高性能弹性外墙涂料配方设计及其影响因素
2021-11-03 09:42 浏览:210
目前我国的建筑物多以水泥砂浆抹面为基层。抹灰砂浆在硬化时,由于体积减缩而产生硬化裂缝;温度变化时,由于热胀冷缩而产生温度裂缝;干湿变化时,由于湿涨干缩而产生干缩裂缝;冻融时,由于水结冰体积膨胀而产生冻融裂缝;基层沉降产生结构裂缝等,导致保护装饰涂层开裂,雨水随裂缝渗漏进入墙体,加深对建筑物的破坏,如钢筋锈蚀等危及建筑物。弹性涂料是指以合成树脂乳液为基料、与颜填料及助剂配制而成,施涂一定厚度后,具有覆盖基材伸缩(运动)产生细小裂纹的有弹性的功能涂料。弹性涂料具有以下性能:①在一定温度范围保持较高的弹性、韧性和伸长率,具有较好的防裂抗渗漏性;②优良的水汽渗透性,不会因湿气透过时引起的应力造成涂膜的起泡或剥离;③在紫外线辐射过程中有很好的抗二氧化碳扩散能力,从而使钢筋不受到腐蚀生锈;④耐沾污性。目前,很多产品难以做到弹性与耐污性、耐水性及附着力之间的平衡。以上这些性能可通过选择乳液,设计合理的颜料体积浓度(PVC),选择适当的原料来调节均衡。本文通过讨论弹性涂料的配方设计,探讨如何合理选择原材料,研究弹性涂料的弹性、耐沾污性、附着力和耐水性的主要因素。
1 配方设计
1.1 参考配方
弹性涂料参考配方见表1所示。
1.2 配方PVC的设计
弹性平涂涂料因考虑到耐沾污性与耐水性的影响,PVC设计在30%~45%较好。涂料PVC低于30%,涂膜抗粘污性差,涂膜浸水易起泡;PVC大于45%,会影响弹性。弹性厚浆涂料(如弹性腻子、防水涂料)的延伸率考虑到涂料的强度等性能以及成本,PVC设计在50%~65%之间较为合适,此时厚浆涂料涂膜在硬度、抗污、耐水、附着力、涂膜强度等方面容易取得满意的结果。随着PVC的提高,延伸率下降。
1.3 漆膜性能测试结果
弹性涂料性能测试结果见表2所示。
2 原料的选择
2.1 弹性乳液的选择
弹性涂料的组成关键是弹性乳液。弹性乳液聚合物的分子呈现高度卷曲,而分子间的力又较弱,在外力作用下易变形;除去外力后,形变消失,具有弹性。这是因为聚合物有三种状态:玻璃态、弹性态、黏流态,相应有两个转变点温度,Tg为聚合物玻璃化温度,是聚合物从玻璃态转化为弹性态温度;Tf是聚合物从弹性态转化为黏性流动态温度。
弹性乳液要求Tg~Tf有很宽的温度范围。高聚物在其玻璃化温度以下时,处于玻璃态,变成坚硬的固体,没有弹性;当高聚物在其玻璃化温度以上时,处于橡胶态,此时所呈现的力学性能是高弹性。弹性乳胶涂料就是基于高聚物的这一力学性能而制成的,因此弹性乳液在较宽的温度范围内具有很好的伸长率、合适的抗拉强度和较好的回弹性(见图1)。