外墙雨痕现象的研究

王微胜　陈炳耀　陈明毅

摘 要：本文通过设计雨痕模拟实验对影响外墙雨痕的因素进行探讨，验证乳液、PVC值、分散剂对外墙雨痕的影响，并对能改善雨痕的方法进行阐述。

关键词：外墙乳胶漆;雨痕;影响因素;改善

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.072

1 前言

随着我国城市化进程的快速推进，建筑工程建设面积大幅上涨，建筑材料需求量因此不断增大。在涂料行业，相较于溶剂型涂料，外墙乳胶漆更为环保及施工简单，因此为大多数人们所青睐。但水性外墙漆在使用过程中会出现一系列弊病[1]，其中外墙雨痕问题一直被人们广泛关注。在乳胶漆行业，大家普遍认为雨痕形成原因是润湿剂、分散剂及乳液中的乳化剂等表面活性类物质随漆膜水分的挥发迁移到漆膜表面[2]，当雨水流过漆膜时，漆膜表面的水溶性小分子物质溶解于雨水中并随雨水向下流动，雨水干燥后形成雨痕。本文根据乳胶漆用各种助剂、PVC、乳液设计雨痕模拟实验进行讨论，并根据实验验证改善雨痕方法的可行性。

2 实验部分

2.1 实验材料及基础配方

2.1.1 实验材料

聚丙烯酸铵盐分散剂、聚丙烯酸钠盐分散剂、疏水改性聚羧酸銨盐、疏水改性聚羧酸钠盐、苯丙乳液、纯丙乳液[3]、硅丙乳液。

2.1.2 基础配方

2.2 实验仪器

高速分散机、恒温鼓风式干燥箱、斯托默粘度计、电子天平、线棒涂布器、低温试验箱、反射率测定仪。

2.3 性能测试

根据GB/T9755-2001方法对乳胶漆进行基本性能测试;雨痕模拟实验：根据GB/T9755-2001中施工性检测方法进行测试后，将试板置于标准实验条件下晾置24h;在晾置好的试板上其中一半贴塑料薄膜并做好标记，将试板立起，用装满水的滴瓶在试板表面洒水，使试板表面均有水流流过;待水分完全干燥后，将试板上塑料薄膜撕去，对比观察两侧漆膜状态，用反射率测定仪测试两侧漆膜的反射率差值。

3 结果与讨论

3.1 外墙雨痕现象产生的影响因素

3.1.1 乳液种类对外墙漆膜的影响

乳液的耐水白性[4]是评估乳液耐水性能的一大重要指标，经研究，乳液早期的涂膜并不够致密，耐水性较差，干燥的涂膜耐水性会有好转。然而外墙雨痕问题一般为涂膜未干燥时接触水而表现出的弊病，因此本文首先研究了乳液耐水白性能与雨痕出现的关系。

经过对三种乳液的耐水白性测试，耐水白从好到差依次为：硅丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液，从而反映了三类型乳液耐水性。将三种乳液应用于乳胶漆中，根据雨痕模拟测试测得耐水性越差的乳液应用于乳胶漆中雨痕现象越严重。由于乳胶膜中存在的乳化剂为亲水物质，当漆膜遇水后，亲水基团体现出吸水趋向，加之漆膜内外两侧渗透压作用使得外部水分进入漆膜，从而出现了水与漆膜之间的折射率差值，当有光照射时，会有明显泛白现象。通常，乳胶膜泛白情况越严重，意味着乳液的吸水率越高，也能初步筛选判断出乳胶漆成品的耐水性较弱。因此，结合实验结果可知，使用硅丙乳液的外墙乳胶漆有较好的初期涂膜耐水性，有效减弱了外墙雨痕现象。

3.1.2 PVC对外墙漆膜影响

颜料体积浓度（PVC）对乳胶漆的配方制定有着重要的意义，该参数主要反映在配方中中成膜物质与填充粉体之间的量比关系，PVC值越低表示配方中成膜物质含量越高。计算公式如下：

式中：Vp——颜填料体积;Vb——成膜物质体积。

由于成膜物质与填充粉体对涂膜最终性能提供不同方向，因此研究人员通过调节PVC值来调节涂膜性能，例如涂膜的光泽、耐擦洗性、耐沾污性、透气性等各方面性能。随着PVC值的增加，成膜物质含量减少，当到达某一特定PVC值时，涂料的性能会发生突变，此时人们称该处的PVC为临界颜料体积浓度，即（CPVC）。通常当颜料体积浓度达到CPVC值时，颜填料正好完全被成膜物质包覆，涂料的各种性能会发生急剧变化，当颜料体积浓度大于CPVC时，产品性能将无法保证。

本试验通过调整重钙与乳液的添加量[5]，根据雨痕模拟实验分别测试乳液含量为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%时两侧漆膜色差值。

由图1可直观看出，三种不同乳液在PVC为50%附近时漆膜淋水与未淋水色差值最大，代表着雨痕最明显;随着PVC不断减小，涂膜两侧色差值逐渐降低，说明雨痕现象在弱化。因此，当PVC值较小即乳液含量较多时，能改善乳胶漆雨痕现象。

3.1.3 分散剂对漆膜影响

通过测试四种分散剂对乳液耐水白性能的影响来评估其对最终漆膜雨痕现象的影响。

将四种分散剂以含量为0.4%、0.6%、0.8%分别加入苯丙乳液[6，7]，分散均匀后测试各试样耐水白性能。根据乳胶涂膜浸水发白程度分为无发白迹象（1级）、轻微发白（2级）、明显发白（3级）、严重白化（4级）。实验结果如图2所示。

从图2中可以看出：除疏水改性聚羧酸铵盐分散剂外，其他三种分散剂加入乳液中时，乳胶涂膜耐水白性能随着分散剂含量的增加而变差，从而易于产生雨痕现象，其中疏水改性聚羧酸钠盐由于钠离子的存在将会影响涂膜的耐水性，因而若用于外墙乳胶漆中加入过量此类分散剂，亦容易使外墙出现雨痕现象;此外，对于四种分散剂对比也可看出，分散剂含量相同时，疏水改性的分散剂均比未改性分散剂对外墙雨痕影响小。通过实验表明了疏水改性的分散剂与未经疏水改性的分散剂相比亲水物质较少，大大降低了漆膜表面能，使得漆膜难以被润湿从而达到改善雨痕的目的;另外，未经疏水改性的分散剂随着添加量的增加，涂膜干燥后遗留在涂层表面的助剂增加，经过雨水的冲洗更易产生雨痕问题。

3.2 改善措施

根据实验结果显示，在设计外墙乳胶漆配方使，选择耐水白性能优秀的乳液是十分重要的，例如硅丙乳液;其次在分散剂的选择和用量上也需要考虑分散剂的疏水性，以减少表面活性物质溶解在水中，造成雨痕。另一方面，在乳胶漆涂层表面涂装具有防水性能的罩面清漆不仅可以较大程度改善雨痕现象又不影响墙面美观，因此可以根据涂装需求选择罩面。

4 结论

经过一系列的实验测试，分别从乳液、PVC、分散劑等方面测试各因素对外墙乳胶漆雨痕现象的影响。由实验结果可得出以下结论：

（1）乳液的耐水白性能直接影响着最终乳胶漆膜的雨痕程度，乳液耐水白性能越好，对外墙雨痕现象出现的影响越小。根据实验对比测试的几种不同类型乳液发现，硅丙乳液的耐水白性能十分优异，纯丙乳液相对较差。（2）乳胶漆的PVC值为50%左右时漆膜淋水与未淋水色差值最大，代表着雨痕最明显;随着PVC不断减小，涂膜两侧色差值逐渐降低，说明雨痕现象在弱化。因此，当PVC值较小即乳液含量较多时，能改善乳胶漆雨痕现象。（3）分散剂加入乳液中时，乳胶涂膜耐水白性能随着分散剂含量的增加而变差，因而当外墙乳胶漆中分散剂用量过多，容易出现雨痕现象;当分散剂含量相同时，疏水改性的分散剂比未改性分散剂对外墙雨痕影响小。

参考文献：

[1]吕君.建筑涂料病变的产生及处理方法[J].广东建材，2006（09）.

[2]吕会勇，赵云鹏，牛娜，韩子远，宫晓明.乳胶涂料浮色发花探讨[J].辽宁建材，2010（09）：44-45.

[3]仇鹏.纯丙乳液膜耐水白性影响因素研究[J].涂料技术与文摘，2015，36（12）：21-24.

[4]万梅，黄文武，王位.高耐水白叔丙乳液的合成及耐水白性能影响因素研究[J].涂料工业，2014，5（44）.

[5]王新春等.乳胶漆用填料的选择与应用[J].涂料工业，2004，34（10）：23-25.

[6]周华，解亚楠，汪理想，陶骞，刘阳.分散剂结构和用量对调色乳胶漆性能的影响[J].化学工程师，2015，29（03）：55-57+64.

[7]武志民.润湿分散剂的分类特性与应用[J].现代涂料与涂装，2004（02）：48-50.