| 摘要：討論了提高有機(jī)硅改性外墻乳膠漆的耐久性機(jī)理和兩種不同耐沾污性機(jī)理，并介紹該涂料在使用中應(yīng)注意的問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：有機(jī)硅改性；性能；乳膠漆；耐沾污性； 有機(jī)硅改性外墻乳膠漆在國(guó)內(nèi)使用后，由于其性能較好，普遍受到歡迎，并在要求較高的工程中 得到應(yīng)用。但是對(duì)于其提高耐久性機(jī)理，通常解釋是Si-0鍵鍵能比較大，太陽(yáng)光中的紫外線難以使其降解，因此有較長(zhǎng)的使用壽命。但對(duì)于有機(jī)硅含量不高的有機(jī)硅改性外墻乳膠漆，低臨界表面張力是其耐久性提高的主要原因。 1 有機(jī)硅含量 有機(jī)硅改性外墻乳膠漆與普通外墻乳膠漆的最大區(qū)別在于所用乳液。也就是說(shuō)，有機(jī)硅改性外墻乳膠漆所用的乳液是通過(guò)有機(jī)硅改性的丙烯酸乳液，或有機(jī)硅改性的苯丙乳液。根據(jù)改性方式的不同，它們又可分為接枝型和共混型兩類。因此，對(duì)于有機(jī)硅改性外墻乳膠漆，其中有機(jī)硅含量是一個(gè)用戶十分關(guān)心的問(wèn)題，因?yàn)橛袡C(jī)硅含量對(duì)乳膠漆的性能有很大影響。 前兩年，有人曾對(duì)市場(chǎng)上的有機(jī)硅改性外墻乳膠漆中乳液的有機(jī)硅含量進(jìn)行過(guò)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1。由于測(cè)試方法尚存在一些不足之處，僅供參考。 表1 有機(jī)硅改性樹(shù)脂乳液中硅含量測(cè)試結(jié)果 從表1可以看出，我國(guó)建筑涂料市場(chǎng)上有機(jī)硅改性外墻乳膠漆大多數(shù)是有機(jī)硅改性苯丙乳液，同時(shí)有機(jī)硅改乳液中硅含量是比較低的，比如，2001年測(cè)試結(jié)果平均值為1.6%，所以有機(jī)硅改性外墻乳膠漆中有機(jī)硅含量更低，在涂膜中Si-O鍵也是很有限的。Si-O鍵鍵能達(dá)452KJ/mol，比C-C鍵的鍵能（356KJ/mol）高得多，而290nm的紫外線能量為418KJ/mol，所以太陽(yáng)光中的紫外線能量足以使C-C鍵降解，當(dāng)然，是否確實(shí)降解還和敏感波長(zhǎng)有關(guān)。但太陽(yáng)光中的紫外線能量卻難以使有機(jī)硅降解，故有機(jī)硅改性能提高涂膜耐久性。但由于Si-O鍵含量不多，所以提高的效果也是很有限的。也就是說(shuō)，對(duì)于有機(jī)硅含量不高的有機(jī)硅改性外墻乳膠漆，Si-O鍵鍵能高是其耐久性好的原因，但并不是其耐久性好的主要原因。當(dāng)然，即使相同的有機(jī)硅含量，其存在形式不同，即結(jié)構(gòu)不同，結(jié)果也是不一樣的。 另外，2001年的有機(jī)硅含量測(cè)試平均結(jié)果比2000年的測(cè)試平均結(jié)果低得多。這不能說(shuō)產(chǎn)品質(zhì)量下降，而主要還是測(cè)試誤差和個(gè)別企業(yè)的極端數(shù)據(jù)造成的。 2 拒水透氣 有機(jī)硅既具有無(wú)機(jī)Si-O鍵，又具有-CH 3 等有機(jī)基團(tuán)，接在硅上的-CH 3 等有機(jī)基團(tuán)使之具有很低的表面張力、很強(qiáng)的憎水性。因此有機(jī)硅的引入使乳膠漆的吸水性大大降低，透氣性又很好，下雨、結(jié)露或在潮濕環(huán)境中，涂膜基本保持干燥。有機(jī)硅改性外墻乳膠漆與普通丙烯酸外墻乳膠漆的拒水透氣性比較如表2所示。其中，拒水性以吸水系數(shù)表示，吸水系數(shù)越低，拒水性越好；透氣阻力以等效靜止空氣層厚度表示，等效靜止空氣層厚度越厚，說(shuō)明透氣阻力越大，即透氣性越差。 表2 有機(jī)硅改性外墻乳膠漆與普通外墻乳膠漆的拒水透氣性比較 名稱 吸水系數(shù)（kg/m 2 /h 0.5 ) 等效靜止空氣層厚度/m 普通丙烯酸外墻乳膠漆 0.06 0.20 有機(jī)硅改性外墻乳膠漆 0.04 0.07 造成乳膠漆涂膜破壞的主要原因是乳液聚合物降解。而造成乳液聚合物降解的主要因素有太陽(yáng)光中的紫外線、空氣中的氧氣、以氣溫形式變化的熱量以及水等，它們會(huì)引發(fā)光氧化反應(yīng)和水解作用。當(dāng)它們同時(shí)存在時(shí)，破壞作用就互相疊加：水會(huì)促進(jìn)光的氧化降解，而光也會(huì)促進(jìn)水的降解作用。在較高溫度時(shí)，氧化降解和水解作用都會(huì)被加速。在酸性環(huán)境中，水解作用也會(huì)更嚴(yán)重。水對(duì)涂膜的破壞有物理和化學(xué)兩個(gè)方面。在物理方面：涂膜吸水膨脹，干燥收縮，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。反復(fù)循環(huán)造成疲勞，從而影響涂膜的機(jī)械性能。同時(shí)水是極性分子，會(huì)在涂膜和基面之間產(chǎn)生劈的作用，降低附著力；在化學(xué)方面：一個(gè)例子是含鈦白粉涂膜的粉化。在紫外線、氧氣和水的作用下，含鈦白粉涂膜的表面會(huì)生成羥基自由基（·HO）和過(guò)氧化氫自由基（·HO 2 ），如下面的反應(yīng)式所示： H 2 0+0 2 +hv（UV）→·HO+·HO 2 羥基自由基和過(guò)氧化氫自由基具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，它們能使任何聚合物氧化而降解。乳液聚合物由于氧化降解而失去粘結(jié)力，從而產(chǎn)生粉化。紫外線、氧氣和水中，只要排除一個(gè)，該反應(yīng)鏈就會(huì)被打斷。 一般說(shuō)來(lái)，紫外線、氧氣、熱量是難以改變的，下雨、結(jié)露和濕度等自然現(xiàn)象也不能改變，但如果涂膜具有好的拒水透水性，水的破壞作用是可以被減輕甚至被排除的。正如有機(jī)硅改性外墻乳膠漆一樣，由于其具有很好的拒水透氣性，水的破壞作用被減輕或被排除以后，涂膜的耐久性就可以提高，即涂料的使用壽命可以延長(zhǎng)。關(guān)于這一點(diǎn)，從人工老化箱中的老化試驗(yàn)可以看得很清楚。達(dá)到相同的粉化或變色程度，不噴水時(shí)，人工老化延續(xù)的時(shí)間比噴水時(shí)長(zhǎng)得多。可見(jiàn)，很好的拒水透氣性，是有機(jī)硅含量不高的有機(jī)硅改性外墻乳膠漆耐久性提高的主要因素。 3 二種提高耐沾污性機(jī)理 導(dǎo)致涂膜沾污的因素有很多，其中，吸水性是其原因之一。因?yàn)榛覊m溶解在水中或者分散在水中，成為溶液或分散體，通過(guò)涂膜的吸水性，進(jìn)入涂膜的毛細(xì)孔，從而造成涂膜永久沾污。滴水線做得不太規(guī)范的窗臺(tái)下拖鼻涕狀污染就是這種污染的一個(gè)明顯例證。有機(jī)硅改性外墻乳膠漆涂膜臨界表面張力低，吸水性低，因此通過(guò)吸水而帶入的灰塵就少，從而提高了涂膜的耐沾污性。另外，涂膜臨界表面張力低、吸附污染物的能力也降低。涂膜拒水透氣，能保持表面干燥，也不易長(zhǎng)霉菌和藻類。這些就是降低臨界表面張力提高沾污性機(jī)理。有機(jī)硅改性外墻乳膠漆在某些條件下耐沾污性較好，其理論解釋就基于此機(jī)理。 與些相反，目前還有另一種提高耐沾污性機(jī)理。這是在乳液聚合物表面適當(dāng)引進(jìn)親不基團(tuán)，因?yàn)橛H水基團(tuán)對(duì)于親油的污染物是不相溶的，所以這些親油的污染物比較容易被雨水沖洗掉，從而提高其耐沾污性。如日本一些研究人員就持此看法。據(jù)說(shuō)有的已取得較好的結(jié)果，但根據(jù)上述的分析，對(duì)于有機(jī)硅含量不高的有機(jī)硅改性外墻乳膠漆來(lái)說(shuō)，這樣做有可能抵消部分或全部耐久性提高的結(jié)果。 兩種提高耐沾污性的機(jī)理，看來(lái)似乎是矛盾的。這可能與污染物的親水親油性有關(guān)。如果污染物是親水的，降低涂膜的臨界表面張力，也就是提高涂膜的憎水性，會(huì)更有利于提高其耐沾污生。如果污染物是親油的，則適度提高涂膜的親水性，也就是提高涂膜的臨界表面張力，會(huì)更有利于提高其耐沾污性。 如果真是這樣，耐沾污性測(cè)試中所用模擬污染源的親水親油性與實(shí)際使用中污染源的親水親油性的一致性就十分重要。只有二者親水親油性相一致，耐沾污性測(cè)試值與涂膜實(shí)際使用結(jié)果才有相關(guān)性。 實(shí)際使用結(jié)果表明，有機(jī)硅改性外墻乳膠漆的耐沾污性還與使用地方氣候條件有關(guān)，如在較少下雨和降霧的地方，其保潔性就比較好。 4 需注意的問(wèn)題 任何一種涂料，它都不是十全十美的。有機(jī)硅改性外墻乳膠漆也是一樣，有它適應(yīng)的環(huán)境，也有它應(yīng)注意的問(wèn)題。如在潮濕多霧的地區(qū)，對(duì)于沒(méi)有屋檐的外墻、雨后或霧天，部分墻面涂膜上會(huì)掛有微小的水珠，這此水珠因?yàn)楸容^小，其重力不足以克服它與涂膜之間的附著力。當(dāng)空氣中的少量浮灰偶爾降落在水珠中時(shí)，隨著天氣變好，水分蒸發(fā)，具有一定粘結(jié)力的浮灰就粘附在涂膜表面，從而改變了此外涂膜的表面憎水性質(zhì)。待下次再下雨或起霧時(shí)，涂膜的沾灰處因?yàn)楸砻鎻埩Φ母淖儯丛魉越档?，所以相比之下較容易掛水珠或掛較大的水珠而沾灰。如此反復(fù)循環(huán)，造成部分涂膜或多或少被輕微沾污。其盡管與吸水性較大的涂膜比較，沾污并不嚴(yán)重，測(cè)試結(jié)果也如此，但那些沒(méi)有掛水珠沾灰的涂膜仍然保持比較清潔，二者的對(duì)比度較大，給人的感覺(jué)是比較臟。吸水性較大的涂膜由于會(huì)隨著涂膜的吸水性而吸入污染物，所以沾污比較嚴(yán)重，測(cè)試結(jié)果也證明沾污比較嚴(yán)重。但是這種沾污是比較均勻的沾污，給人的感覺(jué)并不臟。我們把有機(jī)硅改性外墻乳膠漆涂膜的這種沾污叫做掛灰，也有人將其稱為雨筋。也就是說(shuō)，防止掛灰，或防止雨筋，是有機(jī)硅改性外墻乳膠漆使用中必須注意的問(wèn)題，尤其是在潮濕多霧的地區(qū)，沒(méi)有屋檐的外墻上面。 環(huán)氧樹(shù)脂 - m.wkzeq.com.cn -(責(zé)任編輯：admin) |
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