中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
建筑外墻底漆產(chǎn)品性能研究及新技術(shù)進(jìn)展
建筑外墻底漆產(chǎn)品性能研究及新技術(shù)進(jìn)展
文:胡月晗，王毓江，劉涵.董祥亭（陶氏涂料材料技術(shù)部）
背景
標(biāo)準(zhǔn)的建筑外墻涂層體系的施工程序，第一步是底漆，第二步是面漆，第三步是罩面清漆。隨著市場(chǎng)上對(duì)外墻涂料裝飾性能耍求的提高，人們把越來(lái)越多的目光投向了面漆和罩面清漆，而忽略了底漆在整個(gè)涂層體系中所起到的至關(guān)重要的作用。外墻涂層休系中的面漆和罩面消漆，不僅要經(jīng)受外界自然環(huán)境中風(fēng)吹雨淋，陽(yáng)光暴曬的考驗(yàn).而且還會(huì)受到來(lái)自建筑基材內(nèi)部的一些堿類和鹽類物質(zhì)的侵蝕。底漆，作為整個(gè)涂層體系的第一層，直接與基材表面相接觸.為建筑基材提供保護(hù)作用，同時(shí)也為面漆提供堅(jiān)實(shí)的保障。
底漆，應(yīng)用于建筑基材與面漆涂層之間，對(duì)基材和面漆都具有重要的作用。首先，對(duì)于建筑基材而言，在中國(guó)市場(chǎng)上，主要的建筑基材是水泥和鋼筋混凝土，外界的水氣和二氧化碳，會(huì)不斷的緩慢的滲透到基材內(nèi)部.對(duì)水泥以及內(nèi)部鋼筋都會(huì)有破壞作用。二氧化碳溶于潮濕的水氣中，生成碳酸，對(duì)鋼筋有極強(qiáng)的腐蝕作用，使鋼筋的強(qiáng)度急劇下降，最終失去對(duì)整個(gè)建筑物的支撐作用，為建筑的安全帶來(lái)很大的隱患。其次，對(duì)于面漆涂層，水泥基材內(nèi)部在水泥固化的過(guò)程中，帶來(lái)了大量的堿類和鹽類物質(zhì)，如NaOH, CaCl2, Ca(OH)2等。這些物質(zhì)會(huì)伴隨著水泥內(nèi)部的水分的蒸發(fā)，不斷遷移運(yùn)動(dòng)到基材表面，進(jìn)而對(duì)面漆帶來(lái)傷害.在漆膜表面析出大片的白色固體.也就是我們常說(shuō)的泛堿鹽析的現(xiàn)象。底漆產(chǎn)品的使用.可以有效的抵抗來(lái)自基材內(nèi)部的威脅，為面漆的涂刷提供穩(wěn)固的基礎(chǔ)。此外.底漆還可以對(duì)基材的表面進(jìn)行重新修飾，從而提高面漆對(duì)基材的附著力，減少面漆漆膜剝落現(xiàn)象的發(fā)生。因此，底漆是整個(gè)涂層體系中不可缺少的重要一層，是提高建筑物安全質(zhì)量和面漆涂層裝飾性能的保障。
建筑外墻用底漆產(chǎn)品一般按以下的幾種方法進(jìn)行分類，(1)根據(jù)溶劑的不同，可以分為溶劑型底漆和水性底漆。這里我們主要涉及的均是更加環(huán)保的水性底漆;(2)根據(jù)漆膜的透明性.可以分為透明底漆和不透明底漆;透明底漆.也被成為密封劑.其滲透和封閉性能極為突出.而添加了鈦白粉和填料的不透明底漆可以增加面漆的遮蓋效果，受到客戶的青睞;(3)根據(jù)封閉機(jī)理，可以分為封閉型底漆和反應(yīng)型底漆。反應(yīng)型底漆，多為陽(yáng)離子型聚合物.可以與基材中的堿類物質(zhì)發(fā)生電荷反應(yīng)，從而達(dá)到很好的抗泛堿的性能。
底漆性能的檢測(cè)方法
目前，中國(guó)市場(chǎng)上對(duì)于底漆性能的要求主要集中在封閉性能和附著力性能上。國(guó)家建設(shè)部的建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 210-2007中對(duì)底漆的性能有比較全面的規(guī)定，表1中列出了具體性能的要求。
在封閉性能方面，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T210-2007對(duì)底漆的抗泛堿性.抗鹽析性和透水性有了明確的規(guī)定。在附著力方面，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG汀210-2007中采用的是劃格法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)我們對(duì)底漆性能測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)來(lái)上看.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的抗泛堿鹽析的測(cè)試與實(shí)際應(yīng)用中的真實(shí)情況還是有一些差距的。我們對(duì)此也進(jìn)行了檢測(cè)方法的研究，開(kāi)發(fā)了更貼近實(shí)際應(yīng)用情況的新鮮水泥柱浸泡的測(cè)試方法。
底漆產(chǎn)品技術(shù)要求
在這個(gè)測(cè)試方法中使用的水泥柱是新鮮制備的，使用的膩?zhàn)邮呛靿蜹M 2000的水泥基膩?zhàn)�。具體的測(cè)試步驟是:1.在新鮮制備的水泥柱上涂刮水泥基膩?zhàn)�，然后打磨平整�?.在膩?zhàn)由贤克⒌灼�，漆膜干燥時(shí)間為24小時(shí)，養(yǎng)護(hù)條件為恒溫恒濕室。然后將水泥柱下端的四個(gè)面用蠟液進(jìn)行封邊。3.將水泥柱浸泡在含有鹽和堿的混合溶液中。如圖1所示，觀察底漆對(duì)于堿液和鹽液的封閉性能。在這種方法中我們采用的是新鮮制備的水泥，這樣的水泥含有更多的堿類和鹽類物質(zhì)，使測(cè)試條件變得更為苛刻。在實(shí)際的工程項(xiàng)目中.經(jīng)常會(huì)遇到雨天雪天這樣相對(duì)比較惡劣的天氣.甚至有時(shí)還會(huì)有追趕工期的情況，導(dǎo)致水泥養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，或者養(yǎng)護(hù)不充分。對(duì)于這樣的實(shí)際應(yīng)用情況，新鮮水泥柱浸泡的測(cè)試方法則更為合適。
新鮮水泥柱基材底漆封閉性能測(cè)試
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的劃格法測(cè)試附著力，所選用的基材是水泥板。實(shí)際情況中.大多數(shù)的底漆不是直接應(yīng)用在水泥基材，而是應(yīng)用在膩?zhàn)由�。膩�(zhàn)右话憧煞譃樗嗷佔(zhàn)雍褪嗷佔(zhàn)?外墻中普遍使用的是水泥基膩?zhàn)�。水泥基材表面涂刮膩�(zhàn)訉樱饕糜趯?duì)基材凹坑.縮孔和裂紋等缺陷的修補(bǔ)，使基材表面平整能夠滿足裝飾涂層豐滿度，平滑性和鮮映性等外觀裝飾性的要求。我們?cè)?jīng)試過(guò)在膩?zhàn)舆@樣的基材中使用劃格法來(lái)進(jìn)行附著力的測(cè)試，但是由于膩?zhàn)拥膹?qiáng)度較低.在劃格的過(guò)程中.很容易就對(duì)膩?zhàn)訉釉斐闪似茐模瑢?dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。因此.我們采用的是膠帶法在膩?zhàn)舆@樣的基材中來(lái)進(jìn)行測(cè)試。采用膠帶法來(lái)測(cè)試時(shí)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是不僅能夠測(cè)試底漆和膩?zhàn)踊闹g的附著力，同時(shí)還能夠測(cè)量面漆與底漆之間附著力的好壞。
具體的測(cè)試步驟是:1.在水泥板上涂刮膩?zhàn)�，待完全干燥后打磨平整�?.在膩?zhàn)影灞砻嬉来瓮克⒌灼?道，面漆2道.分別為普通外墻平涂涂料.白色彈性涂料，深色彈性涂料，然后室溫養(yǎng)護(hù)過(guò)夜。3.在面漆表面貼上3M美紋膠帶.室溫粘附4小時(shí)后，按照?qǐng)D2所示的方向?qū)⒛z帶撕下.觀察面漆表面是否發(fā)生起皺，剝落的情況.以及涂層剝落的位置，以此來(lái)判斷底漆對(duì)膩?zhàn)雍兔嫫岬母街Α?/div>
膠帶法附著力測(cè)試
劃格法和膠帶法測(cè)試的都是漆膜在完全干透狀態(tài)下的附著力。而在實(shí)際的應(yīng)用中，漆膜在受到雨水浸潤(rùn)或者潮濕的空氣影響時(shí)。漆膜所處的狀態(tài)是濕態(tài)。漆膜一旦受到水分的浸潤(rùn)后，對(duì)于不同成分的漆膜其附著力的變化會(huì)有很大的區(qū)別。首先，我們需要分析漆膜是通過(guò)什么樣的作用力粘附在基材表面的。漆膜附著在基材表面主要通過(guò)兩個(gè)方面的作用，一方面是化學(xué)作用.包括范德華力，氫鍵作用和共價(jià)鍵的作用等;另一方面是物理作用，這里主要是漆膜與界面基材表面之間的機(jī)械咬合作用。對(duì)于氫鍵作用，水分對(duì)其破壞作用最大。漆膜一旦變?yōu)闈駪B(tài)，其與基材之間的附著力也就隨之消失。因此，為了能夠測(cè)量漆膜在干態(tài)和濕態(tài)兩種狀態(tài)下的附著力情況，陶氏涂料技術(shù)服務(wù)部采用紗布法來(lái)檢測(cè)附著力。
具體測(cè)試步驟是:1.在水泥板上用刷子涂刷2.5g涂料;2.立即在水泥板上用紗布覆蓋;3.將紗布固定在涂有涂料的水泥板上.然后在用刷子涂刷7.5g涂料;3.將水泥板置于恒溫恒濕室養(yǎng)護(hù)7天;4.在拉伸儀中測(cè)試紗布剝離時(shí)的強(qiáng)度，如圖3所示。5.濕態(tài)附著力的測(cè)試方法是在室溫養(yǎng)護(hù)7天后，將測(cè)試板置于噴霧箱中接受水霧的噴淋，然后再進(jìn)行紗布剝離強(qiáng)度的測(cè)試。
紗布剝離法測(cè)試底漆附著力
我們?cè)陂_(kāi)發(fā)底漆乳液產(chǎn)品時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了封閉性能和附著力性能的測(cè)試之外，底漆的滲透性能也是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素。與底漆直接接觸的基材是膩?zhàn)樱覀冊(cè)诜治隽四佔(zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)特征后發(fā)現(xiàn)，膩?zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)疏松多孔，強(qiáng)度較低。圖4展示了膩?zhàn)颖砻婧蛢?nèi)部的結(jié)構(gòu)特征。膩?zhàn)又械倪@些毛細(xì)管狀的孔洞正是水泥基材中的那些堿類和鹽類物質(zhì)向表面遷移的通道。圖5所示，如果能夠?qū)⑦@些毛細(xì)管狀的通道全部封堵住，將遷移的通道阻斷，就能夠很好地實(shí)現(xiàn)底漆的封閉性能。對(duì)于這樣的情況，滲透性能好的底漆就有很大的優(yōu)勢(shì)。底漆只有滲透到膩?zhàn)拥膬?nèi)部，才能對(duì)這些通道實(shí)現(xiàn)很好的封閉。并且滲透的深度越深，對(duì)這些通道封閉得也就越完整越全面。這樣，就能從根本上解決水泥基材泛堿和鹽析的問(wèn)題。那怎么去表征底漆的滲透性能呢?我們做了大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)底漆的滲透性能。最終.我們找到了一個(gè)比較合理客觀的評(píng)價(jià)方法。
涂刷底漆前后膩?zhàn)颖砻婧蛢?nèi)部結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微表征
滲透底漆的封閉性能
如圖6所示，具體的測(cè)試步驟是:1.將膩?zhàn)臃叟c水混合，比例控制在3:1.待攪拌均勻后將其制作成小塊，尺寸為40mm*20mm*6mm，放入50° C烘箱(12小時(shí))至完全干燥;2用刷子在膩?zhàn)訅K表面刷上透明底漆(0.35g)，涂刷方法是少量多次，然后室溫放置，過(guò)夜;3.完全干燥后，在膩?zhàn)訅K涂刷底漆的背面，用刀片劃一道淺痕，將其斷開(kāi)，在截面上未涂刷底漆的一側(cè)滴上2-3滴亞甲基藍(lán)染液(濃度為0.1%);4.未被染液染色的部分就是底漆滲透的部分.測(cè)量這部分的厚度。
底漆滲透性能測(cè)試
陶氏化學(xué)不同類型的高性能底漆產(chǎn)品
近幾年來(lái)，陶氏化學(xué)建立起來(lái)了一套比較完整的底漆產(chǎn)品線，在滲透型清漆.配方型底漆以及特殊功能底漆方面都有很好的產(chǎn)品服務(wù)于我們的客戶。下面分別介紹這三種類型底漆中相應(yīng)的產(chǎn)品。
1,滲透型清漆產(chǎn)品PRIMAL(百歷摩TM) R-64N乳液
百歷摩TM R-64N是我們新開(kāi)發(fā)的一種具有納米級(jí)小粒徑(直徑為50nm)的苯丙底漆乳液。這款乳液直接作為清漆使用，具有優(yōu)異的滲透性能。如圖7所示，相對(duì)于大粒徑的乳液而言.具有納米級(jí)小粒徑的乳液更容易滲透到基材的毛細(xì)管道中。并且乳液的粒徑越小，在堆積時(shí)所產(chǎn)生的空隙也就越小.因此在完全干燥后所形成的清漆膜也就越致密.封閉性能也就越好。
不同粒徑的底漆乳液在膩?zhàn)又械臐B透情況
清漆底漆的滲透性能測(cè)試
在滲透性能的測(cè)試中，我們可以看到，跟市場(chǎng)的其他同類產(chǎn)品相比，小粒徑的底漆乳液具有非常高的滲透能力。圖8中白色區(qū)域?yàn)榈灼釢B透并且達(dá)到很好的封閉效果的部分。由于底漆很好的封閉性能，所以染液很難滲透到膩?zhàn)拥谋砻�。因此，滲透型的底漆在封閉性能上有很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，我們?cè)谟眯袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T210-2007的測(cè)試方法做泛堿和鹽析的實(shí)驗(yàn)中，高滲透性能的百歷摩 R-64N也表現(xiàn)出了很好的封閉效果。在水泥柱的泛堿鹽析實(shí)驗(yàn)中，如圖9所示，對(duì)于新鮮的水泥基材.百歷摩 R-64N也表現(xiàn)出了很好的封閉性能，有效的抑制了堿和鹽的析出。
清漆底漆產(chǎn)品在新鮮水泥柱上的封閉性能測(cè)試
高滲透性能底漆百歷摩 R-64N在附著力方面也有優(yōu)異的表現(xiàn)。這里我們采用膠帶法測(cè)試其附著力的性能。在膩?zhàn)影迳暇鶆蛲可系灼崆迤岷?在其表面依次涂上普通外墻平涂涂料，白色彈性涂料和深色彈性涂料。在實(shí)際應(yīng)用中.彈性涂料作為面漆使用時(shí)，如果底漆與面漆之間的附著力不好時(shí).比較容易出現(xiàn)問(wèn)題，如起泡甚至大片剝落的情況。因此，這里我們特別選用不同顏色的彈性涂料來(lái)測(cè)試底漆對(duì)面漆的附著力的性能。如圖10所示，與市場(chǎng)上同類產(chǎn)品相比，百歷摩 R-64N對(duì)不同的外墻面漆都有比較好的附著性能.在剝離膠帶的過(guò)程中，沒(méi)有產(chǎn)生起皺或者剝落的現(xiàn)象。
清漆底漆產(chǎn)品膠帶法附著力測(cè)試
2、具有AVANSE 技術(shù)的封閉型底漆產(chǎn)品百歷摩 DC-420
AVANSE 技術(shù)是Rohm&Haas具有的一個(gè)特殊的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)主要用于提高乳液與顏填料之間的相互作用力。如圖11所示，與普通乳液相比.AVANSE 乳液粒子與顏填料可以緊密的結(jié)合在一起，乳液粒子對(duì)顏填料形成非常緊密的包裹，最終可以形成致密的漆膜。對(duì)于添加有顏填料的底漆而言.漆膜致密的程度與乳液和顏填料之間相互作用的強(qiáng)弱有很大關(guān)系。乳液的作用就是對(duì)顏填料實(shí)現(xiàn)很好的包裹。乳液與顏填料之間的相互作用越大，這種包裹作用也就越充分，相應(yīng)的，漆膜的致密程度也就越高。應(yīng)用這種乳液制備的底漆產(chǎn)品，其封閉性能能夠達(dá)到一個(gè)很高的水平。在國(guó)標(biāo)測(cè)試中.可以看到與市場(chǎng)上的同類外墻底漆產(chǎn)品相比，具有AVANSETM乳液的底漆產(chǎn)品表現(xiàn)出了優(yōu)異的封閉性能，具體測(cè)試結(jié)果如圖12所示。
3、具有特殊功能的底漆產(chǎn)品百歷摩TM PR-73乳液
百歷摩 PR-73是一種具有特殊應(yīng)用性能的產(chǎn)品，對(duì)新鮮的水泥有非常出色的封閉性能�？紤]到在實(shí)際的工程中，經(jīng)常會(huì)遇到雨天或者其他種種原因?qū)е滤囵B(yǎng)護(hù)不充分的情況.這時(shí)，百歷摩 PR-73中的特殊組分能夠?qū)π迈r水泥中的堿類和鹽類物質(zhì)起到很好的屏障作用，從而提供很好的封閉性能。圖13展示的是在新鮮制備的水泥基材中對(duì)底漆封閉性能的檢測(cè)結(jié)果。
總結(jié)
在整個(gè)外墻涂層體系中.底漆作為最基礎(chǔ)的第一層涂層.對(duì)面漆涂層以及整個(gè)外墻涂層體系都具有至為重要的作用。本文中，陶氏化學(xué)建筑涂料業(yè)務(wù)部門以底漆的實(shí)際應(yīng)用為指導(dǎo)，不斷的優(yōu)化底漆性能的測(cè)試方法，采用更先進(jìn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用于底漆的乳液產(chǎn)品。我們開(kāi)發(fā)的一系列特殊設(shè)計(jì)的具有不同性能優(yōu)勢(shì)的底漆乳液產(chǎn)品.能夠?qū)暮兔嫫嵬繉舆M(jìn)行很好的保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量外墻涂層體系最佳的選擇。
