外牆塗料耐候性與環境汙染 1外牆塗料耐久性 1.1耐候保色性 裝飾功能是外牆塗料的重要功能之一。外牆塗料長期暴露於戶外，受到風吹、雨淋和日晒，經過一段時間後，飾面的外觀會發生粉化、變色、褪色、失光等現象。對高性能外牆塗料的耐候保色要求一般是8～10a以上，相當於國家標準中人工加速老化1000h以上，其變色不大於2級。塗膜的粉化、褪色和變色與塗料的基料和顏料有著密切的聯繫。 (1)基料與耐候保色性 基料對塗料的性能起著決定性的作用。外牆飾面受紫外線、日晒及雨水的作用會逐級劣化，其中紫外線的影響最大。它能使基料聚合物發生化學反應而變質。如果乳液聚合物含有聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯和聚丁二烯等，受到紫外線照射，很容易發生主鏈斷裂、分子間交聯或降解反應。 這樣基料中聚合物因交聯或降解會引起塗膜物性的變化：分子間交聯會使延伸性降低，而主鏈斷裂會降低塗膜的強度，最終導致外牆塗料的泛黃或粉化。所以在配製高性能外牆塗料時應注意基料的優選，選擇耐候性優異的乳液作為基料。硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前發展最快、最具開發前景的塗料基料品種。這些基料聚合物分子間較高的化學鍵能和特殊的分子結構決定了它們具有優異的抗老化性能，其人工加速老化均超過1500h，有的甚至達到3000h，完全能夠滿足高性能外牆塗料對基料耐候性的要求。當然乳液的耐候性不僅跟品種有關，而且還跟乳液中乳液顆粒的尺寸和乳化體系緊密相關。乳液顆粒越細，所形成的塗膜越完善，其耐候性相應地也較優良。此外，還在乳液中加入一定量的紫外線吸收劑，可以減少紫外線對塗膜的損傷。 (2)顏料和耐候保色性 塗料的塗膜主要由基料聚合物和顏(填)料構成。因此2種主要組分的種類和比率決定著塗膜的結構和物性。在塗料配方中，若顏料體積濃度(PVC)低於臨界PVC，顏料粒子分散在基料聚合物連續相中，形成“海—島”結構；但如果PVC超過臨界PVC時，基料聚合物就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，顏料粒子鬆散堆積，其間出現空隙，塗膜的耐洗刷性、耐汙染、耐候性急劇下降。同類乳液品種，PVC越低，光澤越高，耐候性、保色性越差。所以，在配製高性能外牆塗料時應嚴格控制PVC儘量小於臨界PVC，保證塗膜的完整。 顏料的主要作用就是使塗膜具有一定的遮蓋力和呈現不同的色彩，因此要使塗膜具有優異的耐候性，顏料就需具有較好的遮蓋力和著色力，較高的分散度，鮮明的顏色以及對光的穩定性等。耐候性優異的白色顏料不僅自身的顏色始終如一，而且能吸收大量紫外線，減輕紫外線對基料或其他彩色顏料的破壞作用，即提高塗膜的耐候保色性。白色顏料中應用最廣、效果最好的是金紅石型鈦白粉。彩色顏料中無機和有機顏料均在使用，但從塗膜的耐候性能考慮，一般使用無機顏料比較適合。無機顏料的耐光性和耐候性一般優於有機顏料，目前在外牆塗料中主要採用耐候性優異的鐵系顏料。 另外，在高性能塗料中應儘量避免使用易粉化的填料，而使用具有較好耐候性及酸鹼穩定性的填料。應用效果較好的有沉澱硫酸鋇、石英粉、雲母粉和硅灰石粉等。 2.2耐汙染性 我國工業煙氣、粉塵和汽車尾氣排放超標嚴重，空氣中的粉塵含量高，而且人均綠地面積較少。因此，高耐汙染性的外牆塗料對適應這種特殊的環境狀況具有極其重要的現實意義。 高耐汙染性是外牆塗料十分重要的性能指標。外牆塗料發展緩慢，一個重要的原因就是塗層的耐汙染性不理想，裝飾效果短暫。因此，高性能外牆塗料需要解決的一個重要問題就是設法提高塗層的抗沾汙性，使塗層對汙染介質有抵禦能力。塗料抗沾汙性能不良的原因主要有：①塗料配製過程中一般都要使用乳化劑和各種助劑，隨著時間的推移，塗層中的這些低分子物質要揮發，這樣一來塗層中留有大量的孔隙。就微觀結構而言，與溶劑型塗料相比較，乳膠塗料塗層含有大量的微孔，且表面比較粗糙，呈現出凹凸不平。大氣中的塵埃在重力的作用下容易沉積其中，對塗層色彩形成不同程度的遮蓋。下雨時，塵埃隨同雨水在毛細作用下侵入塗層，水分蒸發後，塵埃微粒繼續留存於微孔內，這將會對塗膜的裝飾效果產生“致命”的影響。 因此，提高塗膜的緻密度、堅硬性是解決沾汙性問題的一個重要途徑。筆者曾研製過的一種硅溶膠一丙烯酸酯乳液有機一無機複合塗料，經抗沾汙測定，其反射率下降僅在5%左右，主要是由於硅溶膠膠體顆粒比較細微，粒徑一般在5～40nm，成膜之後的結構非常緻密堅硬，間隙極小，塵埃粒子不易侵入其間。在塗料中添加納米級SiO可以提高塗膜的硬度，從而大幅度提高抗沾汙能力。②基料中的有機高分子鏈的結構決定了高分子乳液塗膜容易產生靜電積累，從而產生靜電吸附，塵埃微粒容易吸附於塗層的表面，影響塗料的裝飾效果，在乳液高分子鏈中引進一些離子型無機的價鍵(如Si—O)可以提高導電性能，避免靜電吸附對塗層的汙染。③由於塗層高溫返黏、易沾塵，造成裝飾效果降低，一般硬度高的塗膜耐沾汙性好，這就需要所用乳液的玻璃化轉變溫度(Tg)高，但這同時對塗膜施工性不利。 3嚴格地說，塗料只是一個半成品，它最終的目的是塗裝於建築物表面，對建築物起裝飾和保護作用。因此，施工後乾燥成膜的塗層才是成品。即塗料耐久性的發揮與其配套的施工技術有密切的關係，為了獲得滿意而長期的塗飾效果，就必須對塗料的施工工程質量進行嚴格地控制。 通常由於外牆塗料施工方法不當引起的塗裝缺陷主要有掉粉、起皮、泛鹼、脫落等。為了避免這些質量缺陷的出現，應嚴格按照塗料施工工程規範進行施工。對於水泥基層來說應特別注意控制水分和鹼度。按規定施塗乳液型塗料的基層含水率不得大於10%；混凝土基層材料養護齡期應在28d以上，水泥砂漿抹灰應在14d以上，基層的pH控制在l0以下；施工前應清除表面的浮塵、油汙等，保持基層表面良好的清潔度；在塗裝多孔性底材前應塗刷一層乳膠型或溶液型封閉底漆，避免底材對塗料的吸入不均，造成發花。
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