data-full-width-responsive="true"> 外墙乳胶漆耐候性研究王存军1, 陈炳强1, 张发爱2( 1 中山市三和气雾有限公司技术中心, 528429; 2 桂林工学院材化系, 541004)0 引 言乳胶漆性能优异、施工方便、对环境无污染, 是目前国内外发展最快的建筑涂料品种。但是市场上乳胶漆质量参差不齐, 有些涂有乳胶漆的建筑物在5年以上尚能保持满意的装饰效果, 也有些工程涂装仅仅几个月就出现了褪色现象。究其原因, 除部分是由于不当的施工方法以外, 大多是乳胶漆所使用的原料所致。乳胶漆中所使用的原料主要是乳液、颜填料和助剂等, 部分文献讨论了影响乳胶漆耐候性的因素[ 1- 3], 并以此制得了耐候性较好的乳胶漆[ 4] 。为了解决乳胶漆在使用中出现的褪色问题, 需要对使用的原料进行耐候性测试, 本文着重研究了各种类型乳液及其制备的不同PVC 的白色乳胶漆、以及这些白色乳胶漆与色浆配制的浅色乳胶漆的耐候性。1 实验部分1 1 原料选用国内市场常用的纯丙乳液( A )、无皂纯丙乳液( B)、核壳型纯丙乳液( C)、硅丙乳液( D )、二氧化钛(金红石型)、重质碳酸钙、助剂等。1 2 乳胶漆配制实验配方见表1。表1 实验配方
按照表1所示实验配方顺序依次加入水、助剂、颜填料, 高速分散至细度合格, 加入乳液、成膜助剂、增稠剂后加入pH 调节剂至pH 值为85。1 3 样板的制备按GB /T9152-2001制备。1 4 实验室加速曝晒(人工老化)采用美国A tlas公司的W eather- o- M eter耐候曝晒机, 用氖弧灯作光源, 涂料样板置于绕灯作水平旋转的圆筒内壁, 间歇定时喷水于样板, 以模拟日晒雨淋。1 5 天然曝晒在广东中山市曝晒, 样板朝南。1 6 颜色测定使用日本SUGA公司MCS- 1多光源分光测色仪。2 结果与讨论2 1 乳液的影响为了提高乳液的耐候性、保色性和耐沾污性, 乳液生产商采用了一系列先进的乳液合成技术如无皂乳液聚合和核壳乳液聚合技术, 并开发了一些新的品种, 如硅丙乳液、氟碳乳液等。硅丙乳液通过接枝有机硅从而提高了涂膜的保色、保光性。表2列出了一些乳液的物理性能及其清漆耐候性测试结果。表2 外墙用乳液的物理性能及其清漆耐候性测试结果
表2显示4种乳液清漆膜经室外曝晒70 d, 色差变化为A = B D。表明具有核壳结构粒子的纯丙乳液和硅丙乳液具有较好的耐候性。采用以上4种乳液按表1中配方1的配比制备了白色乳胶漆, 表3 列出了这4 种白色乳胶漆经500 h人工加速老化试验和样板经过12个月( 2004-04- 30-- 2005- 04- 30)室外曝晒试验, 涂膜粉化和色差 的变化情况。
从表3中可以看出, 乳液的耐候性、保色性对乳胶漆的耐候性具有很大的影响。由具有核壳交联结构的纯丙乳液和有机硅单体改性的硅丙乳液组成的乳胶漆具有较好的耐候性, 色差变化较小, 而在该实验条件下乳液类型对涂膜粉化影响不大。纯丙乳液以丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体为主, 采用乳液聚合工艺而成。而硅丙乳液由于乙烯基有机硅单体与丙烯酸酯单体共聚而成, 有机硅单体中S i- O 键的键能大, 使硅丙乳液具较高的耐热性, 又由于其结构中含有有机基团, 因而又具有高分子化合物的韧性。在丙烯酸酯乳液结构中接枝一定数量的有机硅基团进行改性, 使所得树脂能兼具两种树脂的优点, 又能弥补各自的不足, 更能适合外墙环境对涂料性能的要求,有机硅丙乳液具有更优良的耐候、耐光性、抗颜料粉化性, 所以D 乳胶漆在曝晒后色差变化较小。2 2 不同PVC的影响在上述配方基础上, 通过调整配方的PVC, 使用以上4种乳液制备了白色乳胶漆, 刷板后进行曝晒实验, 实验结果见表4。
由表4可见, 不同PVC 乳胶漆室外曝晒后均未粉化, 从变色结果看高PVC 的乳胶漆容易变色, 低PVC 的乳胶漆变色较小, 这说明乳液含量高, 耐候性好。同时也再一次验证了具有核壳交联结构的纯丙乳液和硅丙乳液具有较高的耐候性。C 乳胶漆所用的乳液由于引入了特种功能基团, 所以白色漆曝晒后的变色结果基本与硅丙乳液基本一致。2 3 着色颜料的影响外用乳胶漆中通常采用金红石型二氧化钛作为白色颜料, 然后添加各种着色颜料浆制成各色涂料。着色颜料或颜料浆可赋予乳胶漆各种色彩, 增加涂料的机械性能,
它对涂料的耐候性影响很大。外墙乳胶漆暴露于太阳光下, 要求在一定时间内涂膜不变色、不褪色, 因此选择的颜料或颜料浆应具有保持色泽稳定的耐候性能。用硅丙乳液D 制备的PVC 为47%的乳胶漆作为标准白漆, 选择了耐候性较好的外用颜料色浆配成浅色漆, 进行了人工老化和天然曝晒实验, 结果见表5。表5 着色样板经天然曝晒和人工老化结果对比
从表5结果可见, 以上色浆加入量较少( 05% )时, 天然曝晒12个月和人工老化250 h后涂膜均不起泡, 不剥落, 变色为1级(单偶氮红为2级) , 粉化为0级, 涂膜老化性能符合GB /T9755- 2001。氧化铁系色浆和炭黑色浆加入白色乳胶漆中, 天然曝晒12月后色差变化减少, 表明这些色浆耐晒性优于金红石型二氧化钛, 可以在外墙乳胶漆中使用。有机颜料组成的酞菁蓝、DPP红和单偶氮黄色浆加入白色乳胶漆中, 天然曝晒12月色差变化大于白色乳胶漆, 因此这些色浆在乳胶漆中应谨慎使用。而单偶氮红色浆配成的浅红色漆, 12个月的色差变化为14 80, 远远大于白色乳胶漆, 可见它不适于应用在浅色乳胶漆中。3 结 语( 1)核壳型纯丙乳液和硅丙乳液组成的乳胶漆具有较好的耐候性, 清漆和色漆曝晒后色差变化较小, 同时在该实验条件下乳液类型对涂膜粉化影响不大。( 2)高PVC 乳胶漆容易变色, 低PVC 乳胶漆变色较小, 说明乳液含量高, 耐候性好。( 3)氧化铁系色浆和炭黑色浆加入白色乳胶漆中, 提高了白色乳胶漆的耐候性; 酞菁蓝、DPP红和单偶氮黄色浆加入白色乳胶漆中, 降低了白色乳胶漆的耐候性; 单偶氮红色浆不适合应用在浅色乳胶漆中。
