外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响_何阳.pdf

2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 17 外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响 外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响 何 阳（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）摘 要：摘 要：收集了外墙真石漆的舆论情况，根据外墙真石漆的配方，分析影响外墙真石漆初期耐水性能的影响。同时采购市面上销售的几种价格层次的外墙真石漆进行调研，分析初期耐水后对粘结强度的影响。关键词：关键词：外墙真石漆；初期耐水；粘结强度 引 言 引 言 近年来，我国建筑外墙装饰材料不断的更新换代，主要分为以下几类：装饰石材、玻璃幕墙、外墙饰面砖、铝塑板等。这些外墙装饰材料在应用过程中普遍存在着各种各样的问题。随着外墙真石漆的推广应用，凭借其优良的特点逐渐取代了传统外墙装饰材料。外墙真石漆与花岗岩天然石材饰面材料相比，在达到几乎相同的装饰纹理效果的情况下，具有以下优点：1、外墙真石漆的成本相当于天然石材饰面材料的 1/4 左右；2、外墙真石漆的施工相较于天然石材饰面材料的施工简单；3、可选款式多样，满足不同设计风格要求；4、普通天然石材本身自重大，会使墙体承重增加，而外墙真石漆自重小，在安全性上优于天然石材装饰品；5、部分花岗岩石材还会释放出微量的放射性元素，对人体健康有一定危害；6、外墙真石漆不仅可以应用于水泥墙，还可应用在外墙保温体系、石棉板等各种基材上。以真石漆、仿石漆、岩彩漆为例的饰面灵活多样、色彩丰富等特点的建筑外墙涂料成了建筑装饰行业的主打材料。1 外墙真石漆的产品概况 1 外墙真石漆的产品概况 外墙真石漆的中间层（主材）为真石漆最重要的组成部分，中间层的组成成分为：（1）骨料：真石漆中骨料为最主要组成组分之一，对涂层性能起关键作用。主要采用天然彩砂如汉白玉、大理石、花岗岩等石料。也可使用人造彩砂、天然彩砂和人造彩砂混合的彩色骨料，可以使真石漆的色彩更加丰富立体，同时还能大大节约生产成本。（2）乳液：乳液是真石漆的另一个主要组分，乳液的使用直接决定；真石漆的性能，其质量的优劣影响着真石漆漆膜硬度、粘结强度、耐水性、耐碱性、干燥时间等重要技术指标。常见乳液主要有：苯丙乳液、纯丙弹性乳液、硅丙乳液、改性丙烯酸真石漆乳液；（3）成膜助剂：为了保证涂膜不会太软，希望乳液的 Tg 温度尽可能地高，这样涂膜的性能就比较好，但是高性能的产品可能成膜的温度也较低，为了平衡之间的关系需要使用成膜助剂。同时成膜助剂的选择和加量大小很大程度上直接影响了乳液的耐水性，加量少会导致乳液不完全成膜，造成真石漆耐水性差。过量则有可能使涂层发软；（4）其余助剂：湿润分散剂：湿润剂增强真石漆表面亲液性，提高机械研磨效率，分散剂保证骨料均匀地分布；增稠剂：通过增稠剂调节流变性，提高体系黏度，改善贮存稳定性；消泡剂：是一种表面活性剂，在空气/液界面处发挥作用，能消除真石漆生产和施工过程中所产生的泡沫；防霉剂：为使真石漆的性能更加稳定，施工更加美观，需要适量添加防霉剂，防止真石漆受到外界环境的影响。图 1 外墙真石漆的涂膜结构 图 1 外墙真石漆的涂膜结构 真石漆成膜机理和普通乳胶漆一样，需要经过一个分散的颜料颗粒与聚合物 颗粒相互结合成为一个整体的过程。乳液微粒在乳胶涂料中因双电层及屏蔽稳定 作用保持分散状态，涂料施工过程中，因水分挥发而相互靠近，达到密集的充填 状态，当接近某一个程度时，高聚合物微粒表面所吸附的保护层被破坏，暴露出 的微粒紧紧挤在一起，直到达到毛细管径一般大小时，聚合物微粒的分散稳定斥 力抵不过毛细管压力，微粒变形，聚合物界面分子链相互扩散渗透并且缠绕，使涂膜性能进一步提高，形成具有一定性能的连续膜。此阶段除了水分的缓慢挥发外，还有成膜助剂的挥发。成膜助剂在此阶段初期是挥发控制，随后是扩散控制，当周围环境与基层温度开始高于乳胶漆的最低成膜温度时，乳胶体系水分挥发干燥成膜。涂膜由固体聚合物、颜填料、部分残留专用助剂和气体共同组成了一个多相体系。1 目前市面上销售的外墙真石漆，厂家为了控制成本，使DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.04818 何 阳：外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响 用耐水性较差的苯丙乳液，且乳液固含量一降再降。行业内也尚无统一性的外墙真石漆用乳液特定的选材规范，多是依赖乳液厂商的推荐方案进行配比。这就导致了在实际施工过程中，真石漆易出现色差，发白，起泡等漆膜病态问题。我国南方地区常年多雨，在施工过程容易遇到雨天，外墙真石漆施工后的 24h，涂层外观容易形成鼓泡等涂层病态的现象，使其的装饰效果大大下降，与其本身的装饰特性背道而驰（见图 1）。同时，随着雨水的冲刷，会导致外墙真石漆的粘结强度下降，最终在重力的影响下，出现大面积脱落，若是在高层建筑上脱落，造成高空坠物的情况，使人民人身安全受到极大威胁（见图 2-图 4）。如果发现上述病态现象，则需对涂层进行修补，目前真石漆施工的综合单价约为 77.35 元/，修补前还需对基材重新打磨处理，目前市场墙面打磨价格约为 1012 元/，若大面积修补，造成的经济损失将数额巨大。图 2 浙江地区某楼盘交房前外墙真石漆大规模脱落 图 2 浙江地区某楼盘交房前外墙真石漆大规模脱落 作为第三方检测机构，也常收到消费者对此情况的咨询和投诉，但由于目前该领域所使用的行业标准中无此项目的判定依据，故而常常无法为消费者解决此类问题。为此，本文针对目前没有考察外墙真石漆初期耐水性能的试验方法进行研究，建立了一种外墙真石漆的初期耐水性能试验方法，并对市面上五种价格层次的外墙真石漆进行了探索。2 实验部分 2 实验部分 2.1 主要设备及基材 拉拔试验机，LBY-，北京天誉科技有限公司；摩尔实验室超纯水器，MOLUV-SUN60，上海摩勒科学仪器有限公司；真空干燥箱，DZF-6090。上海精宏实验设备有限公司；电子天平，LE204E/02/0.1mg/220g，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；无石棉纤维水泥板，NAF H V 级，标格达精密仪器（广州）有限公司；砂浆块，70mm70mm20mm，标格达精密仪器（广州）有限公司。2.2 试验用样品 笔者选择了市面上五种价格层次的外墙真石漆，对外墙真石漆的初期耐水后的粘结强度进行测试，对外墙真石漆的初期耐水后对粘结强度的影响进行了探索。3.3 试样制备 试验用基材采用符合 JC/T412.1-2006 中 NAF H V 级板（厚度为 4mm6mm）的无石棉纤维水泥板，其表面处理胺GB/T 9271-2008 中 10.2 的规定进行，试板尺寸为 150mm70mm6mm；按 JG/T 157-2009 中 6.3.2 的规定制备的砂浆块，砂浆块成型面平整，无凹坑、孔洞、缺角、缺边，用 0号干磨砂纸将成型面打磨平整，除去表面浮尘，砂浆块尺寸为 70mm70mm20mm。在处理后的基材上施涂一道配套用底漆，间隔 2h 后，用 2mm 形框施涂 2mm 厚主涂料（外墙真石漆），在温度 23，湿度 50%的标准状态下养护。2.3 初期耐水时间的选择 表 1 五种外墙真石漆 6h 干燥情况 表 1 五种外墙真石漆 6h 干燥情况 试样编号 1#2#3#4#5#样品一 6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）样品二 6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）样品三 6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）样品四 6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）样品五 6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）6h（未实干）表 2 五种外墙真石漆 12h 干燥情况 表 2 五种外墙真石漆 12h 干燥情况 试样编号 1#2#3#4#5#样品一 12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（已实干）12h（未实干）样品二 12h（已实干）12h（已实干）12h（已实干）12h（已实干）12h（已实干）何 阳：外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响 19 样品三 12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）样品四 12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）样品五 12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）12h（未实干）表 3 五种外墙真石漆 24h 干燥情况 表 3 五种外墙真石漆 24h 干燥情况 试样编号 1#2#3#4#5#样品一 24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）样品二 24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）样品三 24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）样品四 24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）样品五 24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）24h（已实干）采用 GB/T 1728-2020漆膜、腻子膜干燥时间测定法中的干燥时间甲法进行测定，分别在试件养护 6h、12h、24h后，采用丙法（刀片法），用医用手术刀在试板上切透漆膜，观察内部有无黏着现象，漆膜达到实干状态。五种真石漆的实干时间见表 1、表 2、表 3。由上表可以发现由市场上采购的五种外墙真石漆在制板后 6h 测定其干燥情况，均未达到实干状态；在制板后 12h测定其干燥情况，仅样品二的 5 块试板全部实干，于 24h进行测定，所有试板均达到实干状态。综上所述，初定外墙真石漆于 24h 实干后进行初期耐水性能的初期浸水过程。2.4 试验结果 根据 JG/T 24-2018 标准要求，及对外墙真石漆实干时间的探索，将初期耐水性能后粘结强度试验定为，在浸水24h 后，继续养护 7d 再进行粘结强度试验。24h 进行初期浸水后的粘结强度见表 4表 8：表 4 样品一 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 表 4 样品一 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 试样 编号 未浸水力值（N）浸水后力值（N）未浸水强度（MPa）浸水后强度（MPa）1#1308 696 0.82 0.44 2#1362 774（舍去）0.48 3#1219 698（舍去）0.44 4#1251 837 0.78（舍去）5#1271 741 0.79 0.46 6#1319 613 0.82（舍去）平均值/0.80 0.46 粘结强度保持率 57.5%表 5 样品二 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 表 5 样品二 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 试样 编号 未浸水力值（N）浸水后力值（N）未浸水强度（MPa）浸水后强度（MPa）1#1621 1057 1.01 0.66 2#1671 1016 1.04（舍去）3#1569 1139（舍去）0.71 4#1656 1198 1.04（舍去）5#1724 1084（舍去）0.68 6#1711 1119 1.07 0.70 平均值/1.03 0.69 粘结强度保持率 67.0%表 6 样品三 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 表 6 样品三 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 试样 编号 未浸水力值（N）浸水后力值（N）未浸水强度（MPa）浸水后强度（MPa）1#1105 516（舍去）（舍去）2#1022 563 0.64 0.35 3#960 611（舍去）（舍去）4#1092 571 0.68 0.36 5#1037 586 0.65 0.37 6#1027 591 0.64 0.37 平均值/0.65 0.36 粘结强度保持率 55.4%表 7 样品四 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 表 7 样品四 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 试样 编号 未浸水力值（N）浸水后力值（N）未浸水强度（MPa）浸水后强度（MPa）1#1127 720（舍去）0.45 2#1296 578（舍去）（舍去）3#1228 816 0.77（舍去）4#1245 669 0.78 0.42 5#1233 705 0.77 0.44 6#1211 733 0.76 0.46 平均值/0.77 0.44 20 何 阳：外墙真石漆初期耐水后粘结强度的影响 粘结强度保持率 57.1%表 8 样品五 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 表 8 样品五 24h 浸水，养护 7d 粘结强度 试样 编号 未浸水力值（N）浸水后力值（N）未浸水强度（MPa）浸水后强度（MPa）1#989 601 0.62 0.38 2#1031 598 0.64 0.37 3#975 571 0.61（舍去）4#942 633（舍去）（舍去）5#1015 584 0.63 0.36 6#1138 607（舍去）0.38 平均值/0.62 0.37 粘结强度保持率 59.2%图 3 外墙真石漆初期浸水后强度变化 图 3 外墙真石漆初期浸水后强度变化 由于外墙真石漆是采用合成树脂乳液将各组分黏结在一起，形成一层致密度涂层。在外墙真石漆施工后，随着水分的挥发，原先以静电斥力和空间位组稳定作用而保持分散状的聚合物颗粒、颜填料颗粒逐渐靠拢，在毛细管作用力和表面张力的推动下，乳液粒子紧密堆积，并且发生形变，粒子壳层破裂，粒子之间的界面逐渐消失，聚合物分子链相互渗透和缠绕，使各组分形成连续均一的涂膜。一般来说，外墙真石漆要达到完全成膜需要七天甚至更长时间，初期耐水性就是考察涂层实际干燥之前，其对抗乳化剂等亲水组份因吸水而产生的应力。如果外墙真石漆使用的乳液质量不高或者乳液含量过低，其颜填料之间形成的涂膜就不够致密，孔隙率较高，水会进入涂层孔隙内部，在后期施工又涂装一层罩光漆，导致内部水分在蒸发时找不到足够多的道路离开，所以会产生鼓包、脱落等涂膜病态现象2。同时，水分子取代了涂膜与底材之间的界面作用，导致涂层的附着力下降。根据试验可发现，外墙真石漆 24h 初期浸水后，在标准状态下养护 7d 后，粘结强度均有所下降。其中，只有样品二能维持 JG/T 24-2018 粘结强度（标准状态）的要求0.60MPa 以上，粘结强度保持率为 67.0%，除样品二外的其余四个样品在标准状态下养护 7d 均能达到标准要求，但经过 24h 初期浸水后，粘结强度均下降到了 0.60MPa 以下，样品三和样品五甚至下降到了标准中冻融循环后粘结强度要求的 0.40MPa 以下，浸水后粘结强度保持率均低于 60%。3 结 语 3 结 语 研究表明，市场上销售的外墙真石漆经过初期耐水后，粘结强度普遍出现了下降的情况，在潮湿多雨的南方地区，若不重视该性能，可能导致外墙真石漆脱落等更为严重的后果。对于如何改善改外墙真石漆的初期耐水性能则需要从配方入手，进行更进一步的研究。参考文献 参考文献 1 查玲.外墙真石漆的配制与性能研究J.工程科技期刊,2013.2 刘登良.涂料工艺M.北京:化学工业出版社,2010.