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