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建筑外墙用耐碱底漆的研制,随着我国建筑业的高速发展,建筑涂料逐渐成为建筑内外墙装饰的主体材料
2019年06月18日    阅读量:1188     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

0 前言

随着我国建筑业的高速发展,建筑涂料逐渐成为建筑内外墙装饰的主体材料。同时,随着科学的发展、技术的进步,人们越来越关注建筑外墙的装饰质量。为了避免外墙涂料经过一段时间的风吹、雨淋、日晒后出现装饰层褪色、发花、起皮、脱落等不良现象,人们在外墙涂料施工前,普遍先涂刷1 道耐碱封闭底漆,以提高涂料的耐久性和装饰效果中国建材网cnprofit.com。建筑外墙用耐碱封闭底漆的主要作用:(1)清除基层表面灰尘、杂物、封闭基层,堵塞基层孔隙,增加基层强度与密实性。(2)使基层减少吸收涂料中的水分、助剂、乳液等,使主层涂料的强度不会降低,同时提高了与基层的粘接强度。(3)减少基层盐类、碱类的析出,防止外墙装饰层的变色发花、泛碱返白、附着力下降等不良现象,从而延长其使用寿命。(4)完全封闭的基层可均匀吸收罩面涂料,使其色彩光泽一致,提高装饰层的装饰效果。因此,耐碱底漆是外墙涂料体系的重要部分,它防止了对涂层系统的损害,同时又保护了基层和墙体免受潮气和环境的有害影响。

目前,建筑内外墙用底漆一般按下述几种方法进行分类:(1)按使用溶剂的不同,分为溶剂型底漆和水性底漆;水性底漆根据使用基料的不同又分为水乳型和有机- 无机复合型,其中,溶剂型底漆通常采用固体丙烯酸树脂为基料,以200 号溶剂油为溶剂而制得,具有优异的渗透性和封闭性,因而抗碱性优异,但因成本较高以及环保问题,该产品推广难度较大(2)按涂膜透明性,分为透明底漆和不透明底漆。(3)按封闭机理可分为堵塞型和反应型。一般情况下在工程中使用厚质涂料(如浮雕、真石漆)时,采用透明的底漆;使用薄层涂料时,用加填料的不透明底漆,这样既起到了封闭基层的作用,又可节约部分面漆,降低成本。


1 实验部分

1.1 原材料

丙烯酸乳液、硅溶胶、稳定剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、增稠剂等。

1.2 性能测试方法

(1) 附着力测试

用配制好的底漆按要求制备试板后,于标准试验条件下放置(72±2)h。附着力试验的具体操作是:用锋利的刀片和刻度钢尺,在试板的纵横方向切割11 条间距为1 mm 的切痕,纵横切痕相交100 个正方形。切割时,刀片面必须和底板垂直,刀刃和底面成10°~20°角,用力要均匀,所有的切口要穿透涂层至底板的表面。刀片的每个尖端只能做一次试验,以保持刀片的锋利。同一块试板的不同部位做3次试验。切割后用软毛刷轻轻沿着正方形的两条对角线,来回各刷5 次,用4 倍放大镜观察涂膜脱落程度,并记录脱落的方格数。

取脱落方格数较接近的两次试验值,按下式计算试验结果,以平均值表示。

a=(100-a1)/100×100%

式中:a——附着力,% ;

a1——脱落方格数。

(2) 耐湿热性

将底漆涂在符合要求的石棉板上,在标准环境下干燥7 d 后,放在温度(47±1)℃、湿度(96±2)% 的恒温恒湿箱中120 h,观察涂膜有无起泡、脱落。

(3) 耐碱性和抗泛碱性

用盐水混合沙和水泥,搅匀后放入模具中制成砖块,24 h 后脱模,然后在砖块的5 个面上刷上涂料,置于标准试验条件下干燥7 d,未上涂料的底面置于潮湿的砂床上,在这种潮湿环境中放置3 周后,按GB/T9265—1988《建筑涂料涂层耐碱性的测定的规定》进行评定。如3 块试板中有2 块未出现起泡、掉粉、明显变色等涂膜病态现象,可评定为“无异常”。

(4) 固含量

称取一定量的底漆放入105℃的烘箱中烘至恒重,用差值法计算固含量。取数值较接近的两次试验值,以平均值表示。

固含量=(m前-m后)/m前×100%

式中:m前——烘干前质量;m后——烘干后质量。

基层封闭底漆固含量一般较低(约20%~30%),目的是向基层渗透,堵塞基层中的微小孔隙,真正起到封闭作用。若固含量过高,在未渗到一定深度时,便在表面干燥形成薄膜,微细孔得不到完全堵塞,影响封闭效果。

(5) 透气性

按GB/T 9755—2001《建筑涂料涂层试板的制备方法》制备底漆膜。用线棒涂布器将底漆涂布在聚酯薄膜上,第1 层用120 μm 的涂布器,第2 层用80 μm的涂布器,自然干燥1 周后,将底漆膜取下,采用自制的测量杯(如图1 所示)进行测试。膜与容器四周用石蜡封闭严密,精确测量出膜的透气面积,放入干燥器内,24 h 后取出,称量杯的质量,通过测量透水汽量考察涂膜的透气效果。

透水汽量=[测量杯初始总质量(m1)- 试验后测量杯总质量(m2)]/ 有效透气面积(S)·24 h。

封闭底漆在阻隔碱、盐分渗出的同时,也应具有透气性,参照上海的健康环保型乳胶漆的标准,作为环保型乳胶漆要求其透气性≥ 200 g/m2·24 h,以便墙体的水分可以被释放而不引起鼓泡、开裂等问题。

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涂膜透水汽量测量杯

(6) 与面漆的适应性

用配制好的底漆按要求制备试样,同一试样制备3 块试板进行平行试验,置于标准试验条件下干燥7 d,然后将需要涂刷的罩面涂料刷在底漆上面,干燥7 d后目视观察涂膜,如3 块试板中有2 块未出现起泡、掉粉、明显变色等涂膜病态现象,可评定为“无异常”,反之,评定为“异常”。


2 结果与讨论

2.1 硅溶胶对底漆附着力和抗泛碱性的作用

硅溶胶又称硅酸水溶液,是硅酸的多分子聚合物的胶体溶液,其颗粒细微,析胶时的氧化硅具有较高的活性,能与基材的某些盐类反应生成硅酸盐无机高分子化合物,并硬化成膜;细微的颗粒能通过毛细管作用渗透到基材的内部,并能与基材中的碱性物质反应生成硅酸钙,使涂料具有较强的附着力和抗泛碱性。

硅溶胶的超微粒子很小,能够渗透到基层内部与主体结构密切地粘结在一起,适用于需要重新涂饰翻新的旧瓷砖表面。硅溶胶用量对涂膜性能的影响见表1。

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硅溶胶用量对涂膜性能的影响

由表1 可知:硅溶胶用量过低,涂膜附着力低,抗泛碱性差;硅溶胶用量过高,漆膜附着力亦降低,这是因为若硅溶胶用量过高,则二氧化硅粒子对固体粒子包覆层加厚,致使颗粒之间及颗粒与基层之间缺陷增多而附着力下降。硅溶胶用量以4% 为宜。一般硅溶胶为偏碱性最稳定,故底漆只有碱度合适才能获得良好的储存稳定性及漆膜性能,经过一系列试验可知:底漆的pH 值在9.5 左右,稳定性最好。

2.2 乳液的选择

要求乳液具有很好的耐碱性及与硅烷偶联剂或硅溶胶较好的相容性(表2)。

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不同乳液的耐碱性与硅烷偶联剂或硅溶胶的相容性

由表2 可知:乳液A 的耐碱性和稳定性最好。

2.3 其他助剂的选择

选定基本成膜物以后,底漆助剂必不可少。

润湿分散剂:润湿剂可选择聚氧乙烯烷基酚醚,脂肪醇环氧乙烷缩合物等。分散剂可选择多聚磷酸钠,

六偏磷酸钠,聚羧酸系分散剂等。

消泡剂:消泡剂是能在泡沫体系中产生稳定的表面张力不平衡,破坏发泡体系表面粘度和表面弹性的物质,它应具有低的表面张力和HLB 值,不溶于发泡介质中,但又很容易按一定的粒度大小均匀地分散于泡沫介质中,产生持续和均衡的消泡能力。当泡沫介质由于某种原因要起泡时,它首先能阻止泡沫的产生,而在已产生泡沫的体系中,它又能迅速地散布,破坏气泡的弹性膜,使之破裂。可供选择的消泡剂有:矿物油类、乳化硅油类、乳化石蜡类等。

增稠剂:增稠剂是一种流变助剂,加入后,不但能使底漆增稠,同时还能赋予底漆优异的机械及物理化学稳定性,在底漆施工时,起控制流变性的作用。

稳定剂:由于硅溶胶活性较大,极易与乳液形成凝胶,因而,在配方中我们加入了季铵化合物作为稳定剂。

2.4 硅烷偶联剂对底漆附着力、耐碱性的影响

该硅烷偶联剂是一种专门应用于水性底漆的交联助剂,它具有环氧、硅烷两个化学官能团。在成膜过程中分子的环氧部分能够与丙烯酸树脂的羟基官能团发生交联反应生成网状高分子结构,烷氧基部分吸收基材的水分发生水解后通过与基材的羟基缩聚而交联形成硅氧烷键,从而改善涂料的湿态附着力,使涂料具有优异的耐湿热性及粘结性能;同时,减少了基材水分,降低了基材碱性,改善了底漆对强碱、高湿基材的适应性。其加入量一般为0.1%~0.3%。

硅烷偶联剂的反应机理如下:

(1) 通过用表面活性剂处理,使其在液相中以水包油的形式稳定存在。

(2) 涂在基材表面上,随着水分的挥发其会发生相变,变成油包水,此时它就会吸收基材的水分发生水解。

(3) 水解产生的硅醇,一是自身产生缩聚反应;二是与基材的—OH 发生偶联反应。从而降低了基材的碱度,提高了底漆的耐碱性。

在本产品的研制中,我们选择了硅溶胶、有机硅乳液与丙烯酸乳液复配来达到抗碱目的。


3 几种底漆的主要性能比较

几种水性底漆的主要性能比较见表3。

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几种底漆的主要性能比较

由表3 可知,几种底漆相比,选用丙烯酸乳液与硅溶胶复配的底漆具有良好的耐碱性。


4 结语

综上所述,选用丙烯酸乳液和硅溶胶复配而制得的建筑外墙底漆具有良好的抗泛碱性,并且与面层乳胶漆具有良好的适应性,可显著提高面漆的装饰性和耐久性。


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