data-full-width-responsive="true"> 乳胶漆耐沾污性各影响因素分析邱春光1, 原振玲1, 陈凯2( 1 山东省环境保护科学研究设计院, 山东济南 250013; 2 山东省建筑科学研究院, 山东济南 250031)随着我国建筑业的发展, 建筑装饰装修业进入前所未有的黄金时期, 建筑涂料做为建筑内外墙装饰主体材料的地位正在确立。今后10~ 20年, 是我国建筑涂料的重要发展时期。国家化学建材产业 十五 计划和2010 年发展规划纲要预期, 到2005年, 建筑涂料外墙装饰应用率达到35%, 到2015年, 在外墙装饰中将达到60%。在限制外墙涂料应用的诸多因素中, 乳胶漆的耐沾污性是一个不可忽视的方面。1 乳胶漆的耐沾污性的影响因素影响乳胶漆的耐沾污性的因素主要有以下几方面: 1、乳液的性能; 2、HLB 亲水亲油平衡值; 3、成膜助剂; 4、增稠剂; 5、功能助剂的选择。1 1 乳液的影响:乳液的聚合方式大致可以分为常规乳液聚合和无皂乳液聚合。目前国内的乳胶漆大多采用常规乳液聚合法生产的乳液, 由于乳化剂品种的差异, 赋予合成乳液以不同的性能。对乳胶漆的耐沾污性影响比较大的乳液指标为Tg和MFT。玻璃化温度Tg 值是一个2 级转变温度, 表明聚合物从玻璃状态的脆性物质转变成能挠曲的可塑性物质的温度。在乳胶漆的干燥过程中,玻璃化温度是乳胶漆聚合物粒子变形并聚结成树脂状结构涂膜能力的最方便的量度。最低成膜温度MFT是乳胶体系形成连续涂膜的最低温度。当采用较多的硬单体聚合而成的乳液相应的会有较高的Tg值, Tg值高, 涂膜的硬度高, 回黏少, 耐沾污性会相应的提高。1 2 HLBHLB值主要指分散剂分子的亲水和亲油平衡值(分子亲水和亲油的变化)。制备水性乳胶漆时,往往对表面活性剂的亲水性考虑的较多, 乳胶漆中加入的一般为亲水性表面活性剂, 即低HLB 值助剂, 但表面活性剂会存留在漆膜中, 进而降低干膜的抗水性, 导致漆膜耐沾污性的下降。对于中高PVC涂料来说, 颜填料所占的比例相当高, 这有助于提高涂膜的刚性, 但却具有较强的吸水性, 并且在进行分散表面处理时吸附的大多是亲水性的阴离子分散剂, 无疑这样的涂膜具有很强的亲水性, 并极易被水二次润湿。在雨季, 脏雨水很容易被外墙乳胶漆所吸收。雨水蒸发后, 污迹留在涂膜中, 影响了涂膜的装饰效果。另外涂膜过于亲水, 涂刷在未做封闭处理的水泥墙面上, 水分会直接进入到水泥基材, 将其中未完全水化的氢氧化钙润湿, 并随水分蒸发而迁移至涂膜中, 使涂膜发暗, 产生花斑甚至喷霜, 留在漆膜中的表面活性剂此刻为渗透剂。为了改善涂料干膜的抗水性, 配方设计师不得不放弃部分亲水的表面活性剂, 同时采用多官能团的阴离子分散剂。由于其较低的羧基含量, 对涂料中的无机颜填料表面的吸附处理, 使原本亲水的无机物具有一定的抗水性。1 3 成膜助剂成膜助剂是溶剂, 导致乳液胶粒溶胀后涂料黏度上升, 特别是在低PVC 涂料中影响较大, 其外增塑的作用使得涂膜干燥初期较软, 抗沾污能力下降,其在涂膜中的残留又将导致涂膜耐水性的下降, 引起涂膜的吸附, 造成沾污严重。对于二醇类溶剂, 加量多会使水量相应减少, 从而降低亲水助剂的加量,使漆膜的抗水性得到提高。1 4 增稠剂水在涂料中的浆料及乳液两部分中均以连续相的形式存在, 水的低黏度容易使涂料分层, 而且在施工时, 造成涂刷困难, 故增稠剂在乳胶漆中是必须的。乳胶漆一般控制3个黏度, 低中高剪切黏度, 常用增稠剂品种为有机黏土、纤维素、碱膨胀水合型增稠剂、缔合型增稠剂等。碱膨胀水合型增稠剂对建立低剪切黏度贡献较大, 疏水性较强的缔合型增稠剂对中剪黏度贡献较大, 牛顿型缔合增稠剂对ICI黏度贡献较大, 而亲水性较强的纤维素和水合型增稠剂会降低涂膜的抗水性, 从而在涂膜被雨水浸润后会形成污迹, 造成抗沾污性降低。1 5 功能助剂疏水改性硅氧烷助剂的加入, 可以显著提高漆膜的抗沾污能力, 由于疏水改性硅助剂加入乳胶漆后, 在涂膜的干燥过程中, 会逐渐迁移至涂层的表面, 在完全干燥后, 会形成一个憎水膜, 其较低的表面张力使得涂膜不易吸附灰尘, 从而大幅提高漆膜的抗沾污能力。2 试验验证由于耐沾污影响因素较多, 故我们仅进行单因素讨论, 以某配方为基础, 通过调整配方中的一些成分, 来判断此因素对涂料耐沾污性的影响。实验选用美国产ATLAS公司生产C i4000 氙灯耐气候老化测试仪, 通过改变温度、湿度、喷淋, 利用氙弧灯模拟自然气候和人工日光, 250h实验后测试耐沾污性指标。初始配方见表1。表1 外墙乳胶漆基本配方
此配方耐沾污性18%。( 1)乳液原配方中的纯丙乳液A1 玻璃化温度Tg 值为18c , 用该公司生产的同类型的纯丙乳液A2, A2 的玻璃化温度为27c , 用量相同, 结果耐沾污性为14% 。( 2)成膜助剂原配方中成膜助剂TEXANOL为乳液量的5%,现将成膜助剂量降为乳液量的4%。结果耐沾污性为16% 。( 3)增稠剂原配方中使用的是缔合型增稠剂, 其中剪黏度为98KU, 现以碱溶胀型增稠剂代替, 同样控制中剪粘度98KU。结果耐沾污性为22% 。( 4)HLBHLB主要指分散剂本身的亲水亲油能力, 原配方分散剂主要成分是聚羧酸钠, 用该公司生产的具有良好抗水性的聚羧酸铵盐代替。结果耐沾污性15% 。( 5)功能性助剂在配方中加入1% 的改性硅氧烷助剂。结果耐沾污性7%。3 总结对外墙乳胶漆的抗沾污性提出如下解决方案。( 1)选用高Tg 值的细粒径的疏水性较强的乳液制备中等PVC的涂料, 这样不仅改善了涂料的抗沾污性能, 同时还不影响涂料的再涂性和抗回黏性,尽量选择乳化剂含量低的乳液。( 2)尽量减少配方中高HLB 值表面活性剂的用量, 使配方中的颜填料多吸附疏水改性的分散剂, 这相当于对颜填料进行了疏水表面处理。( 3)使用具有抗水性的水合型增稠剂替换配方中普通的水合型增稠剂, 如HEC 及碱膨胀乳液。由于增稠剂的用量高于配方中的分散剂的用量, 其对漆膜抗水性的影响甚至高于分散剂。( 4)降低水含量, 适当提高二醇类溶剂量, 降低成膜助剂的用量, 这样可有助于减少配方中表面活性剂的量, 并有助于解决表面活性剂不挥发对漆膜抗水性造成的损害。( 5)涂膜表面张力的降低可大大增强其抗沾污能力。
