日期：2022-04-18
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196 核心提示：1 引言外墙涂料装饰色彩丰富，施工方便，能表现丰富多彩的建筑风格。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，具有安全、低碳、
1 引言
外墙涂料装饰色彩丰富，施工方便，能表现丰富多彩的建筑风格。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，具有安全、低碳、环保等特点的乳胶漆已经成为我国建筑物饰面的主要材料，同时也是国家大力提倡、推广的外墙饰面材料。随着我国建筑节能政策的大力推广，外墙外保温材料饰面的使用，对高品质弹性涂料的需求越来越大。涂层的耐沾污能力不足是外墙弹性涂料普遍存在的问题，在很大程度上制约了弹性涂料推广应用。尤其是在大气污染仍较严重的中国，外墙弹性涂料的耐沾污性仍是一个技术难题。目前，国内外先进的外墙涂料抗污技术理论主要有5 种：①微粉化技术；②荷叶效应技术；③自分层理论；④气体陶瓷理论；⑤光催化效应技术。如何合理利用现有先进的外墙涂料抗污技术理论，研制出高性能弹性抗污涂料，是解决目前弹性外墙抗污问题的关键。本试验从弹性涂料的弹性和耐沾污性的角度出发，以亲水化理论技术为基础，使用紫外光固化交联弹性乳液为基料，合理搭配颜填料，添加遮盖聚合物和纳米二氧化硅分散体等亲水化添加剂，研制出同时具有优异的弹性和优异的耐沾污的高品质外墙弹性涂料。
2 试验部分
2．1 主要原材料
紫外光固化交联弹性乳液，遮盖聚合物：陶氏化学；纳米二氧化硅分散体：依卡化学；其他助剂均为市售产品。
2．2 参考配方
外墙弹性抗污涂料参考配方见表1。
2.3 涂料制造工艺
按配方顺序，将水与助剂逐步加入分散缸中，低速（300 ～ 500 r/min）搅拌均匀；在低速搅拌过程中逐步加入颜填料；待颜填料全部加完后，高速（1 200 r/min）分散30 min 至细度小于50 μm。将细度合格的浆料转移至调和缸，在低速搅拌下加入乳液、遮盖聚合物、成膜助剂、消泡剂以及防霉抗藻剂，搅拌均匀后缓慢加入增稠剂，调整黏度至100 KU；低速搅拌15 min 后过滤包装。
3 试验结果
按JG/T 172—2005 标准对其主要性能指标进行测试，测试结果见表2。
4 试验结果与讨论
4．1 乳液含量对弹性涂料弹性和耐沾污性的影响
乳液是影响涂膜性能的关键因素，弹性乳液的选择既要考虑到成膜后涂膜的耐水性、耐碱性、耐洗刷性、耐候性等性能，又要具有优异的弹性和抗污性。本文通过筛选，选择了紫外光固化交联的弹性乳液为基料。乳液添加量对涂膜的弹性和耐沾污性影响较大，本试验通过选择不同的乳液添加量，测试涂膜的弹性和耐沾污性。通过测试，本试验选择了40％乳液含量为基础配方。乳液含量对弹性和耐沾污性的影响见表3。
从表中标准状态下的断裂伸长率可以看出，弹性涂料的断裂伸长率随着弹性乳液的增加而增加，乳液含量在36％～ 44％时，弹性为400％～ 600％，远高于JG/T 172—2005 标准中规定的弹性为200％的要求，完全能够满足高档外墙饰面要求。从表中耐沾污性可以看出，当乳液含量在34％ ～40％时，耐沾污随着乳液含量的增加而减小；当乳液含量在40％ ～ 50％时，耐沾污随着乳液量的增加而增大，在40％乳液含量时，本试验的耐沾污为好。从表中拉伸强度性能可以看出，拉伸强度随着乳液含量的增加而减小，乳液含量在34％～ 40%时，拉伸强度基本相当，当乳液含量为50％时，拉伸强度为1.1MPa，只略高于JG/T 172—2005 标准中规定1.0 MPa的数值。
综合乳液含量对断裂伸长率、耐沾污性及拉伸强度的影响，本试验选择40％的乳液含量设计配方，较好地平衡了弹性和耐沾污性能。
4．2 遮盖聚合物对弹性涂料耐沾污性的影响
遮盖聚合物是从20 世纪70 年代引入涂料工业的，由于其独特的作用机理，能使膜获得极佳的物理性能。遮盖聚合物是一种不成膜的水性乳液聚合物，具有球状的中空结构，外壳为Tg 很高的聚合物，平均粒径为0.4 ～ 1.0 μm。含有遮盖聚合物的涂料在漆膜干燥过程中，较硬的遮盖聚合物浮到涂膜表面，替代了较软的乳液聚合物，使涂膜的表面硬度提高，并且具有更好的亲水性，大大改善了涂膜的耐沾污性。遮盖聚合物添加量与涂膜耐沾污性能的关系见表4。
从表4 可以看出，在保持涂料PVC 不变的情况下，遮盖聚合物添加量小于2％时，对弹性涂料的耐沾污性基本没有改善；当遮盖聚合物添加量大于6％时，耐沾污性也基本保持不变。本试验选用了6％的遮盖聚合物为添加剂，有效地改善了弹性涂料的耐沾污性。
4．3 纳米二氧化硅分散体对涂膜耐沾污性的影响
本试验选用了硅烷改性纳米二氧化硅分散体为特殊耐沾污添加剂。由于其纳米结构，粒径小，能有效地包覆在乳液粒子表面。在成膜过程中，更快地固化成膜，提高漆膜早期硬度和抗黏连性，从而提高漆膜的耐沾污性；由于纳米二氧化硅分散体的硅醇结构，具有很好的亲水性，可以更好地改善涂膜的耐沾污性。纳米二氧化硅分散体添加量与涂膜耐沾污性的关系见表5。
从表5 可以看出，在保持涂料PVC 不变的情况下，纳米二氧化硅胶体分散体添加量小于3％对耐沾污性改善较小；当添加量大于6％时，对耐沾污性有很大的改善，但改善基本保持不变。
本试验选择6％的纳米二氧化硅分散体为耐沾污添加剂。
5 结语
外墙弹性涂料配方中对耐沾污性的影响因素很多，其中乳液性能对耐沾污性的影响大，业内对这一点基本有了共识，本文就不再赘述。本文从乳液、遮盖聚合物和纳米二氧化硅分散体3 个方面，通过其在配方中的不同添加量对涂膜耐沾污性的影响进行讨论；优化不同原材料、不同添加量对弹性涂料弹性和耐沾污性的影响，选择合适的乳液及添加剂，研制出具有高弹性和高耐沾污性的弹性涂料。该涂膜标准状态下弹性为545％，-10 ℃弹性为121％，80 ℃烘烤后弹性为230％；耐沾污达到8％，耐人工气候老化大于1 000 h，其他性能高于JG/T 172—2005 规定的要求，有效地提高了弹性涂料的弹性和耐沾污性，可以满足不同建筑物装饰与保护的要求。
