纯有机硅底漆在外墙外保温系统中的应用

1、纯有机硅底漆在外墙外保温系统中的应用沙圣刚 俞海瓦克上海技术中心摘要：介绍了外保温系统对底漆的要求，有机硅微乳浓缩液的组成、原理及用有机硅微乳浓缩液配制成的纯有机硅底漆的性能测试。表明有机硅微乳液具有优异的渗透性、耐水性、透气性、抗泛碱性和耐久性，它完全符合外墙外保温系统对底漆的要求，可以作为高档外墙涂料的底漆使用。关键词：有机硅微乳液、底漆、渗透性、耐水性、透气性、抗泛碱性、耐久性The application of Pure Silicone Primer in EIFSSha Shenggang Yu Hai(Wacker Shanghai Technical Center, Shang

2、hai China 201203)Abstract: The requirements of EIFS for primer are introduced. The components，principle and formula of silicone microemulsion are introduced. Pure silicone primer displays outstanding penetrating, durability, water repellency, alkaline resistance, and breathability together. So it me

3、ets the requirements of EIFS for primer and can be used as primer for high quality façade coatings.Key Words: silicone microemulsion; penetrating; durability; water repellency; alkaline resistance; breathability1前言 水性建筑涂料因其安全、环保、色彩鲜艳，价格适中，施工简便，是外墙外保温系统装饰和保护的首选材料。但由于外墙外保温市场进入的门槛较低，众多厂家鱼龙混杂，价格竞争剧

4、烈，外墙外保温系统的质量问题很多，开裂和渗水是其中的主要问题，由此还引发了外墙涂料的泛碱、褪色等。当外保温系统长期暴露在雨天时，墙体的吸水量就会超过其挥发量。其结果是外界的雨水、潮气会通过涂层渗入到墙体内。涂层上即使细微的裂纹也会导致吸收大量的雨水，使得墙体内部变得更加潮湿。当墙体干燥时，湿气与水份会通过毛细管从墙体内部迁移到表面。在反复的冻融环境下，表层聚积的水份就会导致涂层开裂、剥落。同时墙体内的碱及可溶性盐会以水溶液形式从水泥毛细管中透过涂层带到表面，导致涂层产生泛碱、变色、发花、剥落等问题，严重地影响了涂膜的装饰性能和保护性能。普通的水性丙烯酸乳液作为底漆难以满足外墙外保温系统对抗泛碱

5、，抗渗水的要求。溶剂型外墙底漆虽然有较好的抗碱性，但因其易燃，有毒，易腐蚀聚苯乙烯保温板而被市场舍弃。本文讨论的是应用一种特殊的底漆有机硅微乳浓缩液，它有效地防止外保温系统的渗水问题，解决了使用普通乳液型底漆而出现的涂层泛碱、褪色等问题，而且它具有附着力强、渗透性好、高效等特点。 2外墙外保温系统标准对建筑涂料的要求JG149-2003膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统规定，作为外墙外保温饰面的建筑涂料，必须与薄抹灰外保温系统相容，其性能指标应符合外墙建筑涂料的相关标准，同时整个外保温层浸水24小时，吸水量要小于500 g/m2 (包括涂料层)；外保温系统防护层和饰面涂层一起水蒸气湿流密度要0.8

6、5g/(m2.h)。JGJ144-2004外墙外保温工程技术规程规定，外墙外保温工程的使用年限不应小于25年。底漆作为外墙外保温系统的一个重要组成部分，也必须符合标准中规定的吸水率和透气性要求。3有机硅微乳浓缩液的原理有机硅微乳浓缩液是100%的有机硅产品，其中不含任何有机溶剂，通常以原液的形式贮存。使用前用水稀释，无需高速分散，只要手动搅拌，就能自乳化形成有机硅微乳液，有机硅微乳液的粒径仅10-80nm，平均粒径是30nm，外观是半透明到透明。它能深入的渗透到底材内部，同时具有底材加固功能（1）。有机硅微乳浓缩液的主要成分是硅烷、硅氧烷和功能性聚硅氧烷，功能性聚硅氧烷起乳化剂的作用。其均具有

7、反应活性，与水混合后，就开始与水反应，与碱性墙体接触后，会加快其反应，自身交联或与底材上的羟基反应，形成高分子的有机硅聚合物。（见图1） OR1 R R R R - Si -OR1 R1O-Si-O-Si-O-Si-OR1 OR1 OR1 OR1 OR1 硅烷分子结构 硅氧烷烷分子结构硅烷 +水硅氧烷 -醇聚硅氧烷 高分子硅树脂网络图1硅烷、硅氧烷、聚硅氧烷反应生成硅树脂网络4有机硅微乳浓缩液的特点4.1优异的防水性SILRES® BS有机硅微乳液在施工后会在基材表层形成一层干燥的防水层。小分子的硅烷和硅氧烷具有优秀的渗透性，它完全渗透到底材内部，在毛细孔壁形成憎水的高分子硅树脂网络

8、。即使表面有细小的裂缝,雨水也不会从此进入,图2显示了有机硅微乳液优异的防水性。在涂过有机硅微乳液的灰砂砖裂缝上滴水,裂缝的宽度大约是1.5毫米,水滴也不会渗入裂缝内；而在未经涂刷有机硅微乳液的底材上，水滴立即渗入到缝隙内。表面成膜型底漆在初期具有一定的防水性，一旦底材出现裂纹，防水功能就会失效，雨水就会从此处进出，泛碱等危害也会随之发生。图2纯有机硅底漆防止裂缝渗水渗透深度试验：将涂刷过有机硅微乳液的灰砂砖,干燥7天,垂直剖开,断面浸水,憎水层不吸水,颜色为灰白色，无底漆渗入处吸水,颜色加深，渗透深度清晰可见。（如图3）图3浸水后的灰砂砖，憎水层不吸水4.2长期的防水性长期的防水性对外保温系

9、统十分关键,如果外保温系统发生了渗水,则保温隔热性能必然下降。有机硅底漆的防水性耐久性试验在灰砂砖上进行。用1份SILRES® BS 2100有机硅浓缩液加9份水稀释，涂刷在灰砂砖表面，干燥7天，根据欧洲标准EN1062-3测其吸水率，然后置于户外进行曝晒，分别在2年后，4年后，5年后，7年后测其吸水率，其吸水率仍然保持很低的吸水率，而与之对照的空白砖，始终保持极高的吸水率，由此可以说明，有机硅微乳液具有长期的防水性。（见图4）图4有机硅底漆具有长期的防水性4.3抗泛碱性抗泛碱性试验方法按照底漆标准JG/T210-2007规定方法进行。抗泛碱示意图如图5所示。图5抗泛碱试验示意图将S

10、ILRES® BS 2100有机硅浓缩液1：9兑水稀释，按照标准规定的要求涂刷在中密度纤维板上，在第6 天采用石蜡封边（两道）并在底漆表面刷涂按标准配制的铁兰溶液。在试验箱内放入2%的氢氧化钠溶液，然后将试板小心放入容器中，涂刷有铁蓝的底漆面向上，试验溶液浸没试板的高度应大于试板厚度的二分之一，确保在试验周期内试板底面均被试验溶液充分浸润。用符合GB/T 1910规定的密度为(0.045-0.051)kg/m2 的新闻纸将箱口覆盖并用胶带沿周边密封好。在规定的试验时间进行试验，试验结束后取出试板，试板应立放，保证试板通风并完全干燥，在标准6.2 条规定的试验环境下放置24h 后观察结

11、果。铁兰变色说明底漆已受到碱的侵蚀，铁兰不变色说明底漆抗碱性良好。涂有SILRES® BS 2100有机硅底漆的样板，在经过三天的试验后，无任何变化。在经过七天的试验后，仍然无任何变化；而普遍丙烯酸底漆经过三天的试验后，已出现泛碱。这说明有机硅底漆具有优异的抗泛碱性。底漆标准JG/T210-2007规定的要求是3天。（见图6）这样由于防水层阻止了雨水的渗入，墙体可以始终保持干燥，墙体内的碱和有害盐因没有水作载体，无法迁移到表面，泛碱的现象也不会发生了。左：试验3天后的有机硅底漆；右：试验3天后的普通底漆左：试验7天后的有机硅底漆；右：试验7天后的普通底漆图6抗泛碱试验后的样板4.4抗

12、盐析性纯有机硅底漆的抗盐析试验试验方法与抗泛碱试验类似。仅仅是把试验介质碱溶液改为盐溶液。在该试验中，用SILRES® BS 2100有机硅浓缩液配制的有机硅底漆通过10天的抗盐析试验，而底漆标准中规定的要求是通过6天试验即可，详见检测报告。4.5呼吸透气性JG149-2003规定了外保温系统防护层和饰面涂层一起其水蒸气湿流密度不小于0.85g/(m2.h)，这里水蒸气湿流密度指的就是透气性。涂料透气性差，涂料就容易起泡，开裂及脱落。如弹性涂料的起泡,主要原因是弹性涂料的透气性不好造成的。对于外保温系统,其透气性更为重要,因外保温自身的原因更容易导致墙体结露,结露造成的潮气必须得到释

13、放，否则易导致EIFS砂浆粘结力以及保温效能的下降，长期的潮湿导致墙体长霉,最后造成外保温系统的破坏.墙体中的湿度越高,导热系数越大,隔热效果越差。如果外墙面涂层具有透气性,那么只有其底漆也具有透气性,才能保证整个外保温系统具有透气性.普通丙烯酸底漆是靠封闭成膜来达到防水抗碱的,其透气性必然很差,这与外保温系统的要求是背道而驰的.有机硅底漆是通过形成憎水层来实现防水抗碱的,它不会堵塞底材的毛细孔,因此不会影响外保温系统的透气性。矿物建材本身的多孔性使其拥有较好的水蒸气透过性。这对于调节房间的湿度尤为重要，因为只有透气性建材才能吸收房屋内多余的湿气，或者当屋内空气太干燥时，通过建材散发水蒸气来平

14、衡湿度，这对保障人体居住的舒适度很有意义。因此与墙体相容的底漆和面漆必须不能对建筑材料的透气性产生不利影响。根据<<ISO7783-2建筑涂料水蒸气透过率的测定和分类>>可以测定不同底漆的透气阻力,透气阻力越小,说明其透气性越好.图7的试验数据表明纯有机硅底漆的透气阻力比普通底漆低得多.图7根据ISO7783-2测定不同底漆的透气阻力Sd值用涂有SILRES® BS 2100有机硅稀释液的灰砂砖制成的漏斗，可以充分证明有机硅底漆的防水透气性，水不会渗漏，而气体能反向通过。（参见图8）图8防水透气的漏斗4.6化学稳定性为了保持底漆长期的防护效果，底漆必须与面涂相

15、容，同时不受建材中的有害物质以及环境因素的影响。底漆的耐久性越好，整个涂层体系的寿命就越长。这就意味着长期的成本更经济。高质量的底漆与建筑材料内的碱性物质接触时，要具有抗水解稳定性，这至关重要。SILRES® BS 2100有机硅浓缩液在此方面具有显著的优势。其长链的烷基对碱性物质具有特殊的稳定性。下面的试验进一步证明了SILRES® BS 2100有机硅浓缩液的化学稳定性及耐久性。在水泥纤维板上涂刷SILRES® BS 2100的稀释液，干燥后，用UV-B紫外线照射1000小时，表面无褪色，无粉化，并且仍然有极好的憎水效果。另外将该底漆样板进行冻融循环试验（-2

16、0至+25，每隔4小时喷淋水一次），6次试验样板无任何变化（2）。4.7底材加固性能粉化和疏松的表面对涂料的附着极为不利.外墙涂料只有涂布在牢固结实的基材上才能发挥其功能.SILRES® BS 有机硅微乳液在加固底材上拥有特别出色的性能.对于疏松的底材而言,只能通过高渗透、高粘结性的底漆进行加固。最重要的是底漆要能渗透到基材内部，而不是成膜。SILRES® BS 2100有机硅微乳液兼具高效性与成本经济性的优势。凭借其优异的粘结性能，其加固的基材的重量达到其自身的60倍。4.8增强保温节能效果水具有很大的热量传导能力。一块含有4水份的砖通过蒸发大致会损失掉其50的热能。纯有

17、机硅底漆中含有的特殊分子结构可以有效地防止建筑物外部的湿气向内渗透，同时不妨碍内部的水蒸气向外扩散。通过涂抹这种涂料，可以降低墙体的湿度，从而减弱墙体的热能蒸发，并且能有效地减少热能传递过程中的损失。每平方米的潮湿砖块所造成的热能损失将造成每年每平方米的面积上多消耗12升的取暖用燃油。德国Fraunhofer建筑物理研究在Holzkirchen进行了混凝土表面涂抹上有机硅底漆的节能试验，测试发现可以在一年中平均降低13.1的能源消耗。在同一地点对全砖表面进行测试，在其表面涂抹该涂料后能节省能源36.4，其吸水系数w为0.1；而w为0.05时，甚至能节省能源39.7%。在汉诺威，由于降雨量较小，

18、通过使用有机硅底漆(w数值为0.05)，热能在全砖基底材料中传递的损失可以降低18.9，而在混凝土墙面材料中传递的热能损失可以降低6。不同的地区，在涂抹有机硅底漆后，节能效果不完全相同，但至少可以将房屋的整体能耗平均降低4.6（3）。4.9检测报告国家化学建筑材料测试中心（建工测试部）编号No：BEC-HJ-2007-P-356样品名称SILRES® BS 2100样品编号HJ-2007-P-356检测环境室温:23±2,相对湿度50±5%报告日期2007.10.23序号检测项目技术指标(外墙)检测结果单项评定I型II型1容器中的状态无硬块,搅拌后呈均匀状态无硬块,搅拌后呈均匀状态合格2施工性刷涂无障碍刷涂无障碍合格3低温稳定性不变质不变质合格4干燥时间(表干),h21合格5涂膜外观正常透明,正常合格6耐水性96h无异常