弹性乳液- 弹性腻子-弹性涂料

   日期:2022-03-17     浏览:192    
核心提示:1.前言 建筑物的外墙体大多为混凝土、水泥预制板、水泥砂浆抹面等,其表面经过风吹雨淋、日晒及夏热冬冻后,往往会出现蜘蛛网状
1.前言
    建筑物的外墙体大多为混凝土、水泥预制板、水泥砂浆抹面等,其表面经过风吹雨淋、日晒及夏热冬冻后,往往会出现蜘蛛网状裂纹,这种裂纹宽度一般为1一3mm。由于普通的外墙涂料(大多属于刚性材料)不能遏制墙体表面的微小裂纹,即使基层仅出现1一2mm的裂纹,涂膜也会随之断裂,雨水经此渗入腐蚀墙面,同时涂膜也遭破坏而卷皮、剥落,严重影响了外墙涂料的装饰效果和保护功能。为了弥补这一缺陷,弹性建筑涂料的研究便应运而生,并越来越受到人们的关注。
    所谓弹性建筑涂料,即形成的涂膜不仅具有普通涂膜的耐水、耐候性,而且能在较大的温度范围内,保持一定的回弹性、韧性及优良的伸长率,从而可以适应建筑物表面产生的裂纹而使涂膜保持完好。弹性涂料的关键是弹性乳液。本文拟探讨弹性乳液涂膜具有弹性的原理及如何选择和使用弹性乳液、如何用弹性乳液配制弹性腻子及弹性涂料等问题。

2弹性乳液的理论基础
    乳液一般是通过乳液聚合方法采用自由基引发共聚而成,其聚合物属于线型无定形聚合物。如果要利用聚合物的高弹性,那么使用温度应不低于其玻璃化温度Tg,因为低于Tg时,聚合物进入玻璃态,发硬、发脆而失去弹性。为了使聚合物处于高弹状态,作为成膜物质的弹性乳液其Tg值要低于使用温度(环境温度)。    高分子材料所的高弹性,来源于大分子的长链结构(内含大量的链段)和链上各键的自由旋转性,当拉伸聚合物时,分子链通过C-C键的自由旋转,改变分子链的构象而表现出伸长;外力移除后,由于链节的热运动,链又恢复卷曲而表现出回弹,分子链越柔顺,弹性越好。

3弹性乳液的选择及使用
    为了使涂膜在环境温度下具有一定的弹性,必须选择Tg值低于环境温度的弹性乳液。一般Tg值愈低,也即与环境温度差值愈大,则弹性愈好,但作为弹性外墙涂料的涂膜来讲,并不是Tg值愈低愈好,Tg值过低的涂膜虽然延伸率高,满足了弹性要求,但涂膜很软,在较高的环境温度下会出现回粘现象,随之而来的是涂膜的耐污染性及抗积尘性很差。因此要根据使用要求及部位,正确选择Tg值适合的弹性乳液。对需要弹性非常高,而又要达到耐污染要求的某些场合,可以将Tg值低的乳液作成中涂,面涂采用Tg值低的乳液与Tg值较高的乳液复合使用;或采用可以表面自交联的弹性乳液;或用Tg值较高的弹性乳液进行罩面。表1是一些可用于弹性涂料的乳液的Tg值。

4弹性腻子
    墙体腻子通常是指内墙腻子,其作用主要是填补墙体的凹处,找平基层。近几年,更是在找平墙体的基础上,满刮一遍均匀平整的腻子层,该腻子层均匀致密可节约涂料并增加涂料的遮盖力、丰满度及流平性,更显著地提高涂料的装饰效果。适合内墙的腻子品种很多,有一般型及耐水型。  
  建筑物外墙一般不用腻子,但由于外墙墙体平整度达不到施工要求或为了提高外墙体的装饰效果,近使用外墙腻子的工程有所增加。但腻子品种不多,大多耐水性差或是刚性腻子,例如107胶加滑石粉腻子、107胶加水泥腻子、乳液加水泥腻子等,虽然可以起到找平墙体的作用,但不能防止由于墙体龟裂导致的涂膜开裂。下述的弹性腻子是以弹性乳液聚合物改性刚性水泥材料,以形成水泥基柔性防水材料(双组份)及普通弹性腻子(单组份)。
4.1弹性乳液改性水泥的机理
如图1所示,在聚灰比(水灰比为0.4)由0.3增加到0.4时,弹性乳液改性水泥的断裂延伸率由不足0.5%突升至约20%,从而使材料产生了由刚性到柔性的突变,进一步提高聚灰比可获得性能更加优异的水泥基柔性材料。弹性乳液改性水泥的机理,一般认为聚合物微粒附着在水泥凝胶和骨料颗粒表面并相聚成膜,这种胶膜的胶接能力及大分子的柔性,明显改变了水泥材料的机械性能;同时该胶膜还有延阻水蒸发的能力,从而对水泥进一步养护十分有利;当聚合物增加到一定量(聚灰比达一定值)时,聚合物微粒可以完全包裹在水泥凝胶及骨料颗粒表面,并形成完整的柔性链胶膜网络。此时从总体上讲,柔性链网络多于水泥凝胶形成的刚性链网络,并起抵抗应力的主导作用,随着应力增大(如干缩等)柔性链通过自身良好的弹性来吸收应力,达到防止材料断裂的目的。由于这一过程伴随较大的应变发生,因此材料呈柔性。使水泥由刚性向柔性突变的聚灰比称"临界聚灰比”,不同的聚合物其临界聚灰比不同。

4.2选择弹性乳液改性水泥材料应注意的问题
    聚合物胶膜网络是实现水泥材料柔性的关键,因此所选择的弹性乳液本身的延伸率、强度、耐水性、耐老化性等至关重要:其次,选择的乳液粒径分布越窄,平均粒径越小,其比表面积越大,在相同的聚灰比时,对水泥凝胶和骨料表面的覆盖能力越大,改性效果就越好;再则所选乳液的机械稳定性、分散性以及与水泥材料的配伍性也十分重要,如果乳液与水泥及骨料接触时凝聚、破乳或者较难分散,则很难保证其均匀分布在水泥凝胶和骨料之中并形成柔性网络。
4.3双组份弹性腻子配方及施工
4.3.1双组份弹性腻子主料参考配方(见表2)

4.3.2双组份弹性腻子的施工
    施工时应将腻子主料与水泥(32.5级、42.5级)按1:2调配成膏状,腻子随配随用,配好的腻子要求在2h内用完。腻子采用刮板批刮,批刮厚度至少在l mm以上,可分2-3次批刮完成。
4.4单组份弹性腻子参考配方(见表3)

单组份弹性腻子的生产工艺、生产设备与普通腻子基本相同。

5弹性涂料
5.I弹性涂料设计原则
    如上所述,生产弹性涂料的关键及核心是选择好弹性乳液,在涂膜具有柔韧性这一共性前提下,处于不同位置的涂膜,对弹性乳液性能要求还各有所侧重。
5.1.1弹性涂料面层(面涂、罩光层)
    弹性涂料面层必须选择纯丙烯酸醋弹性乳液,因为该聚合物具有透过紫外线的功能,特别适合户外使用,耐候性、耐光性好;同时,所选的乳液中应有一定的光敏交联单体,使涂膜经太阳光照射后,能在表面形成自交联薄层以改善涂膜的抗回粘性、耐沾污性及抗积尘性;此外,该乳液好采用无皂乳液聚合方法制成,以提高涂膜的耐水性、光泽及附着力。生产面层涂料时,可以和部份Tg值较高的纯丙乳液复合使用,以提高涂膜的机械强度及耐沾污性。
5.1.2弹性涂料中层(中涂、主涂料)
    弹性涂料的中层是防止涂膜被拉裂的主涂层,该层使用的乳液除应具有更好的“即时复原”弹性外,还必须赋与涂膜以足够厚度,这是因为涂膜的抗基层龟裂宽度与涂膜厚度成正比(见表4)。为此,要求该乳液粘度低、固含量高,以便能配制高固体份的厚质涂料。

5.1.3弹性涂料底层(底涂、界面层)
    弹性涂料的涂膜,在施工实践中曾有成片剥落的现象,特别是在墙面上,可以很容易地把整片涂膜撕下。这除了施工中由于基层处理不当、表面过于平整、密实,pH值和含水率过高、浮灰严重等外,弹性涂料本身也是原因之一。如前所述,弹性涂料的乳液与一般刚性乳液相比,其分子量较大、分子链柔顺、分子链中极性基团较少、分子间作用力较弱,加之涂膜又厚,这些均不利于与基层的附着。因此,弹性涂料的底涂乳液选择显得尤为重要,底涂料要求与基层有很强的粘结强度,可以牢牢地附着在基材上,又能封闭基材碱性及毛细孔,与中涂又可以很好地粘连,起架桥过渡作用。底涂的弹性乳液应该粒径分布窄,平均粒径小,以利乳液向基层渗透、扩散,或与一些带有极性基团附着较好的乳液合用。制成的底涂料粘度应低些,涂膜要薄些,以增加其附着力。
5.1.4弹性涂料的助剂
    助剂是满足颜填料的分散乳化体系、调整流变特性、改善涂料贮存稳定性、外观及施工性能的关键因素。在弹性涂料制备中,为了提高涂膜的防水性,应选择疏水性按盐类分散剂。消泡剂是该涂料生产工艺的难点之一,因弹性涂料粘度较高,使之消泡更加困难,应选择专用于弹性涂料的消泡剂,或采用制备后期真空脱泡方法消泡。施工中为了保证有较厚的涂膜,必须保证足够的高剪粘度及流平性能,因此协和型增稠剂也是必不可少的。弹性涂料中各种助剂的选择、用量及相互搭配,必须经过反复试验,找到一个佳结合点,才能制得一种性能、外观和施工均满意的弹性涂料。
5.2弹性涂料的生产
5.2.1弹性涂料的参考配方(见表5)

5.2.2弹性涂料生产工艺
    弹性涂料系列由于配方中的乳液含量较高,水的比例相对较少,颜填料在润湿分散过程中很稠,难以分散,需加入部分乳液,因此不适合采用研磨设备加工工艺;应选用超细粉料和高速分散设备及工艺来完成颜填料的分散。为了减少泡沫的产生,提高消泡效率,消泡剂应稀释后分步加入。调涂料时,利用调速电机严格控制搅拌速度,尽量减少泡沫产生。加入流平增稠剂时,需预先用助溶剂和水充分稀释后再缓慢加入,以免造成局部过稠甚至结块,有条件的厂家后可将设备密闭、减压,以利系统中的气泡尽可能释放出来。其生产工艺流程如图2所示。


5.3弹性涂料的性能及其检测指标
    弹性涂料具有普通外墙涂料的耐候性、耐碱性、耐水性、耐洗刷性及装饰性能。其突出特性是优异的柔韧性(延伸性及回弹性),可承受较大温度范围内基层的热胀冷缩等,遏制己有的和将要产生的裂纹,并保证涂膜的整体性。此外,弹性涂料具有较好的附着力和呼吸功能,可防潮气在墙壁和屋顶内的积累。
    由于目前弹性涂料还没有相应的国家及行业标准,因此笔者认为该涂料应在符合GB/T 9755一1995《合成树脂乳液外墙涂料》一等品标准的基础上,增加涂层耐沾污性不大于30的指标;耐人工老化性也应提高至500 h通过。此外,为了体现其优异的柔韧性,应参照JC 500一92《聚氨醋防水涂料》增加:(1)拉伸强度(无处理)大于1.65 MPa; (2)断裂延伸率(无处理)大于350%;(3)不透水性,0.3 MPa, 30 min不渗漏等指标。
5.4弹性涂料的施工方法及注意事项
5.4.1基层处理
    要求施工基层平整、坚固、清洁。灰尘、杂物、油污、锈迹必须清除干净,如有剥落或起皮的旧涂层应铲除干净;对于较大裂缝、不平整处,须用弹性水泥腻子批嵌,对于较小裂纹应将裂纹表面凿开呈“V”字形,然后再进行嵌批:基层应充分干燥,其含水率不高于10 %,pH值不大于10(水泥砂浆层夏季需干燥28天以上)才可进行弹性涂料施工。
5.4.2底层处理
    在已处理好的基层上,先涂刷一道透明底涂料或封闭底涂料,然后满批1一2遍弹性腻子,要求批刮均匀、无漏涂,厚度约1mm左右。
5.4.喷涂或辊涂主涂料
由于主涂料粘度较高,不宜刷涂,可采用辊涂。建议好使用美国固瑞克的无空气喷涂设备进行喷涂施工,1-2遍成活,完全干燥24 h以上,干膜厚度0.5-1 mm.
5.4.4涂刷弹性面涂料(或罩光)
    采用喷涂、辊涂等方法罩面,以保证弹性涂层的色彩、光泽、耐候性、耐沾污性及装饰效果。表6为弹性涂料的施工程序及耗用定额。
5.5弹性涂料的应用范围讨论
    由于弹性涂料优异的柔韧性及耐候性,除了在建筑物外墙面可以遏制墙面龟裂纹,防止渗漏水现象发生等装饰、保护功能以外,在其它方面还有着广泛的应用前景:
    (1)屋面、地面防水层及其维修
    可作为彩色屋面防水层,施工方便,对旧屋面维修更具优势,还可作为网球场等弹性地面的中间层。
    (2)厕浴间、地下室、水池及水箱的防水、防潮、防渗层
    在这些部位采用双组份弹性腻子,可与基层有良好的结合性能;再施涂弹性涂料,可满足以上部位的防水、防渗、防潮要求。
    (3)各种缝隙、裂纹、拼接缝的遮敝及装饰
    利用弹性腻子及弹性涂料的弹性,可用于内外墙的裂缝遮敝,吊顶拼接缝、纸面石膏板拼接缝以及门窗的嵌缝等。
(4)混凝土建筑物表面保护
    混凝土表面长期暴露在大气中会产生风化,造成裂纹、腐蚀等破坏现象,如不进行处理,会因为C02、 Cl-的侵入造成碳化及钢筋的锈蚀,进而威胁基材结构强度。利用弹性涂料进行保护,则可有效地阻止水分及化学气体侵入,从而延长混凝土建筑物的使用寿命。
 









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