外墙透气性涂料的制备及性能研究

林森安 洪永顺

摘 要： 乳胶漆是一种被广泛应用的建筑涂料，组分及其含量对乳胶漆的性能具有决定性的影响。配方的设计必须充分考虑各组分之间的协同作用。试验研究了不同厂家、不同类型的乳液，不同乳液添加量，漆膜厚度和有机硅乳液对外墙涂料透气性的影响。实验表明，适当的添加有机硅树脂能够有效的提高涂料透气性能。

关键词： 外墙涂料；透气性；有机硅乳液

0前言

混凝土结构的建筑，由于具有多孔性的表面结构及其易吸收水份的特性使其容易遭受外部环境侵蚀而损坏。随着建筑行业的发展，采用涂料对建筑物外观进行装饰保护，越来越得到人们的认同。在国内常采用建筑涂料对建筑物的外墙进行装饰保护。合成树脂乳液外墙涂料广泛用于建筑物外墙的装饰和装修，其特点装饰美观，施工方便。

住建部于2007年下达了《外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级》行业标准的制订任务，该标准于 2011年8月1日实施。 理想的漆膜具有良好的水蒸气透过性且不透水，可以使得基材具有一定的呼吸功能，避免由于环境温度、湿度变化引起墙体内外蒸汽压力不平衡，从而造成墙面结露或涂层气泡、裂开等现象的发生。

1 试验部分

1.1 实验原料和仪器

颜料：钛白粉 2295 ：山东道恩钛业；苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液 ： 国产； 有机硅树脂 BS45：德国瓦克公司；； 成膜助剂 CLAUVIS FAN1 、罐内防腐剂 BC 25 、试验杯：广东龙湖科技股份有限公司。实验仪器和基材：高速分散机、线棒涂布器：广州标格达实验室仪器用品有限公司。

1.2 测试方法

目前现行的方法JG/T 309-2011《外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级》标准的测试原理：在试验杯中盛入定量的磷酸二氢铵饱和溶液，使试验杯上方空气的相对湿度迅速提升至93%。使用涂覆有待测样品的多孔结构的基材来封闭试验杯。试验杯即处于一个温度和相对湿度可控制的封闭空间内。在适当的时间间隔内称量，当质量变化与时间间隔的变化成正比关系时，就可以通过质量的变化来测定水蒸气透过率。

水蒸气透过率V ：是用来描述在一定时间内，在特定温度和湿度下，单位面积的涂膜水蒸气透过量，单位是克/平方米天。

等量空气层厚度 Sd：在相同的静态条件下，与涂料具有相同水蒸气透过率的空气层厚度，单位是米。试验杯见图1。

2 试验结果与分析

2.1基础配方

2.2乳液类型对外墙涂料透气性的影响

乳胶漆的漆膜主要是树脂和颜填料构成，影响涂料的性能主要因素就是乳液的性能。外墙涂料使用环境必须能承受风雨冷热的破坏，太阳紫外线的辐射等，因此高性能涂料采用具有较好耐候性的纯丙乳液和硅丙乳液，目前在国内，外墙涂料也有使用苯丙乳液，苯丙乳液耐候性不如纯丙乳液，易发生黄变，但其性能价格比较被人接受，所以也被广泛采用于外墙涂料。试验采用目前国内两个较为知名的厂家，厂家1和厂家2的苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液在30%乳液添加量进行对比。试验结果从图2可以看出，不同厂家和相同厂家之间的苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液，涂料漆膜的水蒸气透过率也很接近。主要是因为在相同乳液添加量的条件下，各厂家各类型乳液固含量约在48%，乳液所形成的连续漆膜封闭性也比较接近，从而漆膜的水蒸气透过率也接近。所以在配方设计过程，水蒸气透过率受乳液厂家和乳液类型的差异影响较小。

2.3乳液添加含量对外墙涂料透气性的影响

乳液的添加量直接影响到漆膜的性能。涂料配方的PVC越低漆膜的性能越好。试验涂料配方的PVC选择小于35%的情况下，不同乳液的添加量对水蒸气透过率的影响。在基础配方中分别添加30%、35%和40%的纯丙乳液，测试漆膜的透气性，测试结果如图3，乳液添加量的提高会降低漆膜透气性。涂料的乳液添加量越高，漆膜的致密性越好，漆膜透气性反而会出现明显下降，从图3看出乳液添加量从30%提高到35%、40%的时候，漆膜的透气性下降明显。乳液添加量35%和40%两者的透气性接近。所以配方的乳液量控制在30%漆膜的透气性较理想。

2.4漆膜厚度对外墙涂料透气性的影响

不同的漆膜厚度，对涂料的透气性也有明显的影响。试验按照表1配方，纯丙乳液添加30%，分别测试了漆膜在不同厚度下的透气性，漆膜干膜厚度分别是60μm、100μm和140μm。从图4可以看出，漆膜厚度越厚，漆膜的透气性越差。主要是因为随着漆膜厚度的增加，涂层的毛细孔数量逐渐减少，从而水蒸气透过率也随之下降。建筑基材腻子的平整度和粗糙度都会影响到涂料施工后的漆膜厚度，所以想要使涂料整体达到预期的漆膜性能，需要施工时将基材处理平整并控制好涂料漆膜的厚度。

2.5低添加量有机硅对外墙涂料透氣性的影响

硅树脂是高分子、三维交联的化合物，其结构类似于石英。 它们都是以硅 /氧为骨架， 在硅树脂中，每4个氧原子就有1个被有机基团 R 取代。硅树脂是所有涂料用树脂中最具有透气性的品种，这是由于它们骨架结构的 80%是由无机硅氧组成。有机硅乳液成本较高，提高1%的有机硅添加量会大约提高配方成本1元左右。试验按照表1配方，纯丙乳液添加30%，在考虑成本条件下，采用有机硅树脂BS45分别替换3%、6%、9%的纯丙乳液。试验结果从图5可以看出，随着硅树脂乳液的添加，涂料的透气性变好。硅树脂乳液可以大大改善涂料漆膜的透气性。

3 结语

综上所述，制备涂料所选择的乳液类型对涂料漆膜的透气性影响很小，漆膜的透气性同乳液添加量有关，乳液添加量越高，透气性越差。高性能的外墙涂料高乳液量是其性能的有力保障， 乳液添加量推荐在30%性能较佳。有机硅乳液能够提供涂料的透气性，外墙涂料可以通过添加3%～9%的有机硅乳液来提高涂料漆膜的透气性。漆膜厚度对透气性的影响有着明显的影响，涂料在施工中过程中要控制好漆膜厚度，过厚的漆膜会导致涂料的透气性变差。

参考文献

[1] 沙圣刚， 俞 海， 朱学廷， 刘学文.硅树脂改性涂料是外墙外保温系统的最佳涂层[J].建筑节能，2008，36（8）：39-52.

[2]李庆繁，高连玉，高作平. 关于外墙涂料防水透气性的探讨[J].砖瓦.2016（03）47-52.