弹性乳胶漆耐沾污性研究
邱振新,陈凯,常维峰,张立成
(山东省建筑科学研究院,济南250031)

　随着科学技术的进步和经济和社会的发展,涂料工业的水平已成为衡量一个国家国民经济发展程度的重要标志之一。建筑涂料的发展也明显地成为一个国家国民物质生活水平的重要标志。乳胶漆由于色彩丰富,施工简便,维护更新容易,自重轻,无毒无味,质量能满足保护和装饰要求,正在逐渐成为建筑物装饰材料的主导。尤其是弹性乳胶漆由于能遮盖墙体的毛细裂缝和防止混凝土炭化,因此越来越受到广大用户的青睐,市场占有率不断扩大。但是弹性乳胶漆耐沾污性差的缺点,很大程度上降低了乳胶漆的装饰性,制约了弹性乳胶进一步推广使用,因此研究弹性外墙乳胶漆耐沾污性具有重大意义。

1　弹性外墙乳胶漆涂膜污染机理
1. 1　粘附
弹性涂料涂膜可以随应力变化而延伸或回缩,并在拉伸时有合适的模量和拉伸强度。主要组成是弹性乳液,它不同于普通乳液,其玻璃化温度低,低于其所使用的环境温度,在使用的环境温度下为弹性体。弹性涂料涂膜因其弹性,涂膜柔软,尤其是在夏季炎热的天气条件下,涂膜表面甚至发黏,极易沾灰,使其耐沾污性大大下降。
1. 2　吸入
灰尘溶解在雨水中成为溶液或分散在雨水中形成胶体,通过涂膜的吸水性,进入涂膜毛细孔,从而对涂膜造成永久性的污染。窗台下的“拖鼻涕状”污染就是明显的吸入污染例子。
1. 3　积灰
涂膜面层从微观上看是凹凸不平的,高低相差可达几十微米,甚至更大,有时还形成洞状结构,从而产生积灰。涂膜表面的洞状结构的产生,是由于弹性涂膜厚度较普通涂料涂膜厚,通常弹性干涂膜厚度在250 - 450μm,而传统的涂料干涂膜厚度为50 - 70μm。要获得厚膜,要求有很高的不挥发分(即高的固体含量) ,高固体分涂料的特点是分散用水量少,分散所得的浆料粘度大,涂料中气泡难以聚集并上升脱出。又因涂料配方乳液用量大,涂料生产和使用过程中易起泡,更加深了消泡的困难程度。涂料中气泡不能脱出的直接后果是涂膜针孔、空鼓多,大量的针孔和空鼓的存在破坏了涂膜的完整性,降低了涂膜的致密性、防渗漏性和涂膜强度,从而造成涂膜表面易污染。

2　实验部分
2. 1　实验原料及仪器
原料:乳液,钛白粉及填料,助剂。
仪器: SFJ高速实验分散机,上海现代环境工程技术有限公司; NDJ - 1型旋转式粘度计检测粘度,上海安德仪器设备有限公司; PL2002 电子精密天平,梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司。
2. 2　涂料制备
按照实验方案首先进行乳液配比的优化,然后添加不同用量的遮盖聚合物和纳米助剂,配制出不同配方的乳胶漆。
2. 3　性能的测定
按照JG/T172 - 2005标准要求进行各种性能的测试。

3　结果与讨论
对于高质量的涂料而言,配方中成膜物质乳液的用量较大,其颜料体积浓度低于临界颜料体积浓度。乳胶漆是典型的以热塑性聚合物为主要成膜物质的涂料,因而成膜物质对涂料的物理性能指标有着关键的影响。在一定的温度下,热塑性聚合物的膜硬度主要由聚合物的玻璃化温度( Tg)决定,随着玻璃化温度上升,所获得的膜的硬度提高。国内建筑涂料聚合物Tg设计一般在10 - 25 ℃,当外界温度高于乳液的玻璃化温度时,涂层容易变软发粘,灰尘容易粘附在漆膜的表面,造成耐沾污性的下降。乳胶漆涂料成膜物质的玻璃化温度是影响漆膜耐沾污性的重要因素。众多实验发现,通过提高乳液的玻璃化温度可以有效改善漆的耐沾污性。[ 2 ]由于我们所做的弹性乳胶漆是采用两种不同玻璃化温度的乳液复合而成,所以需要综合考虑乳胶漆的拉伸强度和断裂伸长率等指标和耐沾污性的平衡。基于上述考虑,在保证拉伸强度和断裂伸长率两项主要弹性指标符合要求的前提下,尽量降低弹性乳液的加量,这是从根本上提高耐沾污性的方法,其次再通过添加其它材料来改善耐沾污性,以求达到较为理想的效果。实验中选用罗门哈斯公司生产的AC -261和2438乳液作为基础乳液,通过不同的配比,来达到对性能指标的要求。表1列出了两种乳液的各种基本性能指标,表2列出了拉伸强度及断裂伸长率和不同乳液配比之间的关系。