外墙乳胶漆失光率研究

data-full-width-responsive="true"> 外墙乳胶漆失光率研究游潘丽，姚亚东，尹光福，程小伟，李协吉，杨振华（四川大学 材料科学与工程学院，四川 成都 610064）1 前言外墙乳胶漆漆膜的光泽对于装饰性涂料来说是一项很重要的指标。一般认为光泽是漆膜表面把投射其上的光线向镜面反射出去的能力，反射光越大，则光泽越高。乳胶漆的失光率是指乳胶漆经过老化后的光泽与老化前光泽之差占老化前光泽的百分比，即：失光率(%) = [(A0-A1)/A0]100A0 老化前乳胶漆光泽测定值；A1 老化后乳胶漆光泽测定值。乳胶漆不仅要有好的光泽，而且要有好的保持光泽的能力。目前乳胶漆失光率问题比较普遍并且常被忽略，其实用有效的研究报道也较少，研究简便实用的外墙乳胶漆失光率的解决方法，具有重要的现实意义。本文针对这一问题进行了研究。2 试验方法21 原辅材料和设备主要原辅材料：纯丙乳液A(国产)，纯丙乳液B(联合碳化公司)，钛白粉(828金红石型)，高岭土(山西)，重钙(四川)，重晶石(四川)，纳米SiO2(实验室自制)，丹巴白云母(四川)，各种助剂。仪器设备：QJF型两用机(天津伟达试验机厂)，SH60BⅡ氙灯耐候试验机(重庆银河试验仪器有限公司) ，QNZ 型斯托默黏度计(天津伟达试验机厂) ，涂-4杯(上海精密仪器有限公司)，刮板细度计(天津伟达试验机厂)，PHS-25数显pH计(雷磁)，JL-1155型激光粒度分布测试仪(四川)。22 外墙乳胶漆制备按配方在容器中加入水、各种助剂、颜料填料，用QJF型两用机搅拌均匀后加入砂磨介质进行高速砂磨，用细度计检测细度，合格后停止砂磨。过滤后加入乳液和各种助剂，低速搅拌制得外墙乳胶漆。用pH计测定其酸碱度，用黏度计测定其黏度。以纯丙乳液A 外墙乳胶漆配方作为基础，通过改变乳液、添加白云母、或添加纳米SiO2进行改性试验(实验编号见表1)。其中纳米SiO2以分散液形式加入。表1 实验编号23 外墙乳胶漆检测(1) 按GB/T 9755-2001 合成树脂乳液外墙乳胶漆标准进行乳胶漆性能检测，结果见表2。(2) 经过600 h人工加速老化后，按GB/T 1766-表3 外墙乳胶漆光泽度和失光率测试结果1995色漆和清漆涂层老化的评级方法，外墙乳胶漆光泽度及失光率等级结果见表3。(3) 用SH60BⅡ氙灯耐候试验机对乳胶漆失光率进行检测，结果见图1。图1 不同外墙乳胶漆失光率与人工老化时间关系3 实验结果讨论31 乳液对外墙乳胶漆失光率的影响由表3可看出，经过600 h人工加速老化后，纯丙乳液B 配制的外墙乳胶漆(3 ＃) 最大失光率为128%，失光率等级为1 级 ；纯丙乳液A 外墙乳胶漆(0 ＃)最大失光率为39%，失光率等级为3 级。由表2可见，外墙乳胶漆(3＃)产品质量等级为优级，外墙乳胶漆(0＃)产品质量等级为一级。说明纯丙乳液B 的性能明显优于纯丙乳液A 的性能。乳液是乳胶漆中最重要的组成部分，对乳胶漆和漆膜的性能起主导作用。同一类型的乳液，采用的合成工艺不同，粒径分布均匀性及固含量不同，乳液的性能就不同。可见，乳液性能对乳胶漆的失光率起重要作用。由图1 可看出，同一乳液，在乳胶漆光泽降低的前期，失光率基本一致，后期差别较大。这说明乳胶漆在开始阶段，乳胶漆中的乳液首先受到影响，后期由于填料(云母或纳米SiO2)不同，乳胶漆表现出了不同的耐候性能。这是由于乳液是高分子化合物，在乳胶漆中所占比例大，成膜后乳液均匀地排列在涂层表面，高分子首先受到紫外光线降解和热老化的影响。后期填料由于吸收了紫外线，对涂层的破坏起到一定保护的结果。32 丹巴白云母对失光率的影响由表3见，同一乳液下，外墙乳胶漆(0)失光率为39%，3 级；外墙乳胶漆(1)失光率为23%，2 级。外墙乳胶漆中加入丹巴白云母，不仅可降低外墙乳胶漆失光率，推迟粉化，增强乳胶漆耐老化的能力，而且提高乳胶漆的光泽度[7]。丹巴白云母具有天然的珍珠光泽和化学稳定性，能长期耐受紫外光线照射。白云母属单斜晶系，有三个结晶轴a、b、c，b 轴垂直c 轴和a 轴，而a 轴与c 轴斜交，交角为93o。a、b 两轴平行薄片平面，c轴与薄片平面夹角93o。白云母在涂刷过程中受力的牵伸或压力所致，片状云母都会定向排列。叠层云母之间可以结晶轴c轴为旋转轴，随机错位，当上下两薄片之间的光轴面相互垂直，并导致光率体的异名轴相重时则完全消光，阻挡了全部可见光的通过，包括紫外线、红外线等。云母除了具有特别优异的防老化功能外，同时具有绝缘、防腐、耐油、耐热、耐候等多功能特性。研究发现白云母添加量、粒径分布对乳胶漆的失光率皆有很大影响，试验证明丹巴白云母添加量以5% 为宜，以平均粒径50 m左右分布为最佳。粒径过细，珍珠光泽减弱；反之，影响漆膜均匀性及手感。利用激光粒度分布测试仪对其进行检测，结果见图2图2 丹巴白云母粒径分布33 纳米SiO2对失光率的影响纯丙乳液A加入纳米SiO2(2＃)配制成的外墙乳胶漆失光率明显降低，由原来(0＃)的失光率3级变为1 级，耐候性明显提高。几乎与纯丙乳液B 配制的乳胶漆(3＃)具有相同的失光率。本研究所用纳米SiO2 为自制，并将其制成高度分散的悬浮浆料加入配方中，其加入量仅为01% 即可获得满意的效果(见表3、图1)。通过X 射线谱图发现SiO2在乳胶漆中以非晶态形式存在(见图3)，对纳米SiO2分散液用透射电镜(TEM)分析，SiO2纳米尺寸小于10 nm，颗粒团聚少并且高度分散(见图4)。紫外线是造成乳胶漆老化、失光率大的主要原因。由于纳米SiO2表面存在不饱和的残键和不同键和状态的羟基，分子结构为三维网状结构。纳米SiO2 具有极强的紫外吸收，红外反射特性，对波长400 nm以内的紫外光吸收率达70%以上。同时纳米SiO2颗粒具有庞大的比表面积，使得纳米SiO2颗粒具有更多的界面反射能。可见，纳米SiO2的加入，明显降低失光率，提高乳胶漆的耐老化性能。4 结论(1) 纳米SiO2具有纳米的特性和极强的吸收紫外光的能力。用高分散纳米SiO2改性后的外墙乳胶漆不仅失光率低，耐候性能、耐老化性能、耐擦洗性能和耐沾污等性能都有明显提高，纳米SiO2改性外墙乳胶漆大有发展前途。(2) 丹巴白云母能有效屏蔽紫外线，降低外墙乳胶漆的失光率和提高乳胶漆的耐候性能。(3) 乳液的性质对外墙乳胶漆光泽度和失光率起主要作用。(4) 在满足外墙乳胶漆基本要求的前提下，应综合考虑性价比。纯丙乳液B 比纯丙乳液A性能好，但价格高，通过添加天然无机填料白云母或纳米SiO2 可有效改善外墙乳胶漆的光泽度和失光率，且性价比好。(5) 本研究为乳胶漆漆膜失光率问题解决提供了一套有效方法，对外墙乳胶漆生产有重要参考作用。