外墙乳胶漆耐候性研究

1、第0/卷第"期#)/年"月涂料工业*:<-C,>:-<D9<E9-FG+AB$0/!A$"HIJ$#)/王存军"，陈炳强"，张发爱#（"$中山市三和气雾有限公司技术中心，%#&#(；#$桂林工学院材化系，%")）!摘!要：采用天然曝晒和人工老化方法研究了各种纯丙乳液和硅丙乳液的耐候性，由该类乳液制备的不同*+,白色乳胶漆的耐候性，以及白色乳胶漆与各色色浆配制的浅色乳胶漆的耐候性。结果表明：硅丙乳液和核壳型纯丙乳液具有较好的耐候性，高*+,乳胶漆容易变色，炭黑和氧化铁系色浆适合于配制浅色外墙乳胶

2、漆，有机颜料色浆应用在外墙时应谨慎。关键词：乳胶漆；乳液；*+,；色浆；耐候性；外墙涂料)"4)%"4)0中图分类号：-./0)12!文献标识码：3!文章编号：)#%040"#（#)/）&#引#言乳胶漆性能优异、施工方便、对环境无污染，是目前国内外发展最快的建筑涂料品种。但是市场上乳胶漆质量参差不齐，有些涂有乳胶漆的建筑物在%年以上尚能保持满意的装饰效果，也有些工程涂装仅仅几个月就出现了褪色现象。究其原因，除部分是由于不当的施工方法以外，大多是乳胶漆所使用的原料所致。乳胶漆中所使用的原料主要是乳液、颜填料和助剂等，部分文献讨论了影响乳胶漆耐候性的因作者简介

3、：王存军（"(/#），男，工程师，从事合成树脂、外墙涂料研究工作。%化油处理得脂肪酸酯后，就可以在处理过程中，除去易产生副反应的杂质，再合成树脂，颜色可浅至""5"#6，可用于要求不高的白漆或浅色漆。如果将酸化油直接加入脱色剂，则脱色效果很不理想。!"!#白色氨基烘漆的耐候性将白氨基烘漆样板放置室外，在阳光充足地方自然曝晒，0个月后略有失光，无开裂。经分析，是树脂合成时金属催化剂所致，调整酯交换催化剂用量从)1(%7降至)1)%75)1)%#7后，失光现象大为缓解。然而酯交换剂用量也不是越少越好，因为当用量继续减少时，前期酯交换不充分，后期缩聚

4、反应无法正常进行，因此要平衡考虑。!"$#浅灰自干漆的表干问题在制漆过程中多次发现脂肪酸酯用于自干漆中表干问题较难解决，表干较慢，基本上当表干完成时（(8左右），实干已基本完成。这可能是由于树脂合成第一步酯交换时虽已将副产物馏出，但尚有微量脂肪酸酯未反应完全，而随着第二步反应进行溶于醇酸树脂中，难于挥发的少量脂肪酸酯在形成涂膜时，充当了外增塑剂，致使表干延缓。虽尝试继续将树脂合成第一步反应更加充分，以期加快表干，但效果不十分理想。收稿日期!#)%4")4")（修改稿）!"%#蓝色聚氨酯磁漆的性能将9:4)"与以往羟基醇酸树脂（如蓖麻油、蓖麻油酸

5、醇酸树脂）对比，分别与-;<4-=*加成物配（;><）和漆，用9:4)"制得的涂料其样板的鲜映性耐候性均很好，这主要是在合成树脂阶段添加的酯交换催化剂滞留于树脂中，对后来配漆>?与,>的交联起促进作用，使交联更加充分、高效。$#结#语用脂肪酸酯分别合成了短油度不干性醇酸树脂、羟基醇酸树脂及自干性醇酸树脂，并以此配制了白色氨基烘漆、蓝色聚氨酯磁漆及浅灰色自干漆。经性能检测基本符合行业标准，为拓展脂肪酸酯的应用进行了有益的尝试。参考文献"!姚蒙正，程侣柏，王家儒$精细化工产品合成原理=$北京：中国石化出版社，"(#$#!陈士杰$涂料工艺（

6、第三版上册）=$北京：化学工业出版社，"(2$王存军，等：外墙乳胶漆耐候性研究"#$%素，并以此制得了耐候性较好的乳胶漆。为了解决乳胶漆在使用中出现的褪色问题，需要对使用的原料进行耐候性测试，本文着重研究了各种类型乳液及其制备的不同&(的白色乳胶漆、以及这些白色乳胶漆与色浆配制的浅色乳胶漆的耐候性。$"结果与讨论$#!"乳液的影响为了提高乳液的耐候性、保色性和耐沾污性，乳液生产商采用了一系列先进的乳液合成技术如无皂乳液聚合和核壳乳液聚合技术，并开发了一些新的品种，如硅丙乳液、氟碳乳液等。硅丙乳液通过接枝有机硅从而提高了涂膜的保色、保光性。表0列出

7、了一些乳液的物理性能及其清漆耐候性测试结果。表$"外墙用乳液的物理性能及其清漆耐候性测试结果乳液类型乳液及其清漆膜性能)（纯丙）*（纯丙）(（纯丙）+（硅丙）固含量,-!H,IFJ<,I离子类型"1-氯化钙（0%C）耐候性（!"）51"/"6阴离子絮凝1360%6$105无皂少量絮凝1360%20501核壳交联结构少量絮凝1356%0$1"1阴离子少量絮凝13%1!"实验部分!#!"原料选用国内市场常用的纯丙乳液（)）、无皂纯丙乳、核壳型纯丙乳液（(）、硅丙乳液（+）、二氧化液（*）钛（金红石型）、重质碳酸钙

8、、助剂等。!#$"乳胶漆配制实验配方见表"。表!"实验配方!,-原料水丙二醇分散剂消泡剂润湿剂防腐剂二氧化钛重质碳酸钙乳液成膜助剂&7增稠剂水9:调节剂配方0配方$配方"（&(.%/-）（&(.$1-）（&(.01-）23103113"413013"541301315413"13""6310131$13113613%4132003$4$13813"23103113"413013"541301315413"13"0131&qu

9、ot;131%03113613%4132003$4$13813"13"!注：曝晒时间011%#1%#08011%#1/#"1表0显示%种乳液清漆膜经室外曝晒/1K，色差变化为).*L(L+。表明具有核壳结构粒子的纯丙乳液和硅丙乳液具有较好的耐候性。采用以上%种乳液按表"中配方"的配比制备了白色乳胶漆，表$列出了这%种白色乳胶漆经511C人工加速老化试验和样板经过"0个月（011%#1%#$10115#1%#$1）室外曝晒试验，涂膜粉化和色差)"的变化情况。表%"各种白色乳胶漆老化性能比较老化性能人工老化粉化,级（5

10、11C）变色（)"）)乳胶漆1%36*乳胶漆1%3/61/382(乳胶漆1$3811/3"6+乳胶漆1$306123%0!按照表"所示实验配方顺序依次加入水、助剂、颜填料，高速分散至细度合格，加入乳液、成膜助剂、增稠剂后加入9:调节剂至9:值为635。!#%"样板的制备按;*,<8"50011"制备。!#&"实验室加速曝晒（人工老化）采用美国)=>?公司的AB?=CBD#E#FB=BD耐候曝晒机，用氖弧灯作光源，涂料样板置于绕灯作水平旋转的圆筒内壁，间歇定时喷水于样板，以模拟日晒雨淋。!#"天然

11、曝晒在广东中山市曝晒，样板朝南。!#("颜色测定使用日本G7;)公司F(G#"多光源分光测色仪。室外曝晒粉化,级1（"0个月）变色（)"）/382!从表$中可以看出，乳液的耐候性、保色性对乳胶漆的耐候性具有很大的影响。由具有核壳交联结构的纯丙乳液和有机硅单体改性的硅丙乳液组成的乳胶漆具有较好的耐候性，色差变化较小，而在该实验条件下乳液类型对涂膜粉化影响不大。纯丙乳液以丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体为主，采用乳液聚合工艺而成。而硅丙乳液由于乙烯基有机硅单体与丙王存军，等：外墙乳胶漆耐候性研究烯酸酯单体共聚而成，有机硅单体中"#$键的键能大，使硅丙乳液

12、具较高的耐热性，又由于其结构中含有有机基团，因而又具有高分子化合物的韧性。在丙烯酸酯乳液结构中接枝一定数量的有机硅基团进行改性，使所得树脂能兼具两种树脂的优点，又能弥补各自的不足，更能适合外墙环境对涂料性能的要求，有机硅丙乳液具有更优良的耐候、耐光性、抗颜料粉化性，所以%乳胶漆在曝晒后色差变化较小。!"!#不同$%&的影响使用在上述配方基础上，通过调整配方的&(，以上)种乳液制备了白色乳胶漆，刷板后进行曝晒实验，实验结果见表)。表#各种白色乳胶漆曝晒结果曝晒结果),-&(6/-&(5/-&(粉化.级变色（)!）粉化.级变色（)!）粉化.级变色（

13、)!）*乳胶漆+乳胶漆(乳胶漆%乳胶漆/,012/20)6/20/4/,012/20)/205/,034/705/)04/20)5/70/)04/级，涂膜老化性能符合:+.;1,775/3。氧化铁系色浆和炭黑色浆加入白色乳胶漆中，天然曝晒35月后色差变化减少，表明这些色浆耐晒性优于金红石型二氧化钛，可以在外墙乳胶漆中使用。有机颜料组成的酞菁蓝、%&&红和单偶氮黄色浆加入白色乳胶漆中，天然曝晒35月色差变化大于白色乳胶漆，因此这些色浆在乳胶漆中应谨慎使用。而单偶氮红色浆配成的浅红色漆，35个月的色差变化为3)<4/，远远大于白色乳胶漆，可见它不适于应用在浅色乳胶漆中。表)#

14、着色样板经天然曝晒和人工老化结果对比颜色白色浅红浅灰浅绿奶黄浅蓝浅红浅黄浅红铁红炭黑酞蓝、铁黄铁黄酞菁蓝%&&红（双吡咯8吡咯）单偶氮黄单偶氮红白漆中加入/07-（质量分数）色浆5（57/9）天然曝晒35月人工老化20)560246014)06/)024,0)5,02540/43)04/333333335/!注：实验时间5/)8/)86/5/78/)86/由表)可见，不同&(乳胶漆室外曝晒后均未低粉化，从变色结果看高&(的乳胶漆容易变色，&(的乳胶漆变色较小，这说明乳液含量高，耐候性好。同时也再一次验证了具有核壳交联结构的纯丙乳液和硅丙乳液具有较高的耐候

15、性。(乳胶漆所用的乳液由于引入了特种功能基团，所以白色漆曝晒后的变色结果基本与硅丙乳液基本一致。!"(#着色颜料的影响外用乳胶漆中通常采用金红石型二氧化钛作为白色颜料，然后添加各种着色颜料浆制成各色涂料。着色颜料或颜料浆可赋予乳胶漆各种色彩，增加涂料的机械性能，它对涂料的耐候性影响很大。外墙乳胶漆暴露于太阳光下，要求在一定时间内涂膜不变色、不褪色，因此选择的颜料或颜料浆应具有保持色泽稳定的耐候性能。用硅丙乳液%制备的&(为),-的乳胶漆作为标准白漆，选择了耐候性较好的外用颜料色浆配成浅色漆，进行了人工老化和天然曝晒实验，结果见表7。从表7结果可见，以上色浆加入量较少（/07-

16、）时，天然曝晒35个月和人工老化57/9后涂膜均不起泡，不剥落，变色为3级（单偶氮红为5级），粉化为/!注：30实验时间5/)8/)86/5/78/)86/；50人工老化在国民淀粉化学公司室验室进行。(#结#语（3）核壳型纯丙乳液和硅丙乳液组成的乳胶漆具有较好的耐候性，清漆和色漆曝晒后色差变化较小，同时在该实验条件下乳液类型对涂膜粉化影响不大。（5）高&(乳胶漆容易变色，低&(乳胶漆变色较小，说明乳液含量高，耐候性好。（6）氧化铁系色浆和炭黑色浆加入白色乳胶漆中，提高了白色乳胶漆的耐候性；酞菁蓝、%&&红和单偶氮黄色浆加入白色乳胶漆中，降低了白色乳胶漆的耐候性；单偶氮红色浆不适