隨著人們對建筑舒適度和健康度要求的不斷提高，尤其是在寒冷的北方，建筑物本身的隔熱性和密封性越來越受到重視，因此在建筑物中使用了大量新型建材或在室內(nèi)使用空調(diào)來創(chuàng)造舒服的生活空間，結(jié)果產(chǎn)生了許多室內(nèi)環(huán)境問題，如難以排出室外的濕氣引起的建筑材料發(fā)霉、變質(zhì)；室內(nèi)干燥的空氣引起的建筑材料、家具等的干裂、變形等，因此，一種可調(diào)濕的內(nèi)墻涂料對室內(nèi)環(huán)境的改善將起到至關(guān)重要的作用。
硅藻土密度很小，僅0.4～0.9g／cm3，能浮于水面，還具有顯著的多孔特性，其表面存在無數(shù)0.1～0.2μm的微細孔，其微粒子單位面積上的微孔數(shù)量比木炭要高出數(shù)千倍，因此具有很高的吸附能力。硅藻土表面為大量硅羥基所覆蓋，并有氫鍵存在，羥基也在硅藻土細孔內(nèi)表面分布，這些羥基是硅藻土具有表面活性、吸附性的本質(zhì)原因。硅藻土作為填料添加到內(nèi)墻涂料中，不僅可以降低成本，而且對室內(nèi)空氣具有去濕除臭等作用，可以明顯改善室內(nèi)生活環(huán)境。
本實驗分別研究了硅藻土的粒徑及添加量對涂膜柔韌性、耐沖擊性、涂膜表觀等性能的影響，并著重探討了硅藻土對苯丙內(nèi)墻涂料吸放濕性能的影響及改善。
1實驗部分
1.1實驗原材料
羥乙基纖維素、分散劑、潤濕劑、殺菌劑、多功能助劑、消泡劑、成膜助劑、苯丙乳液、增稠劑、流平劑、硅藻土等均為工業(yè)級，市售；鈦白粉：攀枝花天倫化工有限公司；高嶺土：唐山麥迪遜高嶺土有限公司；滑石粉：海城市他山輕燒鎂廠；重質(zhì)碳酸鈣：全興礦業(yè)有限公司；乙二醇：分析純，市售。
1.2實驗儀器與設備
試驗多用分散機：SDF400，上海微特電機有限公司；
電子天平：JY10001，上海民橋靜謐科學儀器有限公司；
涂膜沖擊器：CJQ-Ⅱ，上海普申化工機械有限公司；
涂膜錐形彎曲試驗儀：ZQ-Ⅱ，上海匯群機電設備有限公司；
激光粒度分析儀：RISE-2002，濟南潤之科技有限公司；
掃描電子顯微鏡：S-4800，株式會社日立制作所；
吸放濕評價系統(tǒng)：自制；
多功能視頻顯微鏡：XTL-1，南京江南光電金相顯微鏡。
1.3涂料制備工藝
（1）將一定量的羥乙基纖維素在攪拌機低速攪拌狀態(tài)下加入水中，并按一定比例依次加入分散劑、潤濕劑等助劑進行混合；
（2）在攪拌狀態(tài)下，按比例添加鈦白粉、硅藻土等顏填料，高速分散30min后，形成黏稠漿料；
（3）將一定量的苯丙乳液以及成膜助劑等助劑加入到中低速攪拌的漿料中，攪拌均勻，出料。
1.4涂膜的制備
選用一定規(guī)格的馬口鐵板，將表面處理干凈，用刷涂法均勻涂刷，室溫下干燥成膜。
1.5性能測試及表征
1.5.1涂膜表觀
使用多功能視頻顯微鏡對干燥后的涂膜表觀進行觀察及照片捕捉。
1.5.2涂膜柔韌性測試
使用ZQⅡ漆膜錐形彎曲實驗儀進行測試，其中心軸是個圓錐體，長200mm，直徑從最大38mm延伸至最小3mm。把試板插入固定后，轉(zhuǎn)動上部手柄，使試板緊貼圓錐體表面撓曲，觀察引起涂層破壞的最小直徑即代表該涂層的柔韌性。
1.5.3涂膜耐沖擊性測試
涂膜耐沖擊性測試按GB/T1732—1993進行。
1.5.4吸放濕性能測試
硅藻土和相關(guān)涂膜的吸放濕性能測試按照JC/T2002—2009進行。
2結(jié)果與討論
2.1硅藻土粒徑對涂膜性能的影響
2.1.1硅藻土粒徑分析
因硅藻土中存在雜質(zhì)，考慮到雜質(zhì)會對硅藻土涂料的吸放濕性產(chǎn)生影響，因此，將硅藻土過篩篩分成不同粒徑進行分析。從硅藻土過篩情況來看，粒徑小于75目時，篩出的硅藻土有部分為黑色雜質(zhì)，而粒徑越小，硅藻土雜質(zhì)越少，硅藻土顏色也越趨于白色。選取75～100目、100～200目、200～300目、原土樣4種不同粒徑范圍的硅藻土進行分析，并對這4種不同粒徑范圍的硅藻土進行了SEM掃描電鏡分析，結(jié)果如圖1所示。
圖1 不同粒徑硅藻土的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片
從圖1可以看出，不同粒徑的硅藻土內(nèi)部都分布著大小不一的孔徑，孔徑為100～500nm，由此可見，粒徑大小與孔徑大小并無直接關(guān)聯(lián)。
2.1.2不同粒徑硅藻土的吸放濕性能比較
硅藻土的吸放濕性能與它的物理結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，一般來說，比表面積的大小與吸附量的多少成正比；而硅藻土孔徑的大小也與吸附質(zhì)在孔內(nèi)的擴散速率成正比。如表1所示，不同粒徑范圍的硅藻土吸放濕性能也有所差異。
表1 不同粒徑硅藻土的表面積及其吸放濕性能
從表1還可以看出，隨著粒徑的減小，比表面積也隨之增大，硅藻土的吸放濕性能變好。這是因為，
粒徑越小的硅藻土，比表面積越大，其表面的羥基越多，其表面活性及吸附性就越好，從而吸放濕性能就越好。
2.1.3不同粒徑的硅藻土對涂膜吸放濕性能的影響
當硅藻土與苯丙乳液結(jié)合制成硅藻基內(nèi)墻涂料時，硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)仍起到很好的吸附作用。實驗考察了不同粒徑的硅藻土添加量為苯丙內(nèi)墻涂料顏填料總量為58%時涂膜吸放濕性能的變化，結(jié)果如表2所示。
表2 硅藻土粒徑對涂膜吸放濕性能的影響
由表2可以看出，不同粒徑的硅藻土制成的苯丙內(nèi)墻涂料均具有一定的吸放濕性能，且涂膜吸放濕性
能最好的是添加200～300目硅藻土的苯丙內(nèi)墻涂料。由此可見，硅藻土的吸放濕性能越好，硅藻基內(nèi)墻涂料的吸放濕性能也越好。
2.1.4不同粒徑硅藻土對涂膜表觀的影響
圖2為使用多功能視頻顯微鏡，在放大倍數(shù)為40倍時對不同粒徑硅藻基苯丙內(nèi)墻涂料涂膜表觀進行拍照，隨著硅藻土粒徑的改變，涂膜外觀的變化如圖2所示。
圖2 添加不同粒徑硅藻土的涂膜表現(xiàn)的顯微鏡照片
從圖2可以看出，隨著硅藻土粒徑的改變，涂膜表面細膩均勻程度的好壞依次為200～300目、100～200目、原土樣、75～100目。因此，硅藻土粒徑越小，硅藻土內(nèi)墻涂料涂膜越細膩光滑。
由以上實驗得出，當選擇200～300目的硅藻土添加到苯丙內(nèi)墻涂料中時，涂膜的綜合性能最好。以下實驗則選擇添加200～300目的硅藻土制備的硅藻基內(nèi)墻涂料進行性能測試。
2.2硅藻土的添加量對涂膜性能的影響
2.2.1硅藻土添加量對涂膜基本性能的影響
隨著硅藻土添加量的增加，涂膜柔韌性的變化如表3所示。
表3 添加不同比例的硅藻土時涂膜的柔韌性
從表3可以看出，隨著硅藻土添加比例的增加，涂膜的柔韌性變差。
隨著硅藻土添加量的改變，涂膜的耐沖擊性也有所改變，在實驗過程中，添加硅藻土后的涂料，在耐沖擊實驗過程中無剝落、無裂紋現(xiàn)象出現(xiàn)，只是在重錘下落后出現(xiàn)皺皮現(xiàn)象，所以只以出現(xiàn)皺紋時下落的高度來判定耐沖擊性能的優(yōu)劣。如表4所示，隨著硅藻土添加比例的增大，涂膜耐沖擊性不斷變差。
表4 添加不同比例的硅藻土時涂膜的耐沖擊性
添加不同比例的硅藻土之后的涂膜之所以有如上變化，是因為成膜物質(zhì)的多少決定涂膜的柔韌性及耐沖擊性，因此，涂膜的耐沖擊性和柔韌性都隨硅藻土的添加比例的增加而變差。
2.2.2硅藻土的添加量對涂膜吸放濕性能的影響
隨著硅藻土添加量的增加，涂膜吸放濕性的變化如表5所示。
表5 添加不同比例的硅藻土時涂膜時吸放濕性能
由表5可以看出，隨著硅藻土用量的增加，涂膜的吸放濕率均先增大后減少，其用量為60%時涂膜的吸放濕性能最佳。
從表3-表5中可以看出，當添加60%硅藻土時，硅藻土基內(nèi)墻涂料的綜合性能最好。
2.3實驗基礎(chǔ)配方
在多次對比試驗后，最后選出硅藻土基苯丙內(nèi)墻涂料最佳配方，如表6所示。
研制的硅藻土基苯丙內(nèi)墻涂料不僅符合合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料GB／T9756—2009的基本性能要求，而且具有良好的吸放濕性能，結(jié)果如表7所示。
3結(jié)語
（1）隨著硅藻土粒徑的增大，硅藻土本身的吸放濕性能變差，涂膜的吸放濕性能變差。
表6 硅藻土基苯丙內(nèi)墻涂料最佳配方
表7 硅藻土基苯丙內(nèi)墻涂料的性能
（2）硅藻土添加比例增加，涂膜的柔韌性及耐沖擊性有所下降，但吸放濕性能有所增加。
（3）通過此實驗可以確定，使用200～300目的硅藻土，并且添加量為60％時，得到硅藻土基苯丙內(nèi)墻涂料的吸放濕等綜合性能最好。
