目前,建筑节能是国家节能工作的重要组成部分,建设部于2000 年颁布了《民用建筑节能管理规定》,为了贯彻执行这一规定,目前对新建筑和现有建筑普遍推行“外墙外保温工程技术”,由于保温层密度轻,强度低,接头多,外形尺寸稳定性差,在遇到环境温度和湿度变化时,保温层的体积变化较大,极易造成保温层开裂,继而引发饰面层出现裂缝,使得外墙保温效果大大降低。因此,研制一种具有适宜的黏结强度、优良的抗开裂性能、并与外保温系统配套的弹性乳胶漆是十分必要的。
1 原材料的选择
1.1 基料
采用美国罗门哈斯公司生产的Primal-2468 弹性乳液和AC-261 纯丙乳液。
1.2 功能性填料
粉煤灰漂珠:粉煤灰漂珠为外表光滑的空心球状,壁薄质轻,通常呈银白色、银灰色和棕色。本试验所用的粉煤灰漂珠是在华能(南通) 电厂排放的Ⅰ级粉煤灰,通过浮选法选取的粉煤灰漂珠,烘干后经测试,它的化学组成和基本性能见表1 ~ 2。
工程上使用保温材料一般要求其导热系数不大于0.23 W/(m·K)-1,而粉煤灰漂珠的导热系数远小于0.23 W/(m·K)-1,所以认为粉煤灰漂珠具有非常好的保温隔热性能,完全可以取代目前生产保温隔热乳胶漆中所使用价格昂贵的玻璃空心微珠。
1.3 其他填料
其他填料:滑石粉:市售,规格700 目;重钙粉:市售,规格700 目
1.4 颜料镇江钛白粉有限公司生产的R-940 钛白粉。
1.5 助剂
助剂:润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、氨水、丙二醇、十二醇酯。
2 保温隔热弹性腻子的配制
2.1 基本配方
在弹性乳液和助剂用量不变的情况下,选择不同掺入量的粉煤灰漂珠(其他填料也相应地增减,但保持总固含量不变),对所制得弹性乳胶漆导热系数进行测试,检测结果见表3。
可见,随着粉煤灰漂珠掺入量的增加,腻子的导热系数降低,也就是腻子的保温性能随着粉煤灰漂珠掺入量的增加而提高,根据工程用保温材料的选用原则:导热系数不大于0.23 W/(m·K)-1,考虑弹性乳胶漆的施工性能(随着粉煤灰漂珠掺入量的增加,弹性乳胶漆的黏度变大,黏度太高会影响施工),所以在配方中确定粉煤灰漂珠掺入量为15%~ 20%。弹性乳液是弹性乳胶漆的主要成膜物质,弹性乳液的品种和用量是决定漆膜物理化学性能的主要因素,当弹性乳胶漆涂刷到墙面上以后,只有弹性乳液具有优良的弹性,漆膜才能展示出其延伸率及回弹性。因此,乳液品种和用量的确定至关重要。美国罗门哈斯生产的弹性乳液Primal-2468,具有优异的断裂延伸率、抗拉强度、耐水抗渗性和耐久性。以弹性乳液Primal-2468 为基础的乳胶漆,其漆膜具有“即时复”的弹性和优良的伸长率,这些性能能适应基层表面上的“活”裂纹的运动,使基层避免破裂。弹性乳胶漆的延伸率随弹性乳液加入量的增加而提高,在满足弹性乳胶漆断裂伸长率要求的基础上,为了改善弹性乳胶漆的耐沾污性,本产品把弹性乳液和普通乳液混合使用,经过试验确定弹性乳液加入量为35%,普通乳液加入量为10%。经试验研究确定建筑外墙用保温隔热弹性腻子的基本配方见表4。
2.2 制备工艺
由于空心状功能性填料不能高速搅拌,以免破坏其空心结构,因此粉煤灰漂珠必须在其他填料高速搅拌均匀后加入。在搅拌器中加入水、弹性乳液Primal-2468(总量一半)、润湿剂、分散剂、丙二醇、十二醇酯、1/2 消泡剂、防腐剂,拌均匀后加入钛白粉、滑石粉、重钙高速分散20 min,然后加入粉煤灰漂珠慢速搅拌20 min,加入1/2 消泡剂、成膜助剂、弹性乳液、纯丙乳液、氨水、增稠剂,经搅拌均匀到一定黏度后,进行计量包装。
2.3 产品性能指标
根据JG/T 172—2005《弹性建筑涂料》行业标准进行检测,结果见表5。
3 结果与讨论
3.1 弹性乳液的选择
弹性乳胶漆在干燥成膜后所形成的漆膜是由弹性乳液、填料和助剂所组成的复合材料,只有乳液具有弹性,由其形成的漆膜才会有弹性。Tg 是乳液的特征指标,当乳液在其Tg 以下时没有弹性,只有在Tg 以上时才有弹性。弹性乳胶漆在使用期间,随着温度的变化,尤其在冬季,气温较低,在使用温度较低的情况下,弹性乳胶漆需要保持良好的弹性,这就要求配制弹性乳胶漆的弹性乳液Tg 较低。另外,弹性乳胶漆的乳液用量较高,用水量较少,填料较难分散。Primal-2468 弹性乳液Tg为-20 ℃,并且能在高剪切条件下乳液性能稳定,也就是说能够代替水分散填料,因此,在生产弹性乳胶漆时,水和弹性乳液可以同时加入。
3.2 功能性填料的制取
由于粉煤灰中含有的漂珠通常有部分会表面破损,在使用时,表面有破损的漂珠内部容易进入水分,根据相关资料,水的导热系数为0.58 W/(m·K)-1,空气的导热系数为0.029 W/(m·K)-1。因此,当粉煤灰漂珠中进入水分后,漂珠的导热系数增大,保温隔热效果降低,所以在生产保温隔热弹性乳胶漆时,应选用表面无破损的漂珠。目前粉煤灰漂珠是从火力发电厂排放的粉煤灰中通过浮选法制取的,浮选法包括干法和湿法,由于干法制取的漂珠含有表面破损的漂珠,因此,生产保温隔热弹性腻子所用的漂珠应采用湿法生产。
3.3 弹性乳胶漆颜色的选择
保温隔热弹性乳胶漆作为一种与外保温体系配套的产品,通常用在外墙外保温饰面层。夏天温度高,辐射热大,涂层颜色影响大。冬天温度低,辐射热小,涂层颜色影响小。因此,外墙外保温饰面层的颜色选择应该以夏天隔热为主。由于深颜色比浅颜色更容易吸收热量,加上保温层良好的隔热性能使热量积聚在保温层表面难以散发,从而导致深颜色的保温体系基层的表面温度更高,这对于乳胶漆、腻子的老化破坏作用程度比浅颜色基层要严重得多。所以,保温隔热弹性乳胶漆的颜色应该以浅颜色为主。
3.4 保温隔热弹性腻子施工中应注意的问题
为了保证弹性乳胶漆与基层有较强的黏结强度,基层应符合下列要求才可施工:平整、清洁、不掉粉、不起砂、不空鼓、无剥离、无油污、无浮灰、无明显的凹坑。在符合要求的基层上刷涂1 遍抗碱封闭底漆,并且施工温度在5 ℃以上,可以采用滚涂、刷涂、喷涂等施工方法,把产品充分搅拌均匀后,直接涂装于建筑物基层表面。弹性乳胶漆遮盖墙面裂纹的宽度与其漆膜的厚度有关,通常干漆膜越厚,弹性越好,漆膜厚度越薄,弹性越差。为了达到比较理想的遮盖裂缝能力,涂装时要注意保证弹性乳胶漆的涂膜厚度,一般涂装2 遍,待第1遍干燥后,再进行第2 遍施工。
4 结语
本文所研制的保温隔热弹性乳胶漆,作为一种与外保温体系配套的产品,除满足普通乳胶漆的性能外,其漆膜还具有一定的柔性变形能力,即弹性,以缓和从基层传递来的变形影响,起到良好的防裂作用。同时,由于采用了从工业废渣中提炼的粉煤灰漂珠作为功能性填料,使得漆膜具有良好的保温隔热功能,与外墙外保温系统有优良的相容性和协同增效性。