0 引言
外墙装饰是现代建筑物设计和施工的重要内容，现代建筑外墙装饰整体朝着生态环保与节能的方向发展。建筑物外墙装饰材料主要有以下几种：陶瓷面砖、石材、幕墙、板材和外墙涂料。陶瓷面砖的生产需要消耗土地资源，高温焙烧耗费大量能源，工艺复杂，成本相对较高；花岗岩、大理石等石材质感丰富，但自重大，易剥离脱落；玻璃幕墙质量轻、美观，但存在光污染、易沾灰、自清洁能力差等问题；板材自重轻、易施工，但防火性能差，且木材要防白蚁处理。仿砖涂料则具有自重轻、易修补、能耗低等优点，目前使用的填料多以石英砂、天然彩石砂为主。本文以成本低廉、取材容易的河沙作为主要填料配制砂壁状外墙仿砖涂料，考察不同Tg 乳液、河沙占填料体积比与成膜剂添加量的关系，颜料体积浓度对涂膜的影响，探讨沙子对仿砖涂料配制及性能的影响。
1 试验部分
1.1 主要原料
原料名称、规格和产地见表1。
1.2 砂壁状仿砖外墙涂料的制备工艺
砂壁状仿砖涂料的制备包括2 部分，部分为颜填料分散浆的制备，第二部分为涂料的制备。
1.2.1 颜填料分散浆的制备
颜填料配方见表2 。称取组分1 ~ 3 于烧杯中，置于55 ℃水浴锅高速搅拌（应注明搅拌机型号和转速），15 min 后得到羟乙基纤维素溶液。待冷却后，加入组分4 和5，混合均匀后缓慢加入组分6 ~ 10，同时提高转速至1 000 r/min，待颜填料分散完全后，继续搅拌30 min，制得砖红色颜填料分散浆。
1.2.2 涂料配制
1.2.2 涂料配制
砂壁状仿砖涂料配方见表3。低速搅拌下将组分2 ~ 4 加入颜填料分散浆中，加入组分5 调节体系黏度，搅拌30 min 可制得体系均匀的砂壁状仿砖涂料。同时分别选用普通河沙与石英砂作沙料并进行对比。
配漆工艺流程如图1 所示。
配漆工艺流程如图1 所示。
1.3 不同配比对涂膜性能的影响
1.3.1 成膜助剂添加量的影响
使用DSG 测定了6 种不同乳液的Tg，分别以6 种乳液为成膜物，沙子为主要填料。当颜填料体积浓度为50%，沙子占颜填料总体积的62.5%时，成膜助剂的添加量分别为2.0%、4.0%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%、10.0%，配制涂料并均匀涂于玻璃板上，观察成膜情况。与等体积的石英砂为主要填料进行对比。保持PVC 不变，调整沙子在颜填料中的体积比例为0.3、0.4、0.5、0.6 和0.7 分别配制涂料并涂膜，观察成膜情况。
1.3.2 颜填料体积浓度的影响
按照V（沙子）∶V（滑石粉）∶V（碳酸钙）∶V（钛白粉）∶V （氧化铁红）＝10 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1 配成颜填料。碳酸钙、钛白粉、滑石粉和氧化铁红的密度分别为：2.7、4.0、2.6 和4.5 g/cm3。
m = ρV ⑴
得颜填料各组分的质量比为：
V（沙子）∶V（滑石粉）∶V（碳酸钙）∶V（钛白粉）∶V（氧化铁红）= 14.6 ∶ 5.4 ∶ 5.2 ∶ 4．0 ∶ 4.5
颜填料体积浓度计算公式：
PVC = V（颜料）/[V（颜料）+ V（基料）] ⑵
V（基料）= V（颜料）/PVC -V（颜料） ⑶
分别取PVC 为30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%进行比较，用6 种乳液分别配制涂料，均匀涂于玻璃板上，观察成膜情况并考察涂膜性能。
2 结果与讨论
2.1 普通河沙对砂壁状仿砖涂料的影响
普通河沙对砂壁状涂料的影响主要包括：沙子体积浓度对装饰效果的影响、对成膜助剂添加量的影响和对配漆工艺的影响。河沙作为主要填料配制的涂料，其涂膜砂壁状效果明显，美纹纸辅助施工魔方砖装饰美观逼真，可根据所需要的砂壁状粗糙程度来调整颜填料中沙子的体积比例，为保证足够的遮盖力，沙子比例不宜过高。本文使用的沙子占颜填料总体积的62.5%，具有良好的砂壁状效果（图2）。沙子占颜填料的比例升高，则配漆所需的成膜助剂增加，在其他条件相同时，普通河沙相比较石英砂所需要的成膜助剂更多。在工艺方面，配制颜填料浆时，将颜填料预先混合后再进行高速分散，沙子粒径大，不可研磨。由于砂壁状仿砖涂料追求粗糙的砂壁状装饰效果，在高速分散之后颜填料已经能够充分润湿并且均匀分散，故而颜填料不经过研磨处理也能达到砂壁状装饰效果和良好的施工性能。
2.2 佳成膜助剂添加量的确定及影响因素
结合各乳液的Tg，添加不同比例的成膜助剂，观察了成膜过程中涂膜的开裂情况，确定了佳添加量，结果见表4。
试验结果表明同类型乳液配制的砂壁状仿砖涂料中成膜助剂使用量随Tg 的升高而增大，这是由于乳胶粒子的Tg 越低，粒子越容易变形，也越容易使颜填料堆砌紧密。以沙子、石英砂分别进行试验，结果表明，沙子为主要填料相比较于以石英砂为主要填料，前者所配涂料佳成膜助剂的量稍高，这可能是由于沙子粒径分布不均匀，表面不规则程度大于石英砂，乳胶粒子在沙子填料间的形变和流动更为困难。在PVC相同的情况下，同一种乳液与不同的颜填料配制仿砖涂料时所需的佳成膜助剂的量是不同的，可能与颜填料的粒径分布、表面张力以及规整度有关。图3 表明，随着沙子在颜填料中所占的比例增加，成膜助剂的使用量也增加，这表明，沙子的加入使得乳胶粒子成膜变得困难，需要更多的成膜助剂辅助成膜。
试验结果表明同类型乳液配制的砂壁状仿砖涂料中成膜助剂使用量随Tg 的升高而增大，这是由于乳胶粒子的Tg 越低，粒子越容易变形，也越容易使颜填料堆砌紧密。以沙子、石英砂分别进行试验，结果表明，沙子为主要填料相比较于以石英砂为主要填料，前者所配涂料佳成膜助剂的量稍高，这可能是由于沙子粒径分布不均匀，表面不规则程度大于石英砂，乳胶粒子在沙子填料间的形变和流动更为困难。在PVC相同的情况下，同一种乳液与不同的颜填料配制仿砖涂料时所需的佳成膜助剂的量是不同的，可能与颜填料的粒径分布、表面张力以及规整度有关。图3 表明，随着沙子在颜填料中所占的比例增加，成膜助剂的使用量也增加，这表明，沙子的加入使得乳胶粒子成膜变得困难，需要更多的成膜助剂辅助成膜。
2.3 佳颜填料体积浓度及对涂膜耐水性的影响
以苯丙1 号乳液所配涂料为例，按GB 1733—1988《漆膜耐水性测定法》对不开裂的涂膜测定耐水性，列于表5。
结果表明，当PVC 为50%时，沙子所占颜填料总体积的62.5%，成膜助剂量为6.5%时，成膜过程不开裂，涂膜致密，耐水性为80 d 不鼓泡，耐水性优良。试验数据和观察结果表明，颜填料体积浓度太低时，涂层致密性很差，砂壁状表面不明显，装饰效果差；颜填料体积浓度太高，涂膜表面砂壁状明显，但颜填料分布松散，涂膜致密性差，当颜填料浓度高出某个值时，无论添加多少成膜助剂均不能成连续膜。不同种类的乳液存在不同的佳颜填料浓度，这可能和乳液的乳胶粒大小有关，小的乳液粒子容易运动，易进入颜填料粒子之间，涂层致密[5]。同种乳液涂膜耐水性能随PVC 的增加呈先增加后降低的趋势，涂层越致密，涂膜耐水性能越好。
结果表明，当PVC 为50%时，沙子所占颜填料总体积的62.5%，成膜助剂量为6.5%时，成膜过程不开裂，涂膜致密，耐水性为80 d 不鼓泡，耐水性优良。试验数据和观察结果表明，颜填料体积浓度太低时，涂层致密性很差，砂壁状表面不明显，装饰效果差；颜填料体积浓度太高，涂膜表面砂壁状明显，但颜填料分布松散，涂膜致密性差，当颜填料浓度高出某个值时，无论添加多少成膜助剂均不能成连续膜。不同种类的乳液存在不同的佳颜填料浓度，这可能和乳液的乳胶粒大小有关，小的乳液粒子容易运动，易进入颜填料粒子之间，涂层致密[5]。同种乳液涂膜耐水性能随PVC 的增加呈先增加后降低的趋势，涂层越致密，涂膜耐水性能越好。
以V（沙子）∶V（滑石粉）∶V（碳酸钙）∶V（钛白粉）∶V（氧化铁红）＝10 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1 ∶ 1 组成颜填料，按图1 所示工艺配漆，6 种乳液的佳颜填料体积浓度和相应的成膜助剂添加量见表6，成膜助剂的添加量在5.5% ~6.5%之间，颜填料体积浓度在45%~ 60%之间。
3 结语
1）使用湖北地区普通河沙为主要填料，分别以6种不同乳液为基料，均能配制出性能优良的砂壁状仿砖涂料。使用乳液不同，则佳颜填料体积浓度和成膜助剂的量也不同。
2）沙子使用量越大，涂膜砂壁状效果越明显，成膜助剂添加量越大；当沙子占颜填料体积的62.5%时，涂膜砂壁状效果逼真、耐水性能良好；与使用石英砂为主要颜填料相比降低了成本，但成膜助剂添加量增加。
3）以沙子为主要颜填料配制仿砖涂料时，预先混合颜填料后使用高速分散机充分分散即能达到要求。
3）以沙子为主要颜填料配制仿砖涂料时，预先混合颜填料后使用高速分散机充分分散即能达到要求。
