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高性能氟碳改性弹性建筑外墙涂料的研制,介绍了一种高性能氟碳改性弹性建筑外墙涂料的制备方法,中国建材网,cnprofit.com
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高性能氟碳改性弹性建筑外墙涂料的研制,介绍了一种高性能氟碳改性弹性建筑外墙涂料的制备方法
2019年09月20日    阅读量:1168    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

建筑物外墙多以水泥砂浆抹面为基层,抹灰砂浆在硬化时,由于体积减缩而产生的硬化裂缝;温度变化时,由于热涨冷缩而产生的温度裂缝;晴雨天干湿变化时,由于湿涨干缩而产生的干缩裂缝;冬天雨水在墙体冻融时,由于水结冰体积膨胀而产生的冻融裂缝;地基沉降时产生结构裂缝等,导致外墙表面保护装饰涂层开裂,雨水和空气随裂缝渗漏进入墙体,加深对建筑物的破坏,如钢筋锈蚀和混凝土碳化等危害建筑物[1]。


由于弹性涂料在一定温度范围内保持较高的弹性、韧性和伸长率,涂布在外墙基层表面形成弹性保护层,当基层墙体产生裂纹时涂层不会断裂,具有较好的防裂抗渗漏性,因此近年来弹性涂料得到大力发展。但由于目前国内主要采用燃煤发电,空气中二氧化硫含量高,各地区酸雨频发,空气污染严重,造成弹性涂层表面沾污和酸蚀破坏严重,使弹性涂层的装饰性和耐久性大大下降中国建材网cnprofit.com。到目前为止,在弹性涂料技术开发方面主要着重于解决弹性涂料的耐沾污性,而对弹性涂料的耐酸雨和耐老化方面很少涉及。


本研究针对上述问题进行改进和创新,通过乳液、颜料、填料、助剂等四个方面的筛选,提高弹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弹性外墙涂料。


2 试验部分

2.1 原材料及测试仪器

原材料:氟碳乳液,进口;紫外交联弹性乳液、纯丙乳液,上海保立佳;核壳结构弹性乳液,进口;钛白粉,美国杜邦、锦州钛白、济南裕兴;其他助剂均为市售。试验测试仪器:高速分散剂机F-0.4(上海微特电机有限公司);C-84-Ⅲ反射率测定仪、TX-Ⅱ建筑涂料耐洗刷仪(上海普申化工机械有限公司);QUV/Spray紫外光老化试验箱(Q-lab corporation)。


2.2 涂料配方及制备

氟碳改性外墙乳胶漆的配方见表1。

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制备工艺如下:

⑴将一定量的去离子水加入分散缸中,然后加入润湿剂、分散剂、消泡剂,中速搅拌均匀,再加入钛白粉和耐酸填料高速分散到细度小于50 μm。

⑵在乳液中加入成膜助剂,搅拌均匀,然后加入上述浆料。搅拌均匀后加入防腐防霉防藻剂、抗冻剂和流变助剂调整到合适的黏度。


2.3 性能测试

⑴常规性能指标测试方法按JG/T 172—2005《弹性建筑涂料》进行。其中对耐人工加速老化性指标调整为2 000 h,耐沾污性指标调整为小于20%。

⑵耐酸雨测试:将制好的样板2/3 面积浸入(23±2)℃的10%H2SO4 溶液中7 d。


3 结果与分析

3.1 乳液的选择

为了获得耐沾污、耐老化优异的弹性涂料,弹性乳液的选择至关重要。但是单以弹性乳液作为成膜物质,附着力差,耐沾污、耐老化性能不尽如人意。为此,常常通过添加其他乳液进行复配来改善这些缺点。

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本试验在相同PVC(35%)条件下,通过选用不同的乳液进行试验,其结果见表2。


从表2 可以看出,氟碳乳液和紫外交联弹性乳液3 复配的UV 老化变色和耐沾污性最佳,为此,初步选定用氟碳乳液和紫外交联弹性乳液3 复配作为我们的试验乳液。


3.2 颜料的选择

弹性外墙涂料颜料在白色及浅色涂料中应选用金红石钛白粉,其化学稳定性和对紫外线稳定性好。金红石钛白粉由于生产工艺、物理性能指标以及分散性、遮盖性、高耐候性等应用性能指标不同, 对涂膜的耐候性、耐沾污性能的影响也存在一定的差异。

为此本试验在相同PVC(35%)条件下,选择氟碳乳液和核壳结构弹性乳液复配,通过选用不同的金红石钛白粉进行试验,其结果见表3。

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从表3 可以看出,钛白粉R-706 的UV 老化变色和耐沾污性都是最好,最终选择R-706 钛白粉作为白色颜料。


3.3 填料的选择

为了使制得的弹性涂膜致密、光滑、平整。应选用软硬适中、粒径粗细搭配且吸油量小、容易分散的填料。且考虑到涂料耐酸性效果,填料的选择对涂料耐酸性效果的影响至关重要,本研究通过选用不同的填料进行试验,其结果见表4。

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从表4 可以看出,X-7 耐酸填料耐酸性最好,最终选择X-7 作为耐酸填料。


3.4 分散剂的选择

考虑到分散剂对涂膜耐水性能的影响,选择用铵盐分散剂;其次考虑到大部分分散剂和表面活性剂含有25% ~ 50%的非挥发性吸湿成分,加入量大时有可能破坏乳液的链状结构,可能使涂膜产生“水斑”,拉伸时易断裂,明显降低涂料的延伸率,所以应尽量减少其用量[2]。但是降低用量会影响产品的分散效果。为此,应选用良好分散效果的分散剂,改善产品的早期抗水性和贮存稳定性。


3.5 原理分析

目前市场上优异的弹性乳液主要为核壳结构和紫外交联两种类型。核壳结构聚合物的主体是体积较大的柔性粒子,其表面有较多的硬质齐聚物。涂料成膜后软、硬质单体分成上、下排列。通过一段时间的阳光作用,表面的齐聚物交联,形成一层极薄而致密的硬表面层,即形成里面软、外面硬的核壳结构。核壳结构的常温弹性很好,耐沾污性较好,但低温弹性不好,只适合南方地区。


紫外交联的弹性乳液所形成膜的低温弹性优异、透气性好,通过紫外交联后,涂层表面变硬,耐沾污性提高。当弹性涂膜因墙体开裂而受到拉伸的外力时,弹性涂层产生拉伸变形而不破坏。当因温度或湿度等条件发生变化而使裂缝愈合时,拉伸变形消失而恢复成原状。为此,选择紫外交联的弹性乳液作为主要基料。其次考虑到紫外交联的弹性乳液耐候性、耐沾污性虽然较好,但是作为高性能外墙乳胶漆还是未尽如人意。


为此本文采用的是进口含4F 的氟碳乳液与紫外交联的弹性乳液复配。氟是电负性最大的元素,氟的电子云对C—C 键的屏蔽作用较氢原子强,因而氟原子可以保护C—C 键免受紫外线和化学品的危害,利用含4F 的氟碳乳液的表面能高于丙烯酸弹性乳液,在涂料成膜过程中更易产生自分层,利用自分层原理,含4F 的氟碳乳液上浮到涂层表面,使得含氟化合物具有优异的耐候性、耐沾污、耐化学品性。其次由于选用的氟碳乳液含4F,氟碳乳液中氟的含量较高,由于氟的含量对涂料的耐候性有着直接的影响[3],因此只拼用少量的氟碳乳液,就可获得优异的性能。


4 结语

本项目已获发明专利授权,专利公开号为:CN101402816。本项目的目的在于提供一种改进的弹性涂料,它具有较好的弹性,同时具备耐沾污、耐酸雨和超长耐老化的特点,可用于高层建筑外墙基层的长期保护和装饰。因是水性产品,符合国家环保要求。在纯丙烯酸紫外交联弹性涂料中引进氟碳基团,通过成膜时自分层原理,氟碳基团上浮到涂膜表面,起到对下层涂料的耐老化保护作用,同时提高耐沾污和耐酸性能;为了减少酸蚀破坏,对颜填料进行了筛选试验,选择了耐酸性优异的颜填料,解决了酸雨重灾区涂料的保光和保色性,使涂膜经久如新。本项目用较少的氟碳乳液添加,取得了较好的老化性能改进:耐人工老化性由400 h 提高2 000 h,与普通弹性涂料相比,涂料使用寿命由5 年提高到15 年以上,是普通弹性涂料的2 倍,只增加10%的装饰成本,却获得200%的效益,具备非常高的性价比,有很高的社会经济效益。



高性能氟碳改性弹性建筑外墙涂料的研制


石军,吴庆喜,汤情文,吴勇

(杭州传化涂料有限公司,杭州311215)


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