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外墙乳胶漆的耐候性,本文分析了影响涂膜老化的因素 着重探讨了各种类型的乳液和各种颜色乳胶漆的耐候性
2019年07月19日    阅读量:1288     新闻来源:中国建材网 cnprofit.com    |  投稿

一、前 言

乳胶漆由于其性能优异, 施工方便, 对环境无污染和价格适当, 是当前国内外建筑涂料中发展最快的品种, 目前上海大量建筑都使用这种涂料。从大量的涂装工程来看, 涂装建筑物在5 年或更长的时间内都能保持满意的装饰效果, 有的工程甚至可达10 年之久; 但也有些工程涂装仅仅几个月就出现了颜色褪光的现象。


为了解决在施工中出现的褪色问题, 并适应当前建筑业外墙颜色向绚丽多彩发展的需要,本文主要探讨了各种类型的乳液和各种颜色乳胶漆的耐候性, 进行了实验室的加速曝晒和户外的天然曝晒试验中国建材网cnprofit.com


二、影响涂膜老化的主要因素

涂膜在户外经日晒雨淋、凝露、寒暑交替、污气侵蚀等因素的反复作用, 逐渐老化变质: 失光、粉化、开裂、剥落、直至失去装饰和保护功能。户外引起涂膜老化的诸因素中, 当以日光和雨露引起的光老化和水解作用为最盛。


1. 紫外线

一般导致高分子涂膜老化的主要是日光中400 nm 以下的短波辐射, 即由紫外线引起的老化。

根据量子学说, 一个光量子所具有的能量如下式

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式中  H 布朗克常数; C 光速;  入:波长( nm)由上式见, 波长短的紫外线具有大的能量, 构成涂膜的分子因吸收了它的能量而被活化, 引起的降解或交联等化学变化, 成为涂膜开裂和侵蚀老化的原因。


2. 氧

氧分子能形成.OO.基团, 易与涂膜中被激发的氢原子结合, 成为涂膜老化原因之一。氧化的主反应被认为是以过氧化物( ROOH) 为中心进行自动氧化的连锁反应, 过氧化物分解生成ROO., 夺取高分子化合物中的H 而使氧化继续进行。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。水分使涂膜溶胀起泡;或使对底材附着性变差的同时, 可以使紫外线引起的老化更容易进行; 并认为可作为涂膜内部的氧的载体; 水分中的氢离子( H+) 起着光氧化的催化作用, 氧化生成的过氧化物由于H+ 的存在而分离成羰基。

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生成的羰基可进一步吸收耀眼线而变得更容易游离, 使与羰基相邻接??的部位C H 结合的H 脱出, 因此容易成为氧化的激发因素, 所以羰基的生成加速了氧化。

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由此看来, 在光化学反应过程中水的催化作用是不能忽视的。


三、实验部分

1  样板的制备

按GB/ T9152 制板

2 实验室加速曝晒机( 人工老化)

我们采用美国Atlas 公司的耐候曝晒机Weat her- OMeter,机中央用氙弧灯作光源, 涂料样板置于绕灯作水平旋转的圆筒内壁, 间歇定时喷水于样板, 以模拟日晒雨淋。


3 紫外线老化

紫外线老化仪( PK) 。


4  多光源分光测色仪

采用日本SUGA 公司MCS 1。


5  天然曝晒

曝晒场地在上海市涂料研究所大楼晒台, 样板朝南。


  四、结果与讨论

1  乳液的影响

乳液是涂料中的主要成膜物质, 其作用是使涂料牢固地粘结到建筑物墙面, 对建筑物外表起到美化和保护作用, 由于乳液的品种不同, 对乳胶漆质量有很大的影响。为了比较丙烯酸乳液, 苯丙乳液及醋丙乳液的耐候性,我们分别对它们的清漆膜和白色漆膜进行了人工老化和室外耐候性试验。在涂有纯丙烯酸白乳胶漆的样板上, 分别涂两道丙烯酸乳液、苯丙乳液和醋丙乳液, 干燥后在室外曝晒40d, 测定其色差变化, 结查见表1。

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表1 显示3 种乳液清漆膜经室外曝晒40d, 纯丙的色差变化最小, 苯丙次之, 醋丙最大。

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表2 表明3 种白色乳胶漆经人工老化试验, 醋丙乳胶漆只能通过250h, 纯丙、苯丙均能通过500h; 样板经3 个月高温季节曝晒试验, 色差#E 的变化也是纯丙最小, 醋丙最大。


由上列两表明显可见, 乳胶漆的耐候性以纯丙最好, 苯丙次之, 醋丙最差。纯两乳胶漆的乳液由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚而成, 其突出优点是耐气候日晒性好, 苯丙乳胶漆中由于苯乙烯结合在芳环中的叔碳原子对氧敏感, 一旦氧化就与主链切断, 生成了发色基团, 容易使涂膜变色。


醋丙乳胶漆受紫外线作用容易发生主链断裂而较易出现漆膜泛黄。色差变化在清漆膜中更为突出, 而在白漆中因采用了耐候性好的颜料, 所以曝晒后色差变化较小。



2  各种着色颜料的影响

在外用乳胶漆中采用了金红石型钛白、填充料及各种着色颜料。它们在涂料中被均匀地分散, 具有保护被涂布墙面的作用。着色颜料可赋予乳胶漆以各种色彩, 增强机械性能、耐勺性及调整涂料粘度等功能。用于建筑物室外装饰的外墙乳胶漆暴露于阳光风雨之下, 要求涂膜不变色、不褪色, 因此选择的颜料必须具有长期保持色泽稳定的耐候性能。限于篇幅, 除了红色颜料作对比试验之外, 我们选择了耐候性好的常用颜料配成浅色漆, 进行人工老化, 紫外线照射和天然曝晒试验, 结果见表3。


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 上表结果显示:

( 1) 上述试验样板在人工加速老化试验250h 均不起泡、不剥落、无裂纹, 变色不大于2 级, 粉化为0 级, 漆膜老化性能符合GB9755 88。

( 2) 紫外线照射和人工老化结果除钼铬红( 107) 最严重外, 其他基本一致( 其中柠黄在紫外线照射下变色较严重, 但在人工老化中变色仍为1 级) 。

颜色样板经3 个月天然曝晒均无粉化、不起泡、不剥落、无裂纹, 变色情况见表4。


板天然曝晒结果( 1996.7.18- 10. 18)

颜色 白漆中加入的着色颜料     色差变化# E           颜色白漆中加入的着色颜料色差变化


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上述结果显示: 各色样板除钼铬红( 进口) 外, 经天然曝晒试验后, 颜色变化情况与人工老化结果基本吻合。对乳胶漆的天然曝晒耐候性而言, 上述颜料可分为三类:

注: 表中* - 为新增加的颜料品种, 缺少实验室数据。

第一类, 炭黑, 铁红, 酞菁兰+ 铁黄, 酞菁绿, 铁黄, 这类颜料色差很小, 仅为3 以下, 耐候性极好, 用于外墙涂料最为可靠。

第二类, 耐晒黄, 酞菁兰, 甲苯胺红, 大约( 进口) , 柠黄( 进口) , 其色差在3~ 5 之间, 也可用于外墙乳胶漆。

第三类, 钼铬红均不适用于外墙乳胶漆, 虽然进口钼铬红比国产的色差要小得多, 且人工老化及紫外线照射的实验

室数据尚好, 但其色差的数值仍然较大, 达8.75, 属耐候性差, 不适用于外墙乳胶漆。


  五、结 论

分析各种乳液、颜料乳胶漆的样板, 经紫外线照射, 人工老化和天然曝晒等试验的结果, 我们认为:

1   从耐候性来看, 纯丙乳胶漆最好, 苯丙乳胶漆次之,醋丙乳胶漆最差。

2 着色颜料中, 炭黑, 铁红, 酞菁绿, 铁黄, 耐晒黄, 酞菁兰, 进口的大红, 柠黄, 甲苯胺红等颜料耐候性较好, 适用于外墙乳胶漆。

3本实验中, 天然暴晒和人工老化的实验结果基本一致, 紫外线照射和上述实验的结果也基本一致, 故测试树脂、颜料的变色性, 用天然曝晒是一种简便、经济实用的方法, 因方法接近实际, 所以结果也具有说服力和可靠性。


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