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系列耐沾污水性建筑涂料

浏览次数: 日期:2006年7月3日 14:26

摘 要:通过向涂料中引进一种称为耐沾污剂的低表面能有机材料,可以分别制得耐沾污性能很好的仿瓷涂料、乳胶漆和有机—无机复合型涂料。

关键词:耐沾污机理 水性建筑涂料 耐沾污剂 低表面能材料

分类号:TQ630.1

 

1、引言
    “耐沾污”一词主要是针对通常的水性建筑涂料耐沾污性能差而言。一般地说,常用的水性墙面建筑涂料,例如仿瓷涂料、平光乳胶漆以及其他一些档次不高的建筑涂料,其环保、装饰效果和涂膜的某些物理力学性能目前都已被人们所接受,能够满足使用要求,而其耐沾污性能则难如人意。因为在使用过程中沾到涂膜上的脏迹很难或无法清洗去除。一个较明显的例子是:墨水或墨汁之类的污染物只要一沾于涂膜上,瞬时即渗吸于涂膜之中,而要清洗掉污迹除非连涂膜一起除去,否则不可能清洗掉污迹。这一不足使耐水、耐洗刷性优良的这类涂料的耐洗刷性几乎失去实际意义,也严重影响其有效装饰期限。中、低档水性建筑涂料的这种缺陷长期存在,尚无根本的解决办法。
    近来,笔者通过分析涂膜不耐沾污的原因,经过大量的实验研究,先后研制出了耐沾污仿瓷涂料、耐沾污乳胶漆和耐沾污有机—无机复合型涂料,并命名为SRC系列涂料(SRC是英文耐沾污涂料,即stainresistant coatings的缩写)。其中,耐沾污仿瓷涂料投入市场后很受欢迎。本文介绍这类涂料的耐沾污机理、生产技术(包括原材料、配方和生产程序等)和技术性能。

2、SRC涂料的耐沾污机理
    实际上,造成涂膜耐沾污性能差的原因一是因为涂膜的亲水性的;二是因为涂料的颜料—基料比太高或者说涂料的颜料体积浓度(PVC)超过其临界颜料体积浓度(CPVC),因而涂膜的结构不致密,涂膜中存在大量的微细孔隙。这样,在脏物沾附于涂膜表面后,就会因为毛细管效应的作用,以空气中水蒸气为介质被吸附进涂膜中,而墨水等物对涂膜的沾染使得所述现象更为显而易见。因而,要解决涂膜耐沾污性不良的问题,必须从提高涂膜致密性和憎水性两方面入手。但是,这也可以通过很多途径实现。例如,使用有憎水性能的有机硅—丙烯酸酯乳液罩面或作为基料制造涂料,或者在涂料中使用纳米类材料,使涂膜具有憎水性能等。但是,这里所述的SRC系列涂料,一是从涂料基料及颜、填料的使用入手来解决涂膜结构中孔隙较高的问题;二是通过引入一种低表面能材料(耐沾污剂)于涂料中,使涂膜具有憎水性。这样所得到的涂膜结构致密,具有耐水洗刷、吸水性小和耐沾污性好等特点。直观地说,一般墨水、饮用茶水滴在这种耐沾污的涂膜上能成珠状久久凝留或向周围滚动,而很难吸入涂膜。这种方法的优点一是显著提高涂膜的耐沾污性能;二是不会显著提高涂料成本,经济效益较好。
    国外对类似技术的研究是从仿生学开始的,他们从荷花叶子的拒水保洁功能得到启示,并用之于耐沾污建筑涂料的研究。实际上,优化的自洁功能已在自然界长期存在。这表现在植物的叶子表面具有良好的憎水性,因此是很难润湿的。它是植物长期演变的结果。
    由于许多植物叶子表面的特殊结构和憎水机制,所以它们能随着下雨而自洁。污染物不能沾附在整个叶子表面,而只能松散地积在表面凹陷处,这些污染物可被雨水冲掉,因此叶子是非常干净的。由于表面几乎不能湿润,所以含尘雨水成珠状滚落,整个叶子表面长期处于干燥状态。这样,微生物赖以生存的基础和在许多情况下传输脏物的介质—水就不存在。长期处于干燥的叶子表面的尘粒和孢子,由于它们与水的亲合力大于其与叶子表面的粘结力,所以在下雨时随雨水而冲掉。成珠状的水滴作为灰尘收集器,接受亲水的灰尘,而憎水的灰尘也积聚在表面。另外,植物随时受到霉菌孢子、藻类和细菌的危害,因此阻止微生物附着在植物表面每场雨都把孢子冲掉,即使短期不下雨,也因缺水而不能生殖,对于防止植物受感染是十分重要的。经研究,诸如荷花之类的叶子之所以具有以上性能,是因为叶子表面存在着一定直径的腊晶。
国外将这一研究结果,用于开发一种具有高性能的有机硅乳胶漆。笔者参照其研究结果,通过大量试验,研究出SRC涂料。

3、SRC系列涂料生产技术

3.1 原材料

3.1.1 基料材料
    SRC仿瓷涂料的基料为建筑涂料生产中常用的聚乙烯醇和苯丙乳液。1799型聚乙烯醇(PVA)既能提供仿瓷涂料所需要的黏结性,又使涂料具有所需要的批刮性能,是一种技术经济性能很好的仿瓷涂料基料。但仅使用聚乙烯醇为基料,无法克服耐沾污剂对涂膜耐洗刷性造成的损伤。因此,选用苯丙乳液和聚乙烯醇复合使用,可以得到所需要的涂料性能。
   SRC乳胶漆仍采用苯丙乳液为基料,试验证明,用苯丙乳液为基料,能够使耐沾污乳胶漆具有良好的涂料和涂膜性能。
   有机—无机复合型SRC涂料的基料是将酸改性水玻璃与苯丙乳液拼混使用,这样既使涂料具有无机涂料的高硬度,又具有有机涂料成膜性好、涂膜柔韧的特点,而且涂料成本也可显著降低。
3.1.2 颜、填料
   白色颜料用锐钛型钛白粉和立德粉。除颜料外还使用很高比例的填料,如重质碳酸钙、滑石粉和硅灰石粉等,这些填料微粒的表面坚硬光滑、吸湿(油)量低。
3.1.3 助剂

    根据3类涂料的不同特点,所选用的助剂品种及用量有所不同。使用的助剂有成膜助剂、分散剂、增稠剂、黏度稳定剂、耐沾污剂等。

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