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随着人们生活水平的日益提高, 人们对自身居住的环境要求也越来越高, 由此对装饰用的外墙涂料质量提出了更高的要求。目前国际发达国家, 采用高档型外墙涂料占85%,外墙涂料占涂料消耗总量的40% ~ 60%左右。而我国外墙涂料仅占建筑外墙装饰材料的15%, 而且质量档次偏低, 目前, 国内外墙涂料有向着高耐沾污性、高稳定性、水性化方向发展的趋势 , 随着国家对玻璃幕墙、墙面砖等建筑用材料的限制, 高质量的纳米复合建筑外墙涂料将具有广阔的市场前景 。纳米S iO2 由于具有较大的比表面积及其表面氢键短时间内重组网络结构的特点, 因而在改性外墙涂料方面具有很好的效果, 试验结果表明, 纳米S iO2 改性外墙涂料在稳定性、抗沾污性、触变性、光泽度、附着力等方面具有较好的改性性能。
1 实验部分
将按不同组合配比的纳米S iO2经预处理后加入到聚丙烯酸酯外墙涂料中进行改性, 以提高涂料的整体综合性能,改性涂料配方如表1, 涂料中所用的填料主要是碳酸钙, 煅烧高岭土粉等。
2 纳米SiO2 对涂料性能的影响
2. 1涂料的稳定性
涂料稳定性评价方法: 将25mL涂料注入柱塞量筒中, 放于恒温干燥箱中恒温存放, 冷却, 通过观察涂料上方析出清水的量来分析涂料的稳定性。纳米S iO2 的用量对涂料的稳定性具有一定的影响, 其影响见表2, 析水量越少, 稳定性越好。
由表2可以看出随SiO2 的用量逐渐增多, 析水量逐渐减少, 后又逐渐增多, 这主要是由于增加纳米S iO2 的用量, 涂料体系中的网状结构增加, 致密性加强, 絮凝的可能性减小,析水量减小, 稳定性增强, 当纳米SiO2 用量到一定的临界点后, 再继续增加纳米粒子的用量, 纳米粒子容易发生团聚、沉淀等现象, 从而影响涂料的稳定性能。
2. 2对涂膜附着力的影响
按JC /T423- 91《水溶性外墙涂料》划格法, 用制得的纳米S iO2 涂料涂抹于板材上, 在700W 紫外灯照射下成膜, 测试不同纳米S iO2添加量对外墙涂料涂膜附着力的影响, 其结果见表3。纳米S iO2 的用量逐渐增多, 纳米S iO2 使涂料内网络结构逐渐紧密, 涂膜附着力逐渐增强; 但S iO2 的量增大到一定程度后, 纳米S iO2 因过量而出现沉降现象, 从而降低涂膜的附着力。
2. 3对涂膜光泽度的影响
按GB1743《漆膜光泽测定法》采用GZ 一II 型光泽计( 由上海涂料工业机修厂生产)测定涂膜光泽度, 其结果如表4。当不加纳米SiO2 时, 涂膜为均相体系, 光泽度最高, 当加入少量S iO2 时, 树脂变为有机一无机非均相体系, 光泽度下降很大, 之后随S iO2 的量不断增加, 光泽度又不断增大, 当S iO2 的含量达6%时, 再增大S iO2 的量, 光泽度又会下降, 这主要是因为增加S iO2 的量, 体系逐渐形成均相的无机- 有机体系, 达到最佳点后, 过量的S iO2又会出现团聚现象而使光泽度下降。
2. 4涂层抗沾污性
按GB /T1761- 79( 88) 《漆膜抗沾污性测定法》测定涂层抗沾污性, 其结果如表5。涂层内由于存在气泡、毛细孔等缺陷, 而使脏物易被吸附于涂膜中, 当加入S iO2 纳米粒子时, 纳米粒子可以填充气泡, 毛细孔缺陷增加涂层的致密性,使涂层变成相对比较完整的膜, 脏物不易吸附, 当纳米SiO2添加量大于6%时, 对抗沾污性影响不很明显。
2. 5涂层耐碱性, 耐洗刷性, 耐水性
按GB /T9265- 88《涂层耐碱性的测定》方法测定耐碱性, 按GB /T9266- 885涂层耐洗刷性的测定6, GB /T1733 -93《漆膜耐水性测定法》测定涂层耐洗刷性和耐水性, 测定结果如表6。由表6可知, 涂层的耐碱性, 耐洗刷性, 耐水性在S iO2用量为6%左右时都有一个较大变化, 对外墙涂料性能改进具有显著的效果。
2. 6涂料触变指数
外部剪切力能使纳米粒子表面作用力不强的氢键断裂,而一旦外部剪切力消失, 纳米粒子表面氢键又会迅速形成,使其结构重组, 此种性质称为的“ 触变性”, 纳米粒子的触变性能使涂料不分层具有触变性, 提高涂层的抗沾污性, 附着力和稳定力, 纳米SiO2 的用量对涂料触变性具有一定的影响( 如表7) 。触变指数是用TI 指数来表示的, 指数数值越大, 则触变性越大, 反之而越小。
实验表明, 涂料的触变指数为3. 8左右为宜, 在此范围能有效地控制涂料施工中的飞溅, 流平性和流挂现象, 如触变指数过大, 虽然因触变性增大而使稳定性增加, 但由于过大的触变性使流平性变差。
3 结论
纳米S iO2 材料由于其结构的特殊性, 对聚丙烯酸酯外墙涂料的综合性能具有明显的改进作用。8% 纳米S iO2 添加量能明显改善涂膜的附着力, 光泽度, 提高涂层的耐水、耐碱、耐洗刷性; 纳米S iO2 由于其氢键网状结构的致密性, 能有效地改善涂料的稳定性和触变性能, 能控制施工过程中的飞溅、流挂现象, 同时由于纳米S iO2 材料结构的复杂性, 纳米S iO2 改性外墙涂料的实际作用, 仍有许多的问题需要研究和探讨。
