提高涂膜耐侯性、耐水性有那些途径

作者：admin来源：本站日期：2014-06-05 01:50:48浏览: 2146 次

提高涂膜耐水性有那些途径？

乳液，如无皂聚合技术生产的聚合物乳选用疏水液
选用疏水分散助剂，对亲水颜填料进行疏水处理，疏水分散剂如Hydropalat  100。
添加表面疏水剂，增强涂膜抵抗雨水渗透，如Perenol HF-200。

提高涂膜耐候性途径
涂膜的耐光性差，涂膜颜色易变化，表面易粉化，影响涂膜的装饰寿命，和保护被装饰物的寿命。涂膜不耐水，涂膜的长久性受影响，涂膜起泡、开裂、粉化、脱落、水印、泛碱等问题随之出现，影响涂膜的装饰和保护墙体的寿命。因而提高涂膜耐候性有两条途径：
提高耐光性
提高耐水性

材料“憎水”、“亲水”概念
判断一种材料是亲水还是疏水材料。是根据水滴在该材料表面的接触角θ大小来判断，若θ＞90度，表示材料为憎水材料，θ＜90度，则材料为亲水材料，θ=90度，则为顺水材料。
合理的涂膜颜色对保色性影响
（1）颜料种类，通常颜料用钛白冲淡后，其耐光性和耐候性都将有所降低，单偶氮颜料在浅色涂膜中耐光、耐候性差，只适合深色涂膜，缩合型双偶氮颜料、酞青颜料等耐晒牢度很高，在浅色涂膜中仍有很高的耐晒性，可用于浅色涂膜调色。
    （2）涂膜颜色种类，通常浅色、亮色涂膜易于褪色，颜色变化易于觉察，而深色、暗色涂膜褪色较慢，颜色变化少量难以察觉。
    因此。调色配方设计时，在客户没有特别规定颜色标准时，推荐用无机类和耐光耐候性好的有机类色浆，并采用暗色色调。如有特定的颜色规定，要求亮丽鲜艳的涂膜，尽量选用耐候、耐光性好的水性色浆。

涂料PVC对涂料保色性影响
在一定的PVC范围内，乳胶漆PVC小，聚合物粒子对颜料的保护作用较多，涂膜保色越高，因此，同样的色浆在低档的高PVC涂料中保色性差，在高档的低PVC涂料中保色性好。
聚合物种类对涂料保色性影响
聚合物降解与聚合物分子结构中的键能大小有关，紫外光中不同波长的光能量，以及断裂聚合物中某些常见键的能量如下：
      紫外光的波长与能量                结合的离解能量
      200nm  598kJ/mol  　　　        C-C      354kJ/mol
      300nm 397kJ/mol                 C-H      410kJ/mol
      400nm 301kJ/mol                 C-O      321kJ/mol
                                      C-F      484kJ/mol
                                      Si-O      443kJ/mol
    建筑装饰用乳胶漆常用的黏结料有醋丙/醋叔乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、叔丙乳液、硅丙乳液、以及氟碳聚合物等。不同类型的乳液保光保色能力不一样。醋丙/醋叔乳液亲水，不用在外墙，不讨论其保色性，苯丙乳液因苯乙烯的存在，导致涂膜耐黄变性差，涂膜保色性差；纯丙因不含苯乙烯保色能力优于苯丙；叔丙乳液因分子中叔碳酸酯支链结构，对其周围的酯键有屏蔽保护作用，增强了涂膜的疏水性和抗水解性，性能优于纯丙；硅丙、氟碳类聚合物因分子中硅氧键（Si-O）、碳氟键（C-F）键能大，难以被来自宇宙中能量所破坏，因而硅丙分子中的Si-O键，氟碳分子中碳氟键（C-F）难以断裂粉化，对颜料保护强耐候性优于纯丙，对颜料的保护能力大，最终表现在涂膜保色性好。

聚合物降解的主要原因
外墙涂料经受风吹、雨淋、温度的起伏变化，紫外光等照射，聚合物吸收来光波中的能量，发生降解，有雨水在酸、碱催化下加速水解等最终导致涂膜失光、粉化、变色、开裂脱落，对被涂物失去装饰和保护。聚合物发生降解有三种形式：
    聚合物加水分解
    聚合物接受紫外光、氧降解，光氧化学反应历程为：

      X▪+RH（聚合物）——XH+R ▪
    R▪+O2—RO2 ▪
    RO2 ▪+RH——RO2 H+ R▪
    R▪/ROOH——主链断裂
    紫外光、氧、水、氧化钛的光催化反应，反应历程为在有光、氧、水条件下，钛白吸收一定特征波长的光，促使水、氧分解产生自由基，自由基引发聚合物的降解。反应式为：（其中锐钛（钛白吸收 385nm波长的光，金红石钛白吸收 415nm波长的光）。
    因此，（1）提高聚合物耐光性（选用分子链的结合力高稳定的聚合物，如Si-O，C-F），引入紫外线吸收剂、引入光稳定剂）。（2）提高涂膜耐水性，选用无皂聚合技术乳液，选用疏水单体聚合，延缓聚合物的降解，提高涂膜的耐久性。

外墙涂料涂膜保色性影响因素有那些？
涂料的保色性定义为，涂膜在经受光、氧、酸雨等洗礼后涂膜保持颜色的能力，影响涂膜保色的因素有以下几方面：    颜料分子结构、晶体结构，以及颜料粒子的分散细度，外墙宜选用光牢度高、耐侯性好的色浆，在有化学污染源的环境中使用耐化学性好的颜料，颜料粒径不是越细小越好，颜料粒子细度越小，颜着色力高，但耐侯性降低，颜料各项性能取得最佳平衡粒径范围在0.05-0.5um之间。
    涂膜中黏结物质（聚合物）耐光氧降解的能力，以及抗氧化变色能力，聚合物性能从苯丙-纯丙-硅丙（氟碳），其保色能力呈不断提高趋势。
    选用耐光氧降解的填料，有利于提高涂膜保色性，云母粉可以吸收紫外光，提高对颜料的保护，重晶石、高岭土对涂膜保光保色较硅灰石、碳酸钙等填充料好。
    合理的基础配方设计，合理的ＰＶＣ值，高PVC涂膜中聚合物的对颜料的保护不够，降低涂料的保色性。
    合理的调色配方，保证复色漆中颜料的耐光级数均衡
    合理的施工，基材处理要合理，保证碱性（ＰＨ值不大于10），湿度不能过高，过高的湿度施工导致涂膜颜色变浅。

色浆使用中要主意的问题
色浆与调色基础漆分属两个不同的体系，使用不同的表面活性剂进行保护，调色基础漆配方复杂，所使用的乳液、润湿分散剂、增稠剂、以及填充料种类变化万千，将两个体系混拼在一起而保证稳定，不出或少出问题保证生产和施工顺利进行，色浆在使用中要注意以下问题：
    使用前测试色浆与体系的相容性，要求色浆与体系相容性好，不返粗、不絮凝，亲水亲油平衡，指揉展色性好。如果相容性欠佳，调换色浆，或使用润湿分散剂调整或改性色浆，使其相容性好。
    色浆用前需搅均匀（高低温储存过长导致色浆状态不均一）。
    色浆添加过程中要慢慢加入，不宜过快产生絮凝。
    色浆用量要达到建议的最低用量，以保证颜料的保色性。

色浆选择评价那些项目
市面上专门生产销售颜料浆的供应商很多，建筑涂料生产中彩色涂料使用的色浆多从色浆供应商购得，因此对颜料的选择转成对色浆的评价与选择。水性色浆为有机或无机颜料在表面活性剂或润湿分散剂的润湿分散或水溶性树脂承载下，形成均一的、具有一定流动或触变性流动的浓缩颜料浆。水性色浆要求着色力强、展色性好、相容性好、具有耐酸碱性、以及一定的耐久、耐侯性等。
    色浆选择常评价以下项目：
着色力（着色强度）、遮盖力、展色性
耐酸碱（PH=6.5-10）、耐光、耐候性
储存稳定性
与体系的相容性
色浆之间的匹配性
色浆的亲水亲油性
    耐酸碱性检测方法：耐酸碱性通过1%的硫酸和2.5%的氢氧化钠溶液24h的浸泡，根据渗色和颜色的变化来判断。
    着色力通过对白颜料的着色能力强弱来比较。色浆与体系的相容性通过与各类调色基础漆相混融，测试其亲水亲油的平衡性，以及指揉展色性。
    储存稳定性，色浆在经历高低温储存一段时间，着色力、色相、细度、流动度、黏度等方面的稳定性。

涂膜的保光保色性
涂膜的保光、保色定义：在经受光、氧、酸雨等洗礼后涂膜保持颜色与光泽的能力。
    影响涂膜保光保色的因素有：颜料种类、乳液种类、填料种类、PVC含量，涂料施工以及涂料使用环境等。

提高涂膜耐温变性能
定义：涂膜经受高低温度变化，所表现出的起泡、粉化、开裂、脱落等现象。
    影响涂层耐温变性能的因素：
涂膜的亲水性
涂膜的致密抗渗透性
涂膜的附着能力
涂膜的变形能力
    提高涂膜耐温变性能途径：提高涂膜的抗水性和耐水性，提高涂膜对底材的黏附性，涂料配方设计让涂膜有一定的弹性变形能力。
    总之，保证涂料配方中原材料的疏水，以及亲水颜填料粒子疏水处理（使用抗水分散剂 Hydropalat -100），保证涂膜表面平滑、密实，连续完整，抗雨水渗透，对涂膜表面进行疏水处理等措施都有利于提高涂膜的抗水性、抗污性和涂层的抗高低温变化性。提高涂膜耐久性。
涂膜耐粘污性
涂膜有污迹流挂，灰尘黏附等，破坏美观。涂膜出现污迹的原因是涂膜的耐污性能差，使得污染的速度超过了漆膜的耐污染性；建筑结构结构使得雨水容易冲下积累的尘埃，并流挂在墙面上；涂层质感使得灰尘容易沉积在涂层上。涂膜受污染，其污源来源以下四个方面：
涂膜表面细微的凹凸缝隙-导致积污
涂膜表面发粘而粘附飘落在涂膜上的污物
涂膜硬度低-污染物冲击穿破涂膜进入
涂膜亲水、疏松多孔-污水携带污物渗透进入涂膜而后留驻在涂膜中。
    提高涂膜耐粘污性途径：
    配方设计提高不挥发分体积值，涂料施工不任意兑水，提高涂料施工时不挥发体体分，施工后涂膜致密度高，减少积污的几率。
    选用高玻璃化温度的乳液（高Tg）,减少涂膜的高温回粘
    助剂其固体分抗水性好，遇潮气或雨水不溶不粘，减少因涂膜发粘而增加灰尘的黏附
    当提高涂料的PVC值，提高涂膜硬度，提高涂膜耐污性，PVC与耐污性关系见右图
    添加纳米粉体提高涂膜的硬度，都有助于提高涂膜的耐污性
    提高涂膜的抗雨水渗透，减少污水将污物携带入涂膜。减少涂膜针孔、火山口等，添加涂膜疏水剂Perenol HF-200。
    总之，涂膜致密、连续、疏水抗雨水渗透都有利于涂膜抗污性提高。

PVC与涂膜耐污性关系
涂膜抗水性
抗水性欠佳的涂膜会导致变色或褪色、失光、起泡、粉化、起皮起粒、开裂脱落，涂膜泛碱、涂膜发花、涂膜水印等，降低涂层系统性能，过早结束寿命。
    涂膜抗水有以下措施：
    成膜物疏水。涂膜抗水来源于成膜物疏水，成膜物疏水要求涂料中黏结物-乳液疏水性；亲水的颜填料表面作好疏水处理，亲水颜填料通常使用抗水的分散剂（Hydropalat100）进行表面处理；助剂的固体份抗水溶性好。
    涂膜抗水渗透，涂膜表面致密、连续、完美光滑平整无针孔、缩孔、火山口、并有一定厚的涂层等，可以减少水分对涂层的渗透。配方设计尽量减水提高涂料不挥发分体积值。
    涂膜表面的疏水处理，在涂料中添加适量的疏水剂Pernol HF-200，在涂膜表面形成一层疏水膜,可有效阻挡雨水渗透，提高涂膜的抗水性。
涂料的调色性
外墙涂料多为彩色涂装，因此，外墙涂料大多需要调色，调色牵涉到涂料与色浆之间的相容性，既白色基础漆的调色性。调色性表现在以下几个方面：
    调色基础漆与色浆之间的亲水亲油平衡，无或很少出现桶内（静态）浮色现象。
    调色基础漆与各色浆之间的亲和力均衡，涂膜干燥过程中各种粒子的运动性均衡，减少涂膜浮色——动态浮色。
    调色基础漆对各种色浆展现性好。影响涂膜对颜料展现性有乳液种类、润湿剂、分散剂种类、增稠剂种类，以及PVC大小。一般疏水性强的乳液对碳黑与酞青类等无极性或弱极性颜料展色性好，疏水分散剂展色性普遍较亲水分散剂好，强疏水增稠剂对涂料展色不佳。展色性欠佳的涂料可以通过添加适宜的润湿剂改进涂料的展色性，非离子润湿剂如低HLB值Hydropalat 188A，较高HLB值的Hydropalat 436、Hyonic PE-100等，阴离子润湿剂Hydropalat 875，不同色浆-乳液体系可以选用不同润湿剂.

外墙乳胶漆性能
外墙乳胶漆经受日晒、雨淋、风吹、温变等漫长老化作用，涂层会出现龟裂、脱落、粉化、变色等现象，使其失去对建筑物的装饰和保护作用。外墙涂料性能要求有：
    耐久性：包括耐候性、耐污性，耐候性预示涂膜的寿命，耐污性表示涂膜不易受污染的程度。
    耐水性：涂膜涂后不久即可对雨水产生抵抗，以及涂膜在雨水环境中抵抗水解粉化、抗起泡起粒、开裂脱落的能力。
    与环境相容，减低TVOC。
    因此，外墙涂膜良好的耐光、保色性，优良的耐水耐碱性、抗污性、防风化性，可延长涂膜粉化、开裂、脱落时间。外墙涂料配方设计注重以下几个性能：外观有良好的开罐效果，无分水沉淀，流动性好；良好的施工性和可调色性（与色浆相容性好）；涂膜有良好耐水抗水性、耐粘污性、涂层耐温变性（冻融稳定性）保色等耐久性等。
外墙乳胶漆寿命影响因素
涂料涂装在被涂物表面，首先对被涂物进行装饰、第二保护被涂物表面，使其经久耐用。涂料涂膜出现严重的变色、褪色、粘污，涂膜外观失去清新明丽，整洁美观的外观，给人以灰旧、肮脏的面貌，表示涂膜的装饰寿命已完成；涂膜经历一段时间老化出现起泡、开裂、粉化、脱落表示涂料的保护能力已经丧失，不足以保护建筑墙体表面，涂膜使用寿命宣告终结。影响涂膜寿命的因素很多，涂料本身的性能（涂膜的保色性、耐水耐碱性、耐污性、耐侯性等），涂装工艺的优与劣，基材性能与处理、涂装环境与使用环境、以及使用中的维护等。涂料配方设计与涂装设计力求缩短涂膜的装饰寿命和保护寿命之间的差距。
涂料中有机挥发分计算
涂料中有机挥发分主要来源二醇类助溶剂、改性乳液促使成膜的成膜助剂，以及乳液带进来的有机挥发分，还有极少量随助剂带进涂料的有机挥发分，涂料中有机挥发分计算式有不扣除水和扣除水两种计算方法。

影响涂膜光泽因素有：
    乳液的粒径，粒径小光泽高。
    颜填料的种类，颜填料起消光作用，粒径越粗，消光效果越好，涂膜光泽越低。
    乳液与颜填料配用比列，乳液含量，PVC低，光泽高。
    涂料的流平性，流平好的涂料，涂膜平整度高涂膜光泽高。
    有光泽要求的配方设计，选择细粒径乳液、超细填料，控制一定的PVC值，调节好涂料的流变行为，提高涂料流动流平性，HEUR增稠剂增绸乳胶漆为非絮凝体系，具有提高光泽的潜力，增绸后涂料均匀性明显优于非缔合型增稠剂（如纤维素、丙烯酸类水合型）。
    丝光涂料选择细粒径苯丙乳液，提高涂料的耐水耐碱性和耐洗刷性。选用优质钛白、沉淀硫酸钡，增绸选用DSX1130、DSX3075。
    半光涂料选用醋丙/醋叔乳液，优质钛白和沉淀硫酸钡。醋丙/醋叔乳液因乳胶粒子的保护胶影响HEUR类增稠剂增绸效果，增稠剂增绸效率低，配方设计注意减水提高固体分，使用丙烯酸类增稠剂与协合型（PU类）增稠剂，PU类增稠剂具有光泽潜力可以适当提高PVC。尽量不选用纤维素，可以DSX1130与DSX3116合用。
内墙高PVC涂料配方设计
内墙涂料性能要求有良好的开罐效果、良好的施工、一定的耐水耐碱、耐洗刷性，以及环保要求（低TOVC，低甲醛、无重金属）。内墙高PVC涂料有以下特点：
    增绸困难：水量高，乳液量少，协合型增稠剂发挥能力机会减少，增绸较困难。
    涂料干燥快，流平差，涂料外蒸内吸使得涂料干燥更加快，涂膜针孔、火山口、刷痕严重。
    涂膜密实度、强度差：乳液量少，没有足够的基料来包覆和黏结颜填料粒子，基料无法润湿所有的颜填料颗粒，而使其松散地存在于涂膜中，可能导致涂膜质量变差。
    预防与改善：
    调节增绸，选择原料，如适当使用部分立德粉颜料，使更多的颜料粒子参与增绸，提高协合型增稠剂增绸几率。增稠剂选用纤维素或丙烯酸增稠剂，添加PU类增稠剂或添加流变改性剂/流平剂调节涂料的流变行为。
    提高涂膜密实度，涂料乳液少，粉料量高，PVC》CPVC，涂膜疏松多孔，密度和密实度低，耐干、湿擦性差。为提高涂膜的附着力、密实度、以及干湿擦性，宜选用低玻璃化温度，细粒径乳液，增加基料对粉料的黏结能力，细粒径乳液对粉料包覆盖能力大；选用易分散、低吸油量、粗颗粒的粉料，这类粉料所需求的黏结基料少。通过原料料的选择，提高涂料的CPVC值，以达到缩短涂料配方中PVC与CPVC的距离。
    延长慢干时间，高PVC涂料干燥快，流平欠佳，选用Hydropalat 436润湿剂有助于提高涂膜流平性，配合添加一定量Levelling-2000，流平性更好。
粉末腻子强度提高途径
粉末腻子的强度一般不如水泥-聚合物乳液双组分腻子强，硬度也不如水泥-聚合物乳液双组分腻子高。提高粉末腻子的强度，重点在配方设计时选材。水泥的强度，直接影响腻子的强度，除水泥外，其他粉料的选择会影响到腻子的强度，宜选用吸水量低的粉料，保证施工兑水不提高施工的水灰比，水灰比的提高会降低腻子的强度，选用分散剂，如Hydropalat760等，降低涂料黏度，降低水灰比，有利于提高腻子的强度。消泡剂（如Dehydran 1922）保证气泡的脱出，施工后腻子内部截留的空气少，强度高。不添加消泡剂的粉末腻子涂膜使用砂纸打磨去表层，涂层内部因空气的截留而留下的气泡空洞数量明显高于添加消泡剂的腻子，强烈减弱腻子的密度和强度。

涂料生产原材料-乳液的性能
乳液是涂料中最重要的部分，负责将颜料、填料等所有粉料物质黏附在基底上，形成对底材的装饰和保护，乳液的性质对涂料和涂膜性能的影响表现在以下几个方面：
    聚合物种类对制漆的影响，影响增绸效果、浮色、储存分层；影响涂膜的初始长久性能，如涂膜的耐水、耐碱、保光保色性、展色性以及丰满度。
    聚合物玻璃化温度影响到成膜性、涂膜的硬度、黏附性、弹性和耐污性。
    乳胶粒粒径影响增绸效果、流平和储存性，涂膜光泽、附着力、耐洗刷性。
    乳胶粒的极性影响涂料的浮色发花、涂膜对底材的附着、耐水耐碱性。
    乳胶粒的亲水亲油性影响涂料的增稠剂选择、涂料浮色发花、涂膜的耐水性、耐污性。
    乳胶粒子的结构影响涂膜的耐水、耐久、耐污性。
消泡剂的选择
涂料生产和施工都会不同程度地产生气泡，气泡的产生防碍生产、施工的顺利进行，同时给成品涂膜带来缺陷。选用消泡剂保证涂料生产和施工的正常顺利进行。
    消泡剂的任务：破坏气泡表面液膜，阻止泡的形成和促使泡的破灭。消泡剂用于大泡，微泡需脱气、消泡一起使用。
    消泡剂特点：消泡剂不溶于介质，但能以微滴形式进入并分散于介质，消泡微滴最有效的直径相当于泡沫壁的厚度。
    消泡剂组成：水性建筑涂料用消泡剂分非硅类和含硅类，常规消泡剂由以下组分组成：
    活性物质：起破泡消泡作用，表面张力小。代表物有动植物油、疏水二氧化硅、高级醇等。
    扩散剂：润湿乳化剂，保证消泡微滴扩散接触到气泡膜并铺展。有壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、皂盐等。
    载体：有助于活性物质和起泡体系结合，易于分散到起泡体系，把两者结合起来，其本身表面张力低，有助于抑泡，且可以降低成本。
    消泡剂消泡所必须具备的两个条件：渗透因子：E= γ 1+γ12-γ3 ＞0, 保证消泡剂渗透到泡沫壁；铺展因子S=γ1-γ12-γ3 ＞0，保证消泡剂微滴在泡沫介质中的扩散铺展，消泡剂消泡的全过程见右图。
    消泡剂应用应注意的问题：消泡剂多为几种不同性质和作用的物质混合而成，在储运中分层，为保证消泡良好使用前要搅拌均匀，COGNIS新型分子级消泡剂Foam Star 30、Foam Star 34、Foam Star 36 无分层现象，使用方便。Foam Star 36在高乳液体系高、低黏度的拉毛涂料中有良好的消泡效果。