外墙涂料的耐候保色性和抗沾污力

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　　建筑涂料作为新型建材产品中的主要类别之一，具有独特的优势：首先，从装饰功能来看，建筑涂料色彩绚丽、多姿多彩的装饰效果，符合当今人们个性化的追求。其次，它容易更新且成本较低，人们可以很方便地重新涂饰，满足建筑外装饰长久长新的需要；再次，从施工来考虑，建筑涂料能方便、快捷地涂覆在建筑物上，施工效率高，无安全隐患。
　　外墙涂料作为外保温系统中的重要组成部分，因其独特的优势，具有巨大的发展空间。但外墙涂料要在外墙装饰中唱主角，还面临着巨大的考验，必须具有较高的耐久性，才能适应当前建筑技术发展的需求，即要求涂料的饰面装饰效果不随时间的流逝而很快下降，要能够抵御外界各种污染，这就要求外墙涂料具有高耐候保色性和高抗沾污能力，这也成为外墙涂料发展的一个重要方向。
　　耐候保色性
　　外墙涂料长期暴露于户外，受到风吹、雨淋和日晒，经过一段时间后，饰面的外观会发生粉化、变色、褪色、失光等现象。目前，国家对高性能外墙涂料的耐候保色要求一般是8-10年以上，但国内涂料企业生产的产品很多不能达到这么高的要求。涂膜的粉化、褪色和变色与涂料的基料和颜料有着密切的联系。
　　基料与耐候保色性
　　基料对涂料的性能起着决定性的作用。外墙饰面受紫外线、日晒及雨水的作用会逐级劣化，其中紫外线的影响最大。它能使基料聚合物发生化学反应而变质。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成分，受到紫外线照射后，很容易发生主链断裂、分子间交联或降解反应。
　　这样基料中聚合物因交联或降解会引起涂膜物性的变化：分子间交联会使延伸性降低，而主链断裂会降低涂膜的强度，最终导致外墙涂料的泛黄或粉化。在配制高性能外墙涂料时应注意选择耐候性优异的乳液作为基料。硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前发展最快、最具开发前景的涂料基料品种。这些基料聚合物分子间较高的化学键能和特殊的分子结构决定了它们具有优异的抗老化性能，有的抗老化性能达到20年以上，完全能够满足高性能外墙涂料对基料耐候性的要求。此外，乳液的耐候性还跟乳液中乳液颗粒的尺寸和乳化体系紧密相关。乳液颗粒越细，所形成的涂膜越完善，其耐候性相应地也较优良。在乳液中加入一定量的紫外线吸收剂，可以减少紫外线对涂膜的损伤。
　　颜料和耐候保色性
　　涂料的涂膜主要由基料聚合物和颜(填)料构成。因此这两种主要物质的种类和比率决定着涂膜的结构和物性。在涂料配方中，若颜料体积浓度(PVC)低于临界PVC，颜料粒子就分散在基料聚合物中形成“海—岛”结构；但如果PVC超过临界PVC，基料聚合物就不能将颜料粒子间的空隙完全充满，颜料粒子松散堆积，其间出现空隙，涂膜的耐洗刷性、耐污染、耐候性急剧下降。同类乳液品种PVC越低，光泽越高，耐候性、保色性越差。所以，在配制高性能外墙涂料时应严格控制颜料体积浓度尽量小于临界PVC，保证涂膜的完整。
　　颜料的主要作用就是使涂膜具有一定的遮盖力和呈现不同的色彩，因此要使涂膜具有优异的耐候性，颜料就需具有较好的遮盖力和着色力、较高的分散度、鲜明的颜色以及对光的稳定性等。耐候性优异的白色颜料不仅自身的颜色始终如一，而且能吸收大量紫外线，减轻紫外线对基料或其他彩色颜料的破坏作用，提高涂膜的耐候保色性。白色颜料中应用最广、效果最好的是金红石型钛白粉。
　　彩色颜料中无机和有机颜料均在使用，但从涂膜的耐候性能考虑，一般使用无机颜料比较适合。无机颜料的耐光性和耐候性一般优于有机颜料，目前在外墙涂料中主要采用耐候性优异的铁系颜料。
　　另外，在高性能涂料中应尽量避免使用易粉化的填料，而使用具有较好耐候性及酸碱稳定性的填料。应用效果较好的有沉淀硫酸钡、石英粉、云母粉和硅灰石粉等。
　　耐污染性
　　我国工业烟气、粉尘和汽车尾气排放超标严重，空气中的粉尘含量高，而且人均绿地面积较少。因此，高耐污染性的外墙涂料对适应这种特殊的环境具有极其重要的现实意义。
　　高耐污染性是外墙涂料十分重要的性能指标。外墙涂料发展缓慢，一个重要的原因就是涂层的耐污染性不理想，效果不能持久。因此，高性能外墙涂料需要解决的一个重要问题就是设法提高涂层的抗沾污性，使涂层对污染介质有抵御能力。涂料抗沾污性能不良的原因主要有：涂料配制过程中一般都要使用乳化剂和各种助剂，随着时间的推移，涂层中的这些低分子物质会挥发，使涂层中留有大量的孔隙。就微观结构而言，与溶剂型涂料相比较，乳胶涂料涂层含有大量的微孔，且表面比较粗糙，呈现出凹凸不平。
　　大气中的尘埃在重力的作用下容易沉积，对涂层色彩形成不同程度的遮盖。下雨时，尘埃随同雨水在毛细作用下侵入涂层，水分蒸发后，尘埃微粒继续留存于微孔内，这将会对涂膜的装饰效果产生严重的影响。
　　因此，提高涂膜的致密度是解决沾污性问题的一个重要途径。
　　1、在涂料中添加纳米级SiO2可以提高涂膜的硬度，从而大幅度提高抗沾污能力。
　　2、基料中的有机高分子链的结构决定了高分子乳液涂膜容易产生静电积累，从而产生静电吸附，尘埃微粒容易吸附于涂层的表面，影响涂料的装饰效果，在乳液高分子链中引进一些离子型无机的价键可以提高导电性能，避免静电吸附对涂层的污染。
　　3、由于涂层高温返黏、易沾尘，造成装饰效果降低。为了改进乳液的高温回黏，近几年发展起来的硅丙乳液具有极高的耐沾污性，反射率下降为3%-4%。
　　另外，硅和氟树脂改性乳液由于其表面张力低，斥水性好，具有荷叶效应。因此也具有良好的耐沾污性。
　　涂料耐久性与施工关系
　　严格地说，涂料只是一个半成品，它最终的目的是涂装于建筑物表面，对建筑物起装饰和保护作用。因此，施工后干燥成膜的涂层才是成品。即涂料耐久性的发挥与其配套的施工技术有密切的关系，为了获得满意而长期的涂饰效果，就必须对涂料的施工进行严格地监测。
　　通常由于外墙涂料施工方法不当引起的涂装缺陷主要有掉粉、起皮、泛碱、脱落等。为了避免这些质量缺陷的出现，应严格按照涂料施工工程规范进行施工。对于水泥基层来说应特别注意控制水分和碱度。按规定施涂乳液型涂料的基层含水率不得大于10%；混凝土基层材料养护龄期应在28天以上，水泥砂浆抹灰应在14天以上，基层的pH控制在l0以下；施工前应清除表面的浮尘、油污等，保持基层表面良好的清洁度；在涂装多孔性底材前应涂刷一层乳胶型或溶液型封闭底漆，避免底材对涂料的吸入不均，造成发花。
　　涂料的耐久性是一项综合性指标，不仅包含涂层抵御气候变化的能力，而且还应保证在一定时间内涂层的装饰效果。涂层的耐候性可以通过天然暴晒或人工加速老化的方法来确定。天然暴晒是将试样置于实际的气候环境中，其试验结果较为准确。但试验周期长，成本高。因此一般采用人工加速老化的方法评价涂料的耐候性。人工加速老化是模拟气候环境，对涂层进行紫外线照射、淋雨、加热等处理。
　　涂膜经过一段时间的人工加速老化后，其表面的状态(颜色变化、剥落、裂纹、起泡)作为评价耐候性的指标。目前，涂料的装饰效果主要由涂层耐沾污性确定。以一定量的污染介质涂刷于涂膜的表面，干后用水冲冼，经规定循环后，测定涂层反射系数的下降率，以此表示涂层的耐沾污性。反射系数下降率越小，涂膜的耐沾污性越好，相应的装饰效果也越理想。
　　涂料耐久性是涂料多项性能的集中表现，它不仅取决于涂料本身的质量(内因)，而且受制于施工技术水平(外因)。因此，在高性能外墙涂料的开发和研制中应考虑以下几个方面。
　　1、注意各种原材料的优选和开发。硅丙、氟碳分子链较高的键能和特殊的分子结构决定了它们对外界环境具有极高的稳定性，因此这两种乳液成为近期研究和应用的热点。
　　2、在涂料中加入纳米材料。纳米材料的特殊结构和特性会使涂料的许多性能(耐候性、耐污染性)产生“质”的飞跃。目前国外和国内许多涂料厂已经推出硅纳米结构改性丙烯酸自清洁型外墙涂料。
　　3、进取合理、精细的施工操作，加强施工监督。
　　综上所述，只有从材料的选择到施工的验收每一步都进行严格控制，外墙涂料涂膜才能经受实际使用环境的长期考验。

hippo

“在涂料中添加纳米级SiO2可以提高涂膜的硬度，从而大幅度提高抗沾污能力”这句话说的太轻松了，究竟怎样引入纳米SiO2是关键，听说有经纳米SiO2改性的乳液

hubo

漆膜的粉化金属氧化物的影响可能更大
特别注意纳米材料的光催化性

hippo

纳米材料的光催化性可能导致漆膜过早老化哦