改性成膜树脂防霉建筑涂料的研究与应用
姚渊1, 郭立凯2
( 1. 华丰建设股份有限公司吉林市公司; 2. 吉林市建筑工程公司, 吉林吉林市132001)
1. 2. 2 生产工艺操作
防霉建筑涂料是一种能够抑制涂膜中霉菌生长的功能性的建筑涂料。研制开发的以合成树脂为主要成膜物质, 加入环保性杀菌防霉剂及具有防腐霉的功能性颜填料, 再配以树脂固化剂等成分配制而成的高性能防霉建筑涂料, 具有良好的防霉装饰效果。
1 实验部分
1. 1 原材料
1. 1. 1 成膜物质
成膜物质也称聚结剂( 基料) , 对防霉建筑涂料的成膜物质选择应该不具备微生物存活繁殖成分,还要有所形成的致密涂膜具有良好的装饰性、耐久性和耐水性等, 对墙体的基础有良好的附着力。通过不同树脂的对比试验, 选择与防霉剂配伍性好,且防潮、黏结力强、性能稳定, 一般选择有机类的有丙烯酸树脂、氯偏树脂、氨基树脂、环氧树脂、氟树脂、乙烯- 醋酸乙烯树脂( EVA) 、苯丙树脂等; 无机类有硅酸盐类( 水玻璃、硅酸钾) 、硅溶胶类等。防霉建筑涂料成膜物质完全可以采用有机与无机的几种树脂复合使用, 这样能够使优越性能得到相互补充。本涂料在结合实际不同情况下选择配制室外用涂料和配制具有耐候性的涂料时采用丙烯酸树脂、氨基树脂、氟树脂等合成树脂作为成膜物质;配制具有耐腐蚀性的涂料时采用环氧树脂、氨基甲酸树脂等合成树脂作为成膜物质。
1. 1. 2 杀菌防霉剂
杀菌防霉剂是一类能够杀灭或抑制霉细菌和微生物生长、繁殖的化学物质, 通常建筑涂料中采用的防霉剂应满足以下条件:
(1) 不会与涂料中的各组分发生化学反应而失去抑制霉菌生长的效力。
(2)不会使涂料染色或涂料的颜色褪色。
(3)能够均匀分散在涂料中。
(3)能够均匀分散在涂料中。
(4)涂料经涂刷成膜后, 防霉剂能够均匀分散存在于涂层之中, 能较长时间抑制霉菌在涂层表面的生长。
(5)涂料成膜后对人、畜体无害。
本涂料采用无毒金属合金粉作为防霉剂, 它是与锌、铝、硅等不含有毒重金属( 如有机汞、铅等) ,按一定比例配制而成的合金粉, 再经熔融、雾化、粉碎、风选分级、抛光上膜精制而成的金鳞片状粉末,它具有遮盖率高、光泽鲜艳, 由于其粒度极细, 在大气中极易被氧化而变色泛暗, 故其表面须涂透明保护层, 以隔绝水分及其它气体的侵蚀, 保护其颜色经久不变, 对湿热和日光长期直射敏感, 应注意保存。
1. 1. 3 颜填料
防霉建筑涂料添加的颜填料可以增加涂膜厚度还提高涂膜的耐碱性、耐磨性和耐久性。一般填料用钛白粉, 好是金红石型, 因为其性能较稳定,遮盖力、耐光性、耐粉化能力都很好。还要选择有助于改善涂料技术性能的硅酸铝功能性的填料, 好是超细型的为佳; 小鱼鳞状闪银光的云母粉, 弹性大, 能提高涂膜韧性, 阻止紫外线和水分穿透, 能防止龟裂, 延迟粉化, 增强外墙涂料的耐久性和耐候性, 改善遮盖力, 降低涂料的成膜温度。其他填料如添加碳酸钙、立德粉、滑石粉、白黏土等, 可根据涂料性能适当加入。涂料常有的颜料有碳黑、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铬浆、酞青蓝颜料等, 具有良好的耐碱性、耐水性和耐紫外线性。通常使用其中一种或将二种以上配合使用均可。如有条件允许的生产单位颜填料均采用纳米级或超细型材料效果好。
1. 1. 4 其他助剂
为了改善涂料涂膜性能, 还应添加其他助剂如固化剂, 在本涂料中用作合成树脂的固化成分, 它属于低分子量树脂, 具有黏结力强、柔韧性和绝缘性好、耐腐蚀、防潮性好等优点, 成膜时起增塑剂的作用, 协助涂料成膜。涂料的溶剂是辅助成膜物质, 与成膜助剂一样, 刷涂或喷涂成型后即发挥。溶剂成分及其比例直接影响涂膜黏度、强度, 流平性等性能, 影响到成本、价格等问题, 不同涂料品种可以选择各种有机溶剂。根据需要还可添加固化促进剂、溶剂油、消泡剂、分散剂、流平剂和防沉降剂等性能助剂, 虽然加入量很少, 但可以起到很大的辅助作用。
1. 2 生产工艺
1. 2. 1 涂料的配制
(1)色浆的配制
将300 目以上颜料粉加入搅拌罐中, 按表1 配制加入分散剂、助剂、消泡剂等, 混合、研磨到50um以下备用。
(2) 专用封闭底漆的配制
按表2 配制, 将前3 种原料边搅拌边加入, 并开始升温到60ºC , 待原料完全溶解, 溶液达到透明时, 停止加热并冷却, 然后加入后3 种原料, 搅拌10~ 15min, 控制黏度11~ 17S( 25 士 3 ºC ) 为宜, 备用。
防霉建筑涂料配制
按表3 所示的一定顺序将原料加入高速分散机内混合均匀, 调节树脂胶溶液稠度, 再加入助剂和颜料、填料、杀菌防霉剂、树脂固化剂等成分, 分散研磨, 调整黏度, 过滤出料, 检测重量, 包装入
库。
防霉建筑涂料生产工艺操作如下:
(1)防霉建筑涂料配制1 操作
按表3 防霉建筑涂料配制1 的数量, 先将溶剂XL 与酮类溶剂混合, 然后加入合成树脂, 搅拌使之溶解, 得到合成树脂溶液, 再往溶液加入无毒金属合金粉的杀菌防霉成分, 用高速分散机搅拌混合分散均匀即得主剂, 包装备用。再按表3 防霉建筑涂料配制1 的数量将溶剂XL 与酮类溶剂混合后, 加入树脂固化剂, 搅拌溶解后即得固化剂溶液, 包装备用。
以上制得的主剂和固化剂溶液用前混合, 配套使用。
以上制得的主剂和固化剂溶液用前混合, 配套使用。
(2) 防霉建筑涂料配制2 操作
采用和防霉建筑涂料配制1 同样的方法, 制得合成树脂溶液后, 先加入颜料( 色浆) 、填料, 送入球蘑机混炼一昼夜后, 再加入无毒金属合金粉的杀菌防霉成分, 用高速分散机搅拌混合分散均匀即得主剂; 再用和防霉建筑涂料配制1 同样方法制得固化剂溶液, 将两剂分别包装, 同样以次两包为一组, 配套使用, 用前混合。
2 防霉机理
防霉建筑涂料的防霉机理主要作用是涂料通过引入杀菌防霉成分来阻止病原菌侵害和繁殖, 同时选用合成树脂与之相配伍, 这种合成树脂除应有防霉要求外还要具有良好的附着性、增强及弹性装饰功能, 本涂料合成树脂属于有机高分子结构, 它含有较长碳链和活极性基团的树脂, 再利用树脂固化剂中的官能团与树脂中的羟基等基团反应, 使合成树脂扩链交联而使其基团分布于分子链两端, 而且活性较强, 容易发生反应。它再与树脂固化剂的活性基团发生固化反应, 交联固化形成防霉涂层。其特点是成膜温度较低, 这个反应在0 ºC 以上即可进行, 从而达到固化的目的。采用的杀菌防霉剂不影响涂料的性能和降低杀菌防霉药剂效力, 更不能在使用的条件下, 较短时间内发生分解和其他变化, 而使抗菌效果降低甚至失败。防霉建筑涂料的生产与一般建筑涂料生产不同之处主要是防霉剂的加入顺序。因为大多数防霉剂属于疏水性的, 不容易分散好, 所以通常必须先将防霉剂溶于相应的有机溶剂, 然后加入乳化剂进行乳化, 使之易于分散, 以便达到佳防霉效果。对于本涂料采用的是固体粉末状防霉剂, 要求其颗粒越细越好, 分散效果也越好, 防霉杀菌效果也越强。
3 结果与讨论
评价防霉建筑涂料的性能, 不光要考虑其杀菌防霉性能, 而且还要考虑其作为建筑涂料的装饰性和对基材的保护性能, 因此对防霉建筑涂料除了要进行防霉性能的测试外, 还要进行一般建筑涂料的性能测试。
3. 1 原材料用量对涂膜性能的影响
3. 1. 1 杀菌防霉剂对涂膜性能的影响
杀菌防霉剂对涂膜性能的影响因素, 主要是合成树脂与其杀菌防霉剂的用量有直接关系。下面以固体份计量来说明其两者之间的关系: 合成树脂基准数为10 份时, 杀菌防霉剂一般添加入10~ 75 份为佳, 好在20~ 70 份, 若不足10 份时, 难以达到耐久、耐腐蚀和杀菌、防霉之效果; 超过75 份, 会使涂膜强度降低, 且有易产生涂膜脱落之缺欠。
3. 1. 2 颜填料对涂膜性能的影响
颜填料对涂膜性能的影响因素, 主要是合成树脂与其颜填料的用量有直接关系: 下面以固体份计量来说明其两者之间的关系, 合成树脂基准数为10 份时, 颜填料一般添加入15 份为佳, 否则, 会使涂膜强度降低。
3. 2 涂膜的性能测试
下面以养猪场或养鸡场等畜禽饲养场所劣质环境的建筑物为例来测试涂膜的性能:
(1) 用防霉建筑涂料配制1 产品来刷涂养猪场或养鸡场混凝土地面。
(2) 用防霉建筑涂料配制2 产品来刷涂养猪场或养鸡场钢铁栏杆和支柱表面。
上述用防霉建筑涂料配制1、2 产品刷涂的表面, 经过二年使用后, 经检查结果均未发现养猪场或养鸡场等畜禽饲养场所的排泄物给被涂物及被涂物涂膜造成的劣质化损伤, 也未发现苔霉出现,而且涂膜完好。从而经过测试后得到防霉建筑涂料涂膜性能良好的效果。
3. 3 涂料杀菌防霉性能测试
经过3. 2 防霉建筑涂料涂膜性能测试后, 还要通过其他办法对防霉建筑涂料配制1、2 产品形成的建筑物涂膜在使用期间金属离子的溶出量以及苔霉发生变化的测试, 经过不同时间的观测, 测试结果如表4 所示。
从上表数据说明防霉建筑涂料的金属离子溶出量初期较高, 之后逐期降低, 三年之后长期保持在12ug/ cm2 • 日以上。根据资料和测试结果表明, 防霉建筑涂料金属离子溶出量在12ug/ cm2 • 日时, 涂膜即具有良好的防霉苔的性能, 因此金属离子溶出量能够长期保持在12ug/ cm2 • 日为适宜。本防霉建筑涂料持续使用5 年以上, 金属离子溶出量仍然能够长期保持在12ug/ cm2 • 日, 说明本涂料的防霉苔性能得到很好的效果。若本涂料不使用无毒金属合金粉作为防霉剂, 而使用单独金属粉, 初期金属离子大量溶出, 之后溶出量减弱, 12ug/ cm2 • 日的溶出量仅使用6 个月, 而后防霉苔效果便迅速降低并很快失效。
4 施工使用
防霉建筑涂料施工使用前, 首先要对建筑墙体基层严格处理, 如果处理不当会影响到以后的使用效果。
4. 1 基材检查与处理
4. 1. 1 使用范围: 本涂料涂布的基层有建筑混凝土内外墙面、石棉板、木材、石质、水泥砂浆或混合砂浆抹面、清水墙面等建筑物墙体。
4. 1. 2 基层表面必须坚固、无粉化、疏伤松、脱皮和起壳等现象。
4. 1. 3 对于已刷过石灰、各类油漆、乳胶漆及其它涂料的漆面, 必须清除干净, 直至露出底面砂浆层后再用满批建筑胶( 如801 胶) 加水泥调制成的糊状腻子刮涂; 对于麻筋石灰或大白粉纤维素抹面,因为其内含有霉菌的营养成分, 易受霉菌侵蚀, 设计时不宜采用。
4. 1. 4 涂料在涂刷之前, 基层表面要干燥, 首先应清除底面尘灰和污染物。待清除干净没有泥土、油污、广告色、涂抹等赃物为止, 方可进行施工。
4. 1. 5 对于基层表面刚施工完的新抹砂浆面, 必须经过养护半个月以上才能进行涂料的施工或待表面充分干燥后, 使表面含水率10% 以下, pH 值在9 以下。室外使用时雨天好不要施工。打磨平整即可, 施工要求抹面平整、无孔洞和不必要的沟槽等缺欠。否则应提前对基层进行修补。如基材有裂纹, 可注入环氧树脂或用封闭底漆材料、聚合物、水泥砂浆、水泥膏浆、水泥系基材处理涂料等进行修补处理( 注意不要使用腻子) 。
4. 1. 6 基层表面应没有霉菌绿毛出现, 否则必须把霉迹处理( 铲除) 干净, 再用10% 磷酸三钠水溶液涂刷或喷涂2 遍进行杀菌清理, 也可以用甲醛水溶液处理。对于霉菌已进入基层深部, 应视其具体情况, 全部或局部铲除清理, 以免留下霉菌的隐患。
4. 2 涂料的施工使用
4. 2. 1 本涂料的施工温度不得低于- 5 ºC 、不得超过40 ºC , 一般在20ºC 左右为宜。
4. 2. 2 底层涂料的施工
涂料的底层涂料为环氧树脂系透明溶液专用封闭底漆, 也称溶剂型底漆。可以封闭基层防止返碱, 保护基层, 增强基层附着力。底层涂料浸渍性好, 对基材有补强效果, 易于上层施工, 使用溶剂型底层涂料应注意放火、通风换气。
4. 2. 3 主涂层的施工
底层涂料干燥后, 进行主层涂料的施工。本涂料可以选用刷涂、辊涂、喷涂和弹涂均可, 按一般建筑装饰涂料的施工方法进行操作。每次涂刷的间隔时间, 以涂膜充分干燥为准, 一般为24h 以上视天气情况而定, 涂刷2 次为宜。如果效果不佳可以多涂刷一遍, 视情况可以自行调节。底层涂料与主层涂料施工间隔应在3h 以上。
5 结论
本涂料可根据需要, 只需改变成膜合成树脂即可配制成室内外及各种场合的性能优异的防霉苔建筑涂料, 由于使用了有效成分无毒金属合金粉作为杀菌防霉剂, 使其金属离子的溶出得到适当控制而使持续有效溶出期显著延长, 因此可使涂料持续有效防霉时效性也相对的延长。与仅用金属粉作为防霉剂相比, 其价格低廉, 有利于推广使用。
