助剂对反射隔热弹性涂料性能的影响

data-full-width-responsive="true"> 0 前言近年来，随着建筑节能材料的推广，隔热涂料因经济环保和绿色高效等优点越来越受到人们的关注。反射隔热涂料是一类通过添加空心介质来满足温控要求的功能性涂料，目前使用最多的是空心玻璃或陶瓷微珠。这类材料导热系数小，反射率高，耐磨性、耐候性、耐腐蚀性优良。然而，具有高填充性的空心微珠的添加也一定程度上削弱了涂膜的力学性能，需要合理的配方调整来均衡涂料的各项性能。反射隔热涂料在基料和颜填料组成一定时，使其性能提高的主要办法就是通过添加分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、耐沾污剂及适当的pH 值调节剂等助剂来实现。这些添加剂在涂料中的加入比例很小，却可以避免许多涂膜缺陷及弊病，明显提高涂料的各项性能，使涂料的生产和施工过程易于控制。目前，关于助剂的选用原则及添加范围方面的报道较少，大多是综述类的阐述，尤其对添加功能填料的反射隔热涂料的研究更少见报道。因此，本试验根据外墙涂料的制备原则并考虑到反射隔热涂料的特殊性，在其它组分配比不变的情况下，分别考察使用不同助剂及其用量对涂料性能的影响。1 实验11 原材料基料，主要选择德国巴斯夫有限公司生产的S-400 纯丙弹性乳液和北京东联化工有限公司生产的BF-300 硅丙弹性乳液；颜填料，主要有超细空心玻璃微珠、金红石型钛白粉、高岭土和滑石粉等；助剂，主要有德国科宁公司的润湿分散剂、消泡剂、增塑剂、成膜助剂和德国道旭高分子公司的耐沾污剂等。12 涂料制备按表1 配方称取物料，在低速搅拌下依次加入蒸馏水、润湿分散剂、耐抗沾污剂和适量消泡剂等充分混合均匀，然后添加钛白粉和高岭土等颜填料，高速搅拌30 min，使粉体粒子在高剪切作用下分散成原级粒子，并达到分散稳定状态。接着将调制好的颜填料色浆缓慢加入到乳液中，再低速搅拌30～40min。为了避免过高的转速破坏微珠的空心结构，使其失去隔热反射能力，空心玻璃微珠需最后在低速状态下加入到分散液中，搅拌过程中滴加剩余消泡剂，然后过滤，出料。13 试验仪器SDF-400 型调速分散研磨机；PHD-200 型酸度计；NDJ-8型粘度计；C84-III 反射率测定仪；NZW 型涂层耐沾污性冲洗装置；DXLL-10000 电子拉力机。2 结果与讨论乳液和颜填料是涂料的主要成分，乳液中所含的大部分单体疏水性较强，而无机颜填料中所含的极性基团亲水性较强，疏水的非极性分子和亲水的极性分子难以在一个体系中稳定存在，由此而导致颜填料的絮凝和涂料的分水、分层等现象。因此，表面活性剂等助剂应当被合理应用在涂料的制备过程中，以获得性能稳定的产品。对于建筑涂料特别是水性涂料，助剂对涂料质量的影响不亚于颜填料。由于水性反射隔热弹性涂料中所用功能填料的特殊性，使得助剂对此体系的影响有别于一般涂料，需要进行认真探讨。21 分散剂对涂料性能的影响211 分散剂用量对涂料黏度的影响颜填料在基料中的润湿和分散是涂料生产的重要过程，对涂膜的诸多性能起着决定性的作用。分散剂通过降低粉料与树脂液之间的界面张力，提高颗粒间的排斥势能，使粉料颗粒能够快速、完全被润湿，促进分散体系稳定。分散剂使用得当，不但能防止颜料沉淀，使涂料具有良好的贮存稳定性，而且能够改善流平性，防止颜料浮色发花，提高颜料的着色力、遮盖力，增加涂膜的光泽。有机分散剂是一种具有较长分子链的高分子聚合电解质，它依靠主链上的活性基团吸附在颗粒表面，而侧链则在介质中充分伸展，形成几纳米到几十纳米厚度的吸附层，产生空间位阻效应，阻止颗粒间相互聚集。反射隔热弹性涂料制备中使用的空心微珠粒小质轻，表面积较大，当其掺量增多时，涂料中的树脂难以润湿全部的颜填料。从实验过程可以看出，通过添加分散剂，涂料的流动性得到很大改善，尤其体现在空心玻璃微珠从无法被完全润湿到能够均匀分散。图1 为空心玻璃微珠用量为60%时，不同分散剂用量对涂料黏度的影响。由图1 可见，分散剂有一最佳用量022%，当小于这一最佳用量时，分散剂的分散效应占优，因为随着分散剂的逐步添加，高分子不断吸附在颗粒表面，其支链形成的空间位阻层逐渐增厚，颜填料也愈加稳定；然而，当分散剂用量大于这一最佳值时，分散剂絮凝效应占优，因为分散剂用量的继续增加，除了能够在颗粒表面达到饱和吸附外，多余的分散剂还会越来越多存在于介质中，对吸附在不同颗粒表面的位阻层支链进行搭桥，使颗粒之间絮凝，以致浆料黏度再次上升，反而降低了涂料的分散稳定性。212 分散剂用量对涂膜性能的影响为了考察分散剂对涂料固化后性能的影响，将图1 中不同分散剂用量所制备的涂膜进行力学性能测试，拉伸性能按GB/T 167771997《建筑防水涂料试验方法》的规定进行，结果见图2。由图2 可以看出，随着分散剂用量的增加，涂膜拉伸强度提高的同时总是伴随着延伸率的损失。说明分散剂用量的确定要进行各因素的综合考虑，因为分散剂的加入不仅能防止颜填料聚沉，改善浆料流动性，提高涂膜质量，同时对涂膜的力学性能也有一定程度的影响。