时,底漆性能达到JG/T210-2007《建筑内外墙用底漆》外墙II型标准要求(见表4);而乳液使用量在使用到35%及以上时,底漆性能达到JG/T210-2007《建筑内外墙用底漆》外墙I型标准要求(见表4)。综合性能及成本等因素,我们选用取乳液用量35%的配方作为配套底漆。

选取2种市售底漆,与本实验专用底漆进行对比,测试底漆性能及配套弹性涂料体系性能。

由表5可以看出,普通底漆与弹性涂料配套,干附着力都很好,但遇水后的配套性普通底漆与弹性涂料的附着力都很差,户外测试也较差,而本实验专用配套底漆都很好。

表5|与市售底漆产品配套性对比 | 图3|市售底漆和专用底漆的耐水性结果对比

· 实验室小板测试耐水性对比

保养及测试条件:辊涂一道底漆于无石棉水泥平板上,待底漆保养24h后使用线棒两道制膜弹性面漆(120um+80um),两道面漆间隔3h;待第二道面漆制膜完成后保养24h后浸水,浸水面积为板面的2/3,观察浸水3d后板面状况,见图3。 

· 配套附着力对比

制板条件:辊涂一道底漆于无石棉水泥平板上,待底漆保养24h后使用线棒两道制膜弹性面漆(120um+80um),两道面漆间隔3h。

一次附着力:面漆保养72h后划格法测试配套附着力。

浸水附着力:浸水8h取出样板擦干后常温保养30min,划格法测试配套附着力。

二次附着力:浸水8h取出样板擦干后常温保养24h,划格法测试配套附着力。

图4是市售底漆和专用底漆的一次附着力,浸水附着力,二次附着力结果对比。

图4|市售底漆和专用底漆的附着力结果对比

· 施工墙对比


实验条件以及方法:选取处理过的水泥墙辊涂底漆,保养24h后辊涂2道弹性面漆,两道面漆间隔3h,面漆保养24h后大量淋水(最好直接在降雨天气前将上述底面施工完成,直接通过雨水实验);淋水(或淋雨)完毕后轻抠漆膜表面,能轻易将面漆撕破则为不合格,图5是市售底漆和专用底漆的施工墙对比结果。

图5|市售底漆和专用底漆的施工墙对比结果

结论

本试验通过初步筛选乳液种类,确定了使用专用乳液配套弹性体系,能很好地解决弹性涂料体系耐水性差的问题;再通过确定底漆乳液的使用量,以达到成本-性能的最佳平衡点。再与市售普通底漆对比,从底漆的性能、配套弹性面漆体系耐水性能、配套弹性面漆户外效果等方面验证本产品的优异效果。

本实验解决了外墙弹性建筑涂料耐水差的弊病,通过使用特殊乳液改进底漆对面层的附着力,使配套底漆不仅具有优异的渗透性、致密性,还通过底漆乳液特殊双向铆钉结构,能够与弹性面漆的紧密结合成一体,减弱弹性涂料在高湿环境下水解,使基材层、底漆层、弹性面漆层结合成一个更为牢固的整体,达到优异的整体耐水性能,彻底解决了弹性涂料耐水性差的弊病,为弹性涂料的大量使用提供了一个很好的解决方案。




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