選取不同水性建筑涂料對其耐沾污性進行研究。結果表明,涂膜的粗糙度、吸水率、硬度、靜水接觸角對涂膜的耐沾污性有重要影響,并簡要分析了涂膜耐沾污的原理,為耐沾污水性涂料的研制開發提供科學依據。
[關鍵詞]水性涂料;涂膜;耐沾污性
[中圖分類號]TQ[文獻標識碼]A[文章編號]1007-1865(2010)02-0061-02
對于建筑外墻涂料,裝飾性是其基本功能,它通過對建筑物涂裝美化其外觀。但建筑外涂裝直接暴露于室外,不可避免要受到污染。據觀察,涂膜表面受到污染的現象較為普遍,遠超過變色、開裂粉化等其它情況。外墻涂料的污染問題,已成為制約建筑外墻涂料進一步發展的難題之一。
水性涂料由于采用水做分散相,不污染環境、安全、無火災危險,適合環境保護要求,代表建筑涂料的發展方向。但涂膜耐沾污性較差影響了水性涂料的推廣應用。因而,對水性涂料涂膜耐沾污性問題的研究意義更大。
對水性建筑涂料耐沾污性與涂膜性狀的關系,國內研究不多。文章通過大量實驗,選取不同性質的水性建筑涂料,對其耐沾污性進行研究, 并分析其耐沾污的機理。希望以此研究,為水性涂料耐沾污性能的改進提供基礎性的依據,從而為提高水性涂料產品的綜合性能提供技術途徑,希望由此能導致耐沾 污性能優良的外墻涂料產品大量用于建筑外墻涂裝,使建筑物保新更長久,延長建筑物一次涂裝涂膜的使用壽命,降低維護費用,節約能源資源。
1·實驗部分
1.1實驗材料
27種水性涂料;石棉水泥板,應符合建標25規定的技術要求,試板尺寸為150mm×70mm×5mm;硬鋁板,符合GB3880 規定的技術要求,尺寸為50mm×150mm×1mm;玻璃板,符合GB4871規定的技術要求,尺寸為90mm×120mm×3mm;石蠟;粉煤灰。
1.2實驗儀器與設備
天平;砝碼;分析天平;燒杯;QBY-2擺桿硬度儀;HD-10厚度計;JY-82接觸角測定儀;C84-Ⅱ反射率測定儀;沖洗裝置;600目砂紙;刮刀;軟毛刷,寬度25mm;滾花輥具。
1.3實驗方法[1]
樣板的制備按GB9271-88進行。吸水率測試按HG2-1612-85進行。涂膜耐沾污性測試方法按 GB/T9757-2001進行。取制備養護好樣板,先分別測定其吸水率、硬度、靜水接觸角,篩選出具有不同吸水率、硬度、靜水接觸角的樣板,再對篩選出 的樣板進行耐沾污性測試。
2·結果與討論
2.1涂膜粗糙度與耐沾污性
任意取三種涂料分別涂刷成平面樣板和粗糙面樣板,養護后進行耐沾污性實驗,測得涂膜耐沾污性數據如表1。
從表1可以看出,對于不同粗糙度、同種涂料的涂膜,其耐沾污性是不同的。粗糙面樣板反射系數下降率大,耐沾污性較差。因為粗糙面易使灰塵堆積,形成堆積污染。因此,為提高涂膜的耐沾污性,從而較長久保持其裝飾效果,市區建筑物涂膜不宜太粗糙。
2.2涂膜吸水率與耐沾污性
選用硬度、靜水接觸角相近而吸水率不同的5種平面涂膜,進行污染實驗,結果發現,涂膜吸水率與其耐沾污性之間存在著相關性(見圖1)。
從圖1可以看出,隨涂膜吸水率的增大,涂膜反射系數下降率也增大,涂膜耐沾污性降低。涂膜吸水率與其耐沾污性成負相關。這與Alan等的觀點一致[2],即灰塵等污染物能被水攜帶進入涂膜孔隙,形成吸入性污染,涂膜吸水性越強越不耐沾污。
2.3涂膜硬度與耐沾污性
對靜水接觸角、吸水率相近,硬度不同的5種平面涂膜進行耐沾污實驗后,所得結果見圖2。
涂膜硬度與擺桿硬度儀擺桿擺動次數成正比,涂膜越軟,擺桿擺動次數越少,反之則越多。由圖2可以看出,隨擺桿擺動次數的增加,涂膜的反射系 數下降率降低,即硬度增加涂膜耐沾污性增強。因為當污染物與涂膜表面發生碰撞時,硬度高的表面更容易“拒絕”粘附,避免粘連性污染。
具有相近硬度、不同靜水接觸角的親水性、疏水性涂膜,進行耐沾污性測試后,其涂膜靜水接觸角與耐沾污性之間存在一定的規律性(見圖3、圖4)。
對于親水性涂膜,從圖3可以看出,隨靜水接觸角增大,其反射系數下降率降低,涂膜耐沾污性提高。而疏水性涂膜則恰好相反,隨靜水接觸角的增大,涂膜耐沾污性降低。
根據楊氏方程[3],在涂膜去污過程中,親水性涂膜因具有較高的臨界表面張力,水易浸濕涂膜,將污染物從涂膜表面置換下來,且靜水 接觸角越小,越有利于污染物的清除。但若親水性涂膜靜水接觸角太小,親水性太強,往往伴隨著涂膜吸水率增加,這會對涂膜造成永久性污染,反而會降低涂膜耐 沾污性。疏水性涂膜因臨界表面張力較低,不易被水浸濕,污染物附著在涂膜表面很難被水去除,靜水接觸角越大,越不利于污染物的去除。
因此,靜水接觸角接近908,涂膜耐沾污性較好。
3·結語
由實驗結果可以看出,涂膜性狀與其耐沾污性密切相關。粗糙度大的涂膜更容易污染,因此,市區建筑物外墻在施工時,應提高涂膜的平整性改善其耐沾污性。
硬度較小涂膜容易“抓住”污染物,使涂膜沾污。這可通過確定適宜的PVC、提高涂膜的交聯密度等途徑提高涂膜硬度。涂膜吸水率越大,靜水接觸角越小,涂膜沾污越嚴重。適當添加納米材料、采用新型乳液等措施可改善涂膜的耐沾污性能。
現在,隨著汽車保有輛的增加,大氣污染物的親油性在逐漸增加,單純依靠技術措施提高涂膜耐沾污性能已較難滿足要求。只有控制大氣污染,才能更好的解決涂料耐沾污性問題。
參考文獻
[1]化學工業部標準化研究所.化學工業標準匯編:涂料與顏料[M].北京:中國標準出版社,1991.
[2]Alan Smith,Oliver Wagner.影響乳膠漆積塵沾污性的因素[J].中國涂料,1997(3):45-48.
[3]顧惕人,馬季銘.表面化學[M].北京:科學出版社,1994.
(本文文獻格式:閆金霞,張人韜.水性建筑涂料不同性狀涂膜耐沾污性研究[J].廣東化工,2010,37(2):61-62) |