外墻乳膠漆耐沾污性及其人工加速測(cè)試方法的探討 - 圖文-

1、外墻乳膠漆耐沾污性及其人工加速測(cè)試方法的探討鄭公劭 ( 上海申得歐有限公司 201201摘要:對(duì)外墻乳膠漆耐沾污性的定義及其人工加速測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:外墻乳膠漆;耐沾污性;測(cè)試;標(biāo)準(zhǔn)水性乳膠漆具有低能耗,低污染等特點(diǎn),被廣泛用于建筑物的裝飾和保護(hù)。外墻乳膠漆除具有色彩豐富,施工方便,維修重涂容易等優(yōu)點(diǎn)外,在耐氣候老化,保色性,耐粉化等性能上也都較為令人滿(mǎn)意。目前困擾外墻乳膠漆的一個(gè)重要問(wèn)題是它的耐沾污性。尤其是在大氣污染仍較嚴(yán)重的環(huán)境下這個(gè)問(wèn)題更為突出。1 外墻涂料的耐沾污性根據(jù)實(shí)際中使用的效果,外墻乳膠漆涂膜污染可以分為兩種現(xiàn)象:1 整個(gè)涂膜均勻地被粉塵、煙氣,油性排放物

2、等污染而呈現(xiàn)變色、變暗的現(xiàn)象;2 在沒(méi)有遮檐的墻面的涂膜上形成的雨痕條紋狀污染,即所謂的“雨筋”現(xiàn)象。由于其與未被污染處有明顯的視覺(jué)反差,這種污染往往被認(rèn)為比均勻的污染更嚴(yán)重。粉塵細(xì)顆粒的粘附、堆積,涂膜對(duì)雨水夾帶塵垢的吸人作用,靜電吸附作用等均為第一類(lèi)均勻污染的機(jī)理。提高乳液聚合物的 Tg ,提高乳液聚合物的交聯(lián)密度,采用含硅,含氟等基料以降低涂膜的表面張力,使涂膜具有疏水性等都是提高外墻乳膠漆涂膜耐沾污性的方法。疏水性涂膜,如含硅,甚至含氟乳液制得的涂膜,并不是在所有的環(huán)境下都表現(xiàn)出比一般乳液制得的乳膠漆涂膜有更好的耐沾污性。在一些空氣濕度較大的環(huán)境中,含硅乳膠漆的涂膜并沒(méi)有明顯的優(yōu)越性,

3、其被污染的程度比一般純丙或苯丙乳膠漆涂膜更為嚴(yán)重。這里面當(dāng)然與乳液基料中含硅量的多少 ( 有資料介紹我國(guó)硅改性乳膠漆的平均硅含量為 1.6% 、乳膠漆配方設(shè)計(jì)中 PVC 的高低等許多因素有關(guān)。雖然有不少的實(shí)驗(yàn),尤其是用粉煤灰的試驗(yàn)方法來(lái)證明含硅乳膠漆的涂膜耐沾污性能較好,但是,實(shí)際應(yīng)用效果并不完全如此。另外疏水性涂膜表面對(duì)“雨筋”狀污染也沒(méi)有很好的抗性。因此,硅改性乳液的乳膠漆比純丙或苯丙乳液的乳膠漆耐沾污性一定更優(yōu)的觀念應(yīng)該受到質(zhì)疑和改變。一些 Tg 較高的乳液制得的乳膠漆的涂膜在抵抗粉塵的均勻污染方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),但同時(shí)在其涂膜表面會(huì)形成令人不愉快的“雨筋”污染。近年來(lái)關(guān)于涂膜表面究竟

4、疏水性還是親水性更耐沾污已有不少的討論。有人提出對(duì)于空氣中親油疏水的污染物,親水性涂膜與污染物之間的結(jié)合力弱,雨水更易滲透到界面,耐沾污性良好。日本技術(shù)人員的實(shí)驗(yàn)表明,為防止和減弱“雨筋”污染,涂膜必須具有親水性。外墻乳膠漆的耐沾污性問(wèn)題,涉及到各種不同的因素。從污染源來(lái)講,有親水性的,也有親油性的。從所處的環(huán)境條件來(lái)講,有北方天高氣爽,干燥少雨的干旱氣候,也有南方沿海溫?zé)岫嘤?潮濕多霧的熱帶氣候。從涂料來(lái)講,有不同類(lèi)型的乳液基料,不同高低的 PVC 設(shè)計(jì),表面軟硬不一的涂膜。眾多的不同因素告訴我們:導(dǎo)致外墻乳膠漆涂膜被污染的原因、機(jī)理,以及它的解決方法是錯(cuò)綜復(fù)雜的。目前一些經(jīng)典的傳統(tǒng)的理論并

5、不能完全解釋所有的實(shí)際現(xiàn)象。還有許多方面需要進(jìn)一步摸索、認(rèn)識(shí)、探討,實(shí)事求是地從實(shí)踐中分析、理解,以期掌握客觀規(guī)律和原理。相信經(jīng)過(guò)廣大涂料專(zhuān)家和技術(shù)人員的不懈努力,在外墻涂膜抗沾污方面一定會(huì)取得更大的進(jìn)展。2 外墻涂料耐沾污性測(cè)試方法外墻涂料的耐沾污性能如此重要,其檢驗(yàn)方法一直引起人們的重視。天然曝曬是檢驗(yàn)?zāi)驼次坌缘淖羁煽康姆椒?。美?guó) ASTMD 3719 就是被廣泛采用來(lái)評(píng)判外墻涂料耐沾污性的一個(gè)測(cè)試方法。但天然曝曬的方法耗時(shí)較長(zhǎng),天然環(huán)境條件很難標(biāo)準(zhǔn)化,保持一致性。這些問(wèn)題限制了天然曝曬方法的使用,人們一直希望找到與天然情況較一致的人工加速耐沾污性測(cè)試方法。2.1 國(guó)內(nèi)檢測(cè)方法及存在問(wèn)題我

6、國(guó)在 1988 年發(fā)布了 GB 9780 88 建筑涂料涂層耐沾污性測(cè)試方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。多年來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到這個(gè)方法的測(cè)試結(jié)果與實(shí)際使用狀態(tài)之間相關(guān)性的報(bào)道,也沒(méi)有這個(gè)方法與天然曝曬耐沾污性狀況的對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)這個(gè)方法標(biāo)準(zhǔn)本身的測(cè)試誤差大,重復(fù)性差。盡管在制定 GB / T9755 2001 標(biāo)準(zhǔn)時(shí),對(duì)這個(gè)方法進(jìn)行了局部的修正,例如取消了計(jì)算公式中分母里的粉煤灰反射率一項(xiàng),但仍存在很多問(wèn)題。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粉煤灰有詳盡的規(guī)定:細(xì)度 180 目,篩余量小于 6% ,顆粒級(jí)配為 180 200 目占 20% , 200 250 目占 30% , 250 325 目占 50% ,反射系數(shù)為 25%

7、 30% ,燒失量為 3% 6% 。實(shí)際上這樣的粉煤灰根本無(wú)法得到。即使是一些國(guó)家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu),也是采用級(jí)篩的粉煤灰進(jìn)行混拼。這種做法也僅考慮了粒徑分配,誤差很大。其它如反射系數(shù),燒失量等均無(wú)法混拼,實(shí)際是不控制的。由于各地、各批次粉煤灰不能保證有統(tǒng)一的規(guī)格,測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性當(dāng)然就無(wú)法保證了。GB / T9755 2001 標(biāo)準(zhǔn)制訂時(shí),曾提出粉煤灰的規(guī)格應(yīng)符合 GB / T1596 1331 用于水泥和混凝土中的粉煤灰中表 1 之級(jí)的規(guī)定。后來(lái)在標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布時(shí)干脆取消了所有有關(guān)粉煤灰的質(zhì)量規(guī)定,僅用腳注的形式說(shuō)明“粉煤灰由本標(biāo)準(zhǔn)歸口單位統(tǒng)一供應(yīng)”。這樣也就不清楚現(xiàn)在用的粉煤灰的粒徑分布,反射率和

8、燒失量了。一些檢測(cè)站的實(shí)踐反映:新的統(tǒng)一供應(yīng)的粉煤灰與以前的粉煤灰相比,同樣測(cè)試,涂膜的反射率下降要低一些。這樣的安排并不能保證其質(zhì)量的一致性。許多單位反映上半年和下半年買(mǎi)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)粉煤灰同時(shí)用于測(cè)試同一樣板的耐沾污性,結(jié)果相差很大。GB 9780 88 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的涂刷方法是用軟毛刷將 1 : 1 的粉煤灰水按橫向和豎向各兩次均勻地涂刷在樣板上。 GB / T9755 2001 中又規(guī)定了涂刷量。但是,用不同的軟毛刷,涂刷時(shí)的用力大小,都對(duì)測(cè)試結(jié)果有很大的影響。不同操作者進(jìn)行試驗(yàn)的人為誤差很大。在疏水性較強(qiáng)的涂膜上粉煤灰水不能均勻地刷涂,呈斑點(diǎn)狀分布。過(guò)分用力涂刷的結(jié)果往往使涂膜受損,更影響了檢

9、測(cè)效果。大量實(shí)踐證明:由于標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有規(guī)定測(cè)試的環(huán)境溫度和沖洗水的溫度,不同溫度的水沖洗的結(jié)果不一樣。夏天和冬天對(duì)同一品種涂料的檢測(cè)結(jié)果往往相差較大。有文章研究了溫度對(duì)耐沾污性能的影響。對(duì)同一涂膜, 23 下涂膜的反射系數(shù)下降率高于 15 ,可以超過(guò) 5 個(gè)百分點(diǎn)。在用水沖刷時(shí),試板的移動(dòng)速度對(duì)沖洗結(jié)果有一定的影響。筆者曾經(jīng)試著在沖洗時(shí)用較快的頻率和以較慢的頻率左右移動(dòng)試板,發(fā)現(xiàn)結(jié)果不同。用較慢的頻率移動(dòng)試板,試板的局部表面上的粉煤灰會(huì)被沖去較多,甚至?xí)霈F(xiàn)沖刷后試板的表面被污染的狀況很不一致的現(xiàn)象。另外, GB / T9780 88 測(cè)試方法也不能反映涂膜被“雨筋”狀污染的程度大小。由于以上等

10、眾多因素,這種測(cè)試方法誤差大,重復(fù)性差。有文章報(bào)告了實(shí)驗(yàn)結(jié)果:同一試樣,同一批粉煤灰,由不同人操作,測(cè)試結(jié)果相差 19.2 25.2 個(gè)百分點(diǎn)。同一試樣,同一批粉煤灰,由同一人在不同時(shí)間操作,測(cè)試結(jié)果相差 15.4 個(gè)百分點(diǎn)。在同一條件下,采用不同方式涂刷粉煤灰,其測(cè)試結(jié)果相差 7.2 9.7 個(gè)百分點(diǎn)。在同一試樣上,采用相同的涂刷方法,用不同的粉煤灰,測(cè)試結(jié)果相差最大,為 29.3 個(gè)百分點(diǎn)。以上分析和數(shù)據(jù)充分說(shuō)明 GB9780 88 以及稍作修改后的 GB / T9755 2001 附錄中的建筑涂料涂層耐沾污性試驗(yàn)方法不能科學(xué)地反映涂層的被沾污程度,弊病很大。用這樣的試驗(yàn)方法很難測(cè)得合理的

11、結(jié)果。在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中用這樣的檢驗(yàn)方法來(lái)測(cè)試,甚至用來(lái)作為仲裁性的判斷,根本無(wú)法評(píng)價(jià)外墻乳膠漆涂膜真正的耐沾污性,不能起到許多人希望的控制和提高我國(guó)外墻涂料質(zhì)量,尤其是耐沾污性的質(zhì)量水平,還會(huì)對(duì)用戶(hù)產(chǎn)生誤導(dǎo)作用。最近 CB / T9780 88 正在被修訂。但據(jù)說(shuō)其基本方法沒(méi)有改變,只是用含有石墨粉的配制粉取代原來(lái)的粉煤灰。這樣前面分析的造成測(cè)試誤差的因素基本沒(méi)有改變。有關(guān)部門(mén)在 10 個(gè)不同單位用粉煤灰和配制粉同時(shí)對(duì)統(tǒng)一制作的涂膜樣板進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)。 10 個(gè)單位的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明,無(wú)論是極差,還是標(biāo)準(zhǔn)差,配制粉比粉煤灰更大 ( 表 1 。表 1 粉煤灰與配制粉測(cè)試值比較項(xiàng)目粉煤灰配制粉測(cè)試

12、值最大值 X max 13.9% 21.5%測(cè)試值最小值 X min 7.1% 9.8%測(cè)試值最小值 X min 7.1%9.8% 測(cè)試值極差 R6.8% 11.7% 測(cè)試值平均值 X9.6% 13.8% 標(biāo)準(zhǔn)差 S1.95 3.042.2 國(guó)外的檢測(cè)方法國(guó)外對(duì)外墻乳膠漆耐沾污性的人工加速檢驗(yàn)方法也進(jìn)行了研究。日本在 1995 年修訂 JISK5663 合成樹(shù)脂乳液涂料時(shí),對(duì)內(nèi)外用乳膠漆的耐沾污性做了修訂試驗(yàn),結(jié)論是在修訂后的標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有包括耐沾污性這項(xiàng)指標(biāo)。在正式發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)同時(shí)發(fā)布的“標(biāo)準(zhǔn)解釋”中指出:“本涂料若按 JDK 5400 的 8.10( 耐污染性 ,用污染材料 ( 食用色素、紅茶、蠟筆、記號(hào)筆等 進(jìn)行試驗(yàn),驗(yàn)證試驗(yàn)證實(shí)的污染情況如解釋表 3 。從表 3 可見(jiàn),以污染性作為質(zhì)量控制項(xiàng)目是毫無(wú)意義的,因此不采用。還有,關(guān)于室外曝曬污染的試驗(yàn)方法,因還沒(méi)有確立,所以這次暫不采用。”“解釋表 3 ” 污染試驗(yàn)驗(yàn)證