外墻透氣性涂料的制備及性能研究

林森安 洪永順

摘 要： 乳膠漆是一種被廣泛應用的建筑涂料，組分及其含量對乳膠漆的性能具有決定性的影響。配方的設計必須充分考慮各組分之間的協同作用。試驗研究了不同廠家、不同類型的乳液，不同乳液添加量，漆膜厚度和有機硅乳液對外墻涂料透氣性的影響。實驗表明，適當的添加有機硅樹脂能夠有效的提高涂料透氣性能。

關鍵詞： 外墻涂料；透氣性；有機硅乳液

0前言

混凝土結構的建筑，由于具有多孔性的表面結構及其易吸收水份的特性使其容易遭受外部環境侵蝕而損壞。隨著建筑行業的發展，采用涂料對建筑物外觀進行裝飾保護，越來越得到人們的認同。在國內常采用建筑涂料對建筑物的外墻進行裝飾保護。合成樹脂乳液外墻涂料廣泛用于建筑物外墻的裝飾和裝修，其特點裝飾美觀，施工方便。

住建部于2007年下達了《外墻涂料水蒸氣透過率的測定及分級》行業標準的制訂任務，該標準于 2011年8月1日實施。 理想的漆膜具有良好的水蒸氣透過性且不透水，可以使得基材具有一定的呼吸功能，避免由于環境溫度、濕度變化引起墻體內外蒸汽壓力不平衡，從而造成墻面結露或涂層氣泡、裂開等現象的發生。

1 試驗部分

1.1 實驗原料和儀器

顏料：鈦白粉 2295 ：山東道恩鈦業；苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液 ： 國產； 有機硅樹脂 BS45：德國瓦克公司；； 成膜助劑 CLAUVIS FAN1 、罐內防腐劑 BC 25 、試驗杯：廣東龍湖科技股份有限公司。實驗儀器和基材：高速分散機、線棒涂布器：廣州標格達實驗室儀器用品有限公司。

1.2 測試方法

目前現行的方法JG/T 309-2011《外墻涂料水蒸氣透過率的測定及分級》標準的測試原理：在試驗杯中盛入定量的磷酸二氫銨飽和溶液，使試驗杯上方空氣的相對濕度迅速提升至93%。使用涂覆有待測樣品的多孔結構的基材來封閉試驗杯。試驗杯即處于一個溫度和相對濕度可控制的封閉空間內。在適當的時間間隔內稱量，當質量變化與時間間隔的變化成正比關系時，就可以通過質量的變化來測定水蒸氣透過率。

水蒸氣透過率V ：是用來描述在一定時間內，在特定溫度和濕度下，單位面積的涂膜水蒸氣透過量，單位是克/平方米天。

等量空氣層厚度 Sd：在相同的靜態條件下，與涂料具有相同水蒸氣透過率的空氣層厚度，單位是米。試驗杯見圖1。

2 試驗結果與分析

2.1基礎配方

2.2乳液類型對外墻涂料透氣性的影響

乳膠漆的漆膜主要是樹脂和顏填料構成，影響涂料的性能主要因素就是乳液的性能。外墻涂料使用環境必須能承受風雨冷熱的破壞，太陽紫外線的輻射等，因此高性能涂料采用具有較好耐候性的純丙乳液和硅丙乳液，目前在國內，外墻涂料也有使用苯丙乳液，苯丙乳液耐候性不如純丙乳液，易發生黃變，但其性能價格比較被人接受，所以也被廣泛采用于外墻涂料。試驗采用目前國內兩個較為知名的廠家，廠家1和廠家2的苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液在30%乳液添加量進行對比。試驗結果從圖2可以看出，不同廠家和相同廠家之間的苯丙乳液、純丙乳液和硅丙乳液，涂料漆膜的水蒸氣透過率也很接近。主要是因為在相同乳液添加量的條件下，各廠家各類型乳液固含量約在48%，乳液所形成的連續漆膜封閉性也比較接近，從而漆膜的水蒸氣透過率也接近。所以在配方設計過程，水蒸氣透過率受乳液廠家和乳液類型的差異影響較小。

2.3乳液添加含量對外墻涂料透氣性的影響

乳液的添加量直接影響到漆膜的性能。涂料配方的PVC越低漆膜的性能越好。試驗涂料配方的PVC選擇小于35%的情況下，不同乳液的添加量對水蒸氣透過率的影響。在基礎配方中分別添加30%、35%和40%的純丙乳液，測試漆膜的透氣性，測試結果如圖3，乳液添加量的提高會降低漆膜透氣性。涂料的乳液添加量越高，漆膜的致密性越好，漆膜透氣性反而會出現明顯下降，從圖3看出乳液添加量從30%提高到35%、40%的時候，漆膜的透氣性下降明顯。乳液添加量35%和40%兩者的透氣性接近。所以配方的乳液量控制在30%漆膜的透氣性較理想。

2.4漆膜厚度對外墻涂料透氣性的影響

不同的漆膜厚度，對涂料的透氣性也有明顯的影響。試驗按照表1配方，純丙乳液添加30%，分別測試了漆膜在不同厚度下的透氣性，漆膜干膜厚度分別是60μm、100μm和140μm。從圖4可以看出，漆膜厚度越厚，漆膜的透氣性越差。主要是因為隨著漆膜厚度的增加，涂層的毛細孔數量逐漸減少，從而水蒸氣透過率也隨之下降。建筑基材膩子的平整度和粗糙度都會影響到涂料施工后的漆膜厚度，所以想要使涂料整體達到預期的漆膜性能，需要施工時將基材處理平整并控制好涂料漆膜的厚度。

2.5低添加量有機硅對外墻涂料透氣性的影響

硅樹脂是高分子、三維交聯的化合物，其結構類似于石英。 它們都是以硅 /氧為骨架， 在硅樹脂中，每4個氧原子就有1個被有機基團 R 取代。硅樹脂是所有涂料用樹脂中最具有透氣性的品種，這是由于它們骨架結構的 80%是由無機硅氧組成。有機硅乳液成本較高，提高1%的有機硅添加量會大約提高配方成本1元左右。試驗按照表1配方，純丙乳液添加30%，在考慮成本條件下，采用有機硅樹脂BS45分別替換3%、6%、9%的純丙乳液。試驗結果從圖5可以看出，隨著硅樹脂乳液的添加，涂料的透氣性變好。硅樹脂乳液可以大大改善涂料漆膜的透氣性。

3 結語

綜上所述，制備涂料所選擇的乳液類型對涂料漆膜的透氣性影響很小，漆膜的透氣性同乳液添加量有關，乳液添加量越高，透氣性越差。高性能的外墻涂料高乳液量是其性能的有力保障， 乳液添加量推薦在30%性能較佳。有機硅乳液能夠提供涂料的透氣性，外墻涂料可以通過添加3%～9%的有機硅乳液來提高涂料漆膜的透氣性。漆膜厚度對透氣性的影響有著明顯的影響，涂料在施工中過程中要控制好漆膜厚度，過厚的漆膜會導致涂料的透氣性變差。

參考文獻

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