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1引言
建筑物外墙多以水泥砂浆抹面为基层，抹灰砂浆在硬化时，由于体积减缩而产生的硬化裂缝；温度变化时，由于热涨冷缩而产生的温度裂缝；晴雨天干湿变化时，由于湿涨干缩而产生的干缩裂缝；冬天雨水在墙体冻融时，由于水结冰体积膨胀而产生的冻融裂缝；地基沉降时产生结构裂缝等，导致外墙表面保护装饰涂层开裂，雨水和空气随裂缝渗漏进入墙体，加深对建筑物的破坏，如钢筋锈蚀和混凝土碳化等危害建筑物[1]。
由于弹性涂料在一定温度范围内保持较高的弹性、韧性和伸长率，涂布在外墙基层表面形成弹性保护层，当基层墙体产生裂纹时涂层不会断裂，具有较好的防裂抗渗漏性，因此近年来弹性涂料得到大力发展。但由于目前国内主要采用燃煤发电，空气中二氧化硫含量高，各地区酸雨频发，空气污染严重，造成弹性涂层表面沾污和酸蚀破坏严重，使弹性涂层的装饰性和耐久性大大下降。到目前为止，在弹性涂料技术开发方面主要着重于解决弹性涂料的耐沾污性，而对弹性涂料的耐酸雨和耐老化方面很少涉及。
本研究针对上述问题进行改进和创新，通过乳液、颜料、填料、助剂等四个方面的筛选，提高弹性涂料的耐沾污性能，研制出高耐候性和耐酸雨的高性能氟碳改性弹性外墙涂料。
2试验部分
2.1原材料及测试仪器
原材料：氟碳乳液，进口；紫外交联弹性乳液、纯丙乳液，上海保立佳；核壳结构弹性乳液，进口；钛白粉，美国杜邦、锦州钛白、济南裕兴；其他助剂均为市售。
试验测试仪器：高速分散剂机F-0.4（上海微特电机有限公司）；C-84-Ⅲ反射率测定仪、TX-Ⅱ建筑涂料耐洗刷仪（上海普申化工机械有限公司）；QUV/Spray紫外光老化试验箱（Q-labcorporation）。
2.2涂料配方及制备
氟碳改性外墙乳胶漆的配方见表1。
氟碳改性外墙乳胶漆的配方
制备工艺如下：
⑴将一定量的去离子水加入分散缸中，然后加入润湿剂、分散剂、消泡剂，中速搅拌均匀，再加入钛白粉和耐酸填料高速分散到细度小于50μm。
⑵在乳液中加入成膜助剂，搅拌均匀，然后加入上述浆料。搅拌均匀后加入防腐防霉防藻剂、抗冻剂和流变助剂调整到合适的黏度。
2.3性能测试
⑴常规性能指标测试方法按JG/T172—2005《弹性建筑涂料》进行。其中对耐人工加速老化性指标调整为2000h，耐沾污性指标调整为小于20%。
⑵耐酸雨测试：将制好的样板2/3面积浸入（23±2）℃的10%H2SO4溶液中7d。
3结果与分析
3.1乳液的选择
为了获得耐沾污、耐老化优异的弹性涂料，弹性乳液的选择至关重要。但是单以弹性乳液作为成膜物质，附着力差，耐沾污、耐老化性能不尽如人意。为此，常常通过添加其他乳液进行复配来改善这些缺点。
本试验在相同PVC（35%）条件下，通过选用不同的乳液进行试验，其结果见表2。
选用不同的乳液试验比较
从表2可以看出，氟碳乳液和紫外交联弹性乳液3复配的UV老化变色和耐沾污性最佳，为此，初步选定用氟碳乳液和紫外交联弹性乳液3复配作为我们的试验乳液。
3.2颜料的选择
弹性外墙涂料颜料在白色及浅色涂料中应选用金红石钛白粉，其化学稳定性和对紫外线稳定性好。金红石钛白粉由于生产工艺、物理性能指标以及分散性、遮盖性、高耐候性等应用性能指标不同,对涂膜的耐候性、耐沾污性能的影响也存在一定的差异。
为此本试验在相同PVC（35%）条件下，选择氟碳乳液和核壳结构弹性乳液复配，通过选用不同的金红石钛白粉进行试验，其结果见表3。
选用不同的颜料试验比较
从表3可以看出，钛白粉R-706的UV老化变色和耐沾污性都是最好，最终选择R-706钛白粉作为白色颜料。
3.3填料的选择
为了使制得的弹性涂膜致密、光滑、平整。应选用软硬适中、粒径粗细搭配且吸油量小、容易分散的填料。且考虑到涂料耐酸性效果，填料的选择对涂料耐酸性效果的影响至关重要，本研究通过选用不同的填料进行试验，其结果见表4。
选用不同的填料试验比较
从表4可以看出，X-7耐酸填料耐酸性最好，最终选择X-7作为耐酸填料。
3.4分散剂的选择
考虑到分散剂对涂膜耐水性能的影响，选择用铵盐分散剂；其次考虑到大部分分散剂和表面活性剂含有25%~50%的非挥发性吸湿成分，加入量大时有可能破坏乳液的链状结构，可能使涂膜产生“水斑”，拉伸时易断裂，明显降低涂料的延伸率，所以应尽量减少其用量[2]。但是降低用量会影响产品的分散效果。为此，应选用良好分散效果的分散剂，改善产品的早期抗水性和贮存稳定性。
3.5原理分析
目前市场上优异的弹性乳液主要为核壳结构和紫外交联两种类型。核壳结构聚合物的主体是体积较大的柔性粒子，其表面有较多的硬质齐聚物。涂料成膜后软、硬质单体分成上、下排列。通过一段时间的阳光作用，表面的齐聚物交联，形成一层极薄而致密的硬表面层，即形成里面软、外面硬的核壳结构。核壳结构的常温弹性很好，耐沾污性较好，但低温弹性不好，只适合南方地区。
紫外交联的弹性乳液所形成膜的低温弹性优异、透气性好，通过紫外交联后，涂层表面变硬，耐沾污性提高。当弹性涂膜因墙体开裂而受到拉伸的外力时，弹性涂层产生拉伸变形而不破坏。当因温度或湿度等条件发生变化而使裂缝愈合时，拉伸变形消失而恢复成原状。为此，选择紫外交联的弹性乳液作为主要基料。
其次考虑到紫外交联的弹性乳液耐候性、耐沾污性虽然较好，但是作为高性能外墙乳胶漆还是未尽如人意。
为此本文采用的是进口含4F的氟碳乳液与紫外交联的弹性乳液复配。氟是电负性最大的元素，氟的电子云对C—C键的屏蔽作用较氢原子强，因而氟原子可以保护C—C键免受紫外线和化学品的危害，利用含4F的氟碳乳液的表面能高于丙烯酸弹性乳液，在涂料成膜过程中更易产生自分层，利用自分层
原理，含4F的氟碳乳液上浮到涂层表面，使得含氟化合物具有优异的耐候性、耐沾污、耐化学品性。其次由于选用的氟碳乳液含4F，氟碳乳液中氟的含量较高，由于氟的含量对涂料的耐候性有着直接的影响[3]，因此只拼用少量的氟碳乳液，就可获得优异的性能。
4结语
本项目已获发明专利授权，专利公开号为：CN101402816。本项目的目的在于提供一种改进的弹性涂料，它具有较好的弹性，同时具备耐沾污、耐酸雨和超长耐老化的特点，可用于高层建筑外墙基层的长期保护和装饰。因是水性产品，符合国家环保要求。
在纯丙烯酸紫外交联弹性涂料中引进氟碳基团，通过成膜时自分层原理，氟碳基团上浮到涂膜表面，起到对下层涂料的耐老化保护作用，同时提高耐沾污和耐酸性能；为了减少酸蚀破坏，对颜填料进行了筛选试验，选择了耐酸性优异的颜填料，解决了酸雨重灾区涂料的保光和保色性，使涂膜经久如新。
本项目用较少的氟碳乳液添加，取得了较好的老化性能改进：耐人工老化性由400h提高2000h，与普通弹性涂料相比，涂料使用寿命由5年提高到15年以上，是普通弹性涂料的2倍，只增加10%的装饰成本，却获得200%的效益，具备非常高的性价比，有很高的社会经济效益。 |
