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耐候自清潔外墻涂料的制備

 

摘要:敘述高層建筑外墻用水性硅丙乳膠漆的制備過程及其耐候自清潔性能,并對影響涂料性能的因素進行了討論。


1 前言

  經過多年的努力,丙烯酸酯類乳膠涂料的生產技術已經成熟,在中低建筑上得到廣泛應用,使用壽命基本上達到5年~10年的要求。隨著經濟建設的發展,許多大中型城市的建筑在向大型化、高層化發展,對涂料的性能要求逐步提高。而現有的丙烯酸涂料由于存在高溫易返粘,低溫易脆裂的缺陷難以滿足發展的要求。針對現有技術存在的缺點,開發了一種耐候、耐沾污性、高保色性及低污染的高性能、低成本適用于大型化、高層化建筑外墻的新型水性硅丙耐候自清潔的乳膠涂料。以下介紹該涂料的生產過程,并討論影響涂料性能的因素。

2 實驗部分
2.1 涂料配方

耐候自清潔外墻涂料的配方如表1所示.

 

原材料

質量分數%

供應商

    自來水

200

 

    AMP-95

2

Anguds

    潤濕分散劑

7

Rohm&Hass

    成膜助劑

30

伊士曼

    消泡劑

3

Henkel

    鈦白粉

220

Dupont

    填料

90

國產

    羥乙基纖維素

3.2

美國

    硅丙乳液

400

進口

    殺菌劑'

2

德國

    防霉劑

6

德國

    遮蓋性乳液

30

Rohm&Hass

    聚氨酯增稠劑

6.8

Rohm&Hass

表1 耐候自清潔外墻涂料配方



2.2 生產工藝

(1)預混合:按配方標準稱取各種物料,在低速攪拌(300~400)r/min下按順序加入分散介質水、潤濕分散劑、部分消泡劑、顏料、填料以及增稠劑A;

(2)高速分散:將其在高速攪拌下進行(1200-1500)r/min的分散。顏填料粒子在高速攪拌機高剪切速率作用下,被分散成原級粒子,并且在分散助劑的作用下得到分散穩定狀態,高速分散時間在(20~30)min,然后加入增稠劑B,中速進行(900~1100)r/rain的分散,分散(5~8)min;

(3)調漆:當顏、填料達到所要求的細度時,加入基料、剩余消泡劑、pH調節劑、適量增稠劑C及其他助劑,此過程在調漆缸中低速攪拌(300~400)r/min,以得到具有合適粘度和良好穩定性的涂料。

2.3 涂料和涂膜的常規性能

涂料和涂膜的常規性能檢測結果見表2所示

檢測項目

技術指標

檢測結果

    容器中狀態

無硬塊,攪拌后呈均勻狀態

合格

    施工性

刷涂二道無障礙

多道噴(抹)涂障礙

    涂膜外觀

涂膜外觀正常

合格

    干燥時間/h

≤2

2

    對比率(白色)

≥0.93

0.98

    耐堿性(168h)

無異常

無異常

    耐洗刷性/次

≥5000

超5000

    耐人工老化性

1000h無粉化

 

    耐沾污性(白色)/%

≤10

5

    耐溫變性(5次循環)

無異常

符合

表2 耐候自清潔外墻涂料和涂膜的常規性能


3 結果與討論

3.1 主要原材料的選擇

3.1.1 顏料

顏料是金紅石型鈦白粉和銳鈦型納米TiO2搭配使用,金紅石型鈦白粉具有良好的耐候性能,其最佳用量為15%~20%o銳鈦型納米TiO2為白色粉體,該粉體的特殊復合結構有利于光致載流子的分離和運輸,因而具有很高的光催化活性,使用壽命長。納米粒子的用量很關鍵,若加量不足,則起不到預期的效應;加量過多,不僅是一種浪費,反而會起副作用,使涂料質量下降,所以其最佳用量為5%~8%。

3.1.2 填料

填料有高嶺土、絹云母、硅灰石等。填料的使用不僅會降低成本,而且會賦予涂料一些特殊的性能。如高嶺土的片狀結構使涂料具有一定的觸變性,提高涂料的儲存穩定性;絹云母的片狀結構對紫外線、微波、紅外線具有良好的屏蔽效應,增強涂料的抗老化性、抗紫外線等耐候性指標。但填料的用量不宜過多,以保證體系的顏料體積濃度(PVC)在25%~35%為佳。

3.1.3 增稠劑

增稠劑主要是羥乙基纖維素,其作用是增加水相的粘度以提高顏填料的分散效率、增加涂料的最終粘度,最佳用量為0.3%~0.4%;聚氨酯增稠劑是膠態無機礦物型增稠劑,其作用是為體系帶來抗流掛性,控制粘度,分散性能好,改善涂料的流平性,最佳用量0.1%~0.2%.這兩種增稠劑配合使用,可有效的調整涂料在低、中、高剪切速率下的流變行為,獲得流平性好、不流掛、穩定性好、易施工的涂料。

3.1.4 乳液

配方中所用聚合物乳液不同于現在市面上常用于外墻涂料的純丙、苯丙乳液,而是一種利用化學共聚法將有不飽和鍵的有機硅氧烷單體和丙烯酸酯類單體共聚,在聚合物主鏈上引入硅氧烷的改性硅丙乳液,最佳用量是漆總量的30%~40%.

3.2 耐候自清潔性能的影響因素

漆的基料是高耐候性硅丙乳液。它在干燥成膜時,硅氧烷水解、縮聚,可在聚合物分子之間以及聚合物與基材之間形成牢固交聯的立體網絡 (-Si-O-Si-)結構,使漆膜具有很強的耐水性和附著力,而且,聚硅氧烷分子呈螺旋結構,甲基向外排列并繞Si-O鏈旋轉,分子體積大,內聚能密度低,從而使乳液有很強的增水性和防塵性。 另外,硅丙乳液中Si-O的鍵能遠大于C-C鍵和C-O鍵,這使得硅丙乳液的耐熱性、耐候性、抗氧能力增強。因此,該涂料的耐水性、抗污性、撥水性性能明顯優于純丙烯酸涂料,同時具有良好的穩定性,儲存期可達一年以上。

3.3 顏料及其特殊功能

配方中除了添加傳統的金紅石型鈦白粉外,還添加了具有特殊結構的銳鈦型納米Ti02.它是由超微細無機功能材料經特殊工藝復合而成,粒徑小、比表面積大,具有很高的化學穩定性和熱穩定性。將其添加到涂料中,可通過光催化反應,分解附著在涂料表面的污染物,從而起到自清潔的作用。同時,利用銳鈦型鈦白粉容易粉化這一現象,加入少量的銳鈦型納米TiO2,在紫外光照射下,一年左右發生微粉化,大約消耗(6~8)μm的漆膜厚度,使沾在墻體上的灰塵隨之脫落,墻體也能長期保持清潔。其漆膜本身具有自潔功能,這一獨特性能對空氣粉塵污染日益嚴重的城市環境來說是十分重要的。

4 結語

以有機硅氧烷改性的丙烯酸乳液制備的耐候自清潔高級外墻涂料:(1)涂層不易粉化及褪色,具有很好的耐候性、遮蓋力及觸變性,漆膜耐水、耐堿性以及耐擦洗性遠遠超過乳液型外墻涂料的國家標準;(2)與普通乳膠漆外墻涂料相比,由于硅丙乳液的粒徑遠小于普通乳液,使其涂料具有極佳的附著力,漆膜不易脫落,同時還可阻隔雨水和空氣中二氧化碳侵入墻體,可對水泥砂漿墻壁進行長期保護; (3)具有很好的耐凍融穩定性和貯存穩定性,且漆膜本身具有自潔功能及很好的耐溫變性;(4)從長遠角度分析,由于硅丙外墻涂料不易脫落、褪色及粉化,其使用壽命長,可節省翻修所用的材料費和工時費;(5)涂料不僅常溫貯存穩定性好、時間長,而且耐凍融和熱貯存穩定性均很好,可避免涂料過期所造成的不必要的浪費。

硅丙外墻涂料質輕、高質、價格適中,為性能優異的高檔水性無光外墻涂料。主要用于水泥砂漿、石棉板、灰膏墻等基材的外涂裝,涂刷各種建筑物的外墻壁及經常處于濕熱的墻壁,如浴室和廚房的內裝修,是一種具有發展前途的外墻涂料的新品種。



來自慧聰網  ﹡ 作者:石玉英

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