0 　引　言

水性涂料雖然具有環(huán)保、性能優(yōu)良的特點(diǎn) , 但配方中將近一半是作為溶劑的水 , 為保證涂料的貯存和使用性能必須加入大量的其他助劑 , 這樣不僅增加了成本 , 同時(shí)也造成了資源的浪費(fèi)。因此 , 如果能將水性涂料制成干粉形式 , 并采用紙袋包裝運(yùn)送至施工現(xiàn)場 , 使用前加水調(diào)和 , 不僅可以降低包裝運(yùn)輸費(fèi)用、減少助劑使用量、延長貯存周期 , 給施工帶來方便 , 而且也符合涂料和時(shí)代的發(fā)展方向�？稍俜稚⑷槟z粉的出現(xiàn)及其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用為建筑涂料的干粉化提供了物質(zhì)基礎(chǔ) , 它是一種加水分散后能重新形成穩(wěn)定的分散液 , 并具有原來合成聚合物乳液的性能 [ 1 - 3 ] 。本文采用自制的可再分散乳膠粉為主要成膜物質(zhì) , 結(jié)合水泥無機(jī)粘結(jié)劑配制了膩?zhàn)用嫫岫�合一�?nèi)墻涂料 , 著重討論了可再分散乳膠粉、纖維素醚、粉狀憎水劑對(duì)涂料性能的影響。

1 　實(shí)　驗(yàn)

1 . 1 　實(shí)驗(yàn)原料

主要原材料如表 1 所示。

1 . 2 　膩?zhàn)用嫫岫�合一涂料的配�?

表 1 　主要原料

按如下配比稱取原料 : 可再分散乳膠粉 0 ～ 10% , 白水泥 28% ～ 32% , 二氧化鈦 5% ～ 15% , 重質(zhì)碳酸鈣 35% ～ 45% , 粉狀消泡劑 0 . 2% ～ 0 . 5% , 木纖維 0 ～ 0 . 4% , 纖維素醚 0 ～ 0 . 5% , 粉狀憎水劑 0 ～ 0 . 5% 。將上述稱量好的原料混合均勻即成干粉涂料。

1 . 3 　二合一涂料的使用

取 100 g 上述干粉涂料 , 加水 35 ～ 42 g, 充分?jǐn)嚢?, 調(diào)制成具有一定流動(dòng)性的膏狀涂料 , 涂布于基材表面。

1. 4 　涂料性能測試

1 . 4 . 1 　粘結(jié)強(qiáng)度

粘結(jié)強(qiáng)度的測試方法參照 GB /T9779 — 2005 《復(fù)層建筑涂料》 5 . 7 . 2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)。

1 . 4 . 2 　耐擦洗性能

干擦 : 厚度為 0 . 7 mm 的一層涂料涂布于纖維水泥板表面上。經(jīng) 7 天養(yǎng)護(hù)后 , 將試件插入固定在工作臺(tái)上 , 用鬃刷來回刷擦 2 000 次 , 記下試件的質(zhì)量損失。濕擦 : 厚度為 0 . 7 mm 的一層涂料涂布于纖維水泥板表面上。經(jīng) 7 天養(yǎng)護(hù)后 , 將試件插入固定在工作臺(tái)上 , 用鬃刷來回刷擦 , 隨著刷子擦洗試件的同時(shí)注入少量肥皂水 , 記下總共洗刷的次數(shù)。

1 . 4 . 3 　涂膜硬度

將涂料涂布于纖維水泥板表面上涂層厚度為 0 . 7 mm 。經(jīng) 7 天養(yǎng)護(hù)后 , 將試件插入固定在工作臺(tái)上 , 在一定的負(fù)荷下 , 用 Erichsen 筆在涂膜的表面上刮擦 , 在出現(xiàn)第一條明顯痕跡時(shí) , 該作用力即為涂膜的表面硬度。

1 . 4 . 4 　涂料保水性

將一張濾紙放置在 15 mm × 15 mm 的玻璃板中央 , 將試模 ( 內(nèi)徑 50 mm , 高 2 mm ) 放在濾紙上 , 將調(diào)制好的涂料裝入試模中用直刀抹平 , 蓋上另一塊玻璃板 , 小心翻轉(zhuǎn) , 使有濾紙的玻璃板在上面放置于水平操作臺(tái)上 , 1 h 后取出濾紙 , 用直尺均勻量取 4 組水分在該濾紙上的擴(kuò)散直徑 D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 , 保水率為 :

式中 W —保水率 , %; D —試膜內(nèi)徑 ,mm; D 1 、 D 2 、 D 3 、 D 4 水分在濾紙上的擴(kuò)散直徑 ,mm 。

1 . 4 . 5 　涂膜吸水性

參照 GB /T9779 — 2005 《復(fù)層建筑涂料》 5. 9 透水性試驗(yàn)。

2 　結(jié)果與討論

2 . 1 　可再分散乳膠粉對(duì)膩?zhàn)用嫫岫�合一涂料的影�?

可再分散乳膠最主要的特性在于其能夠很方便地再分散于水中 , 形成具有粘結(jié)性能的乳液 , 并具有乳液通常具備的各種性能。這是它作為有機(jī)成膜物質(zhì)配制干粉涂料的基礎(chǔ) , 對(duì)涂料的涂膜性能有很大的影響。

2 . 1 . 1 　可再分散乳膠粉對(duì)涂料用水量及涂膜吸水率的影響

圖 1 是調(diào)制涂料時(shí) , 水的用量與可再分散乳膠粉加入量的關(guān)系。

圖 1 　可再分散乳膠粉用量與水 / 干粉比的關(guān)系

從圖 1 可以看出隨著可再分散乳膠粉用量的增加 , 調(diào)制相同干粉涂料的用水量增加。由于可再分散乳膠粉遇水溶脹吸收一定的水分 , 體系中游離水的量相對(duì)減少 , 黏度增大 , 流動(dòng)性降低 , 為了降低體系黏度 , 增加流動(dòng)性以達(dá)到施工要求 , 必須增加水的用量。

圖 2 是涂膜浸泡 24 h 后的吸水率。

圖 2 　可再分散乳膠粉用量與涂膜吸水性的關(guān)系

從圖 2 看到 , 隨著可再分散乳膠粉用量的增加 , 涂膜的吸水率降低 , 這似乎與聚合物表面含有較多親水基團(tuán) , 浸水時(shí)吸水率增大相背離。其原因主要是可再分散乳膠粉與水泥基硬性材料一起使用時(shí) , 可再分散乳膠粉分散并聚集于水泥石的結(jié)構(gòu)缺陷的空隙壁上 , 從而對(duì)涂膜中的毛細(xì)空隙起到重要的堵塞作用 , 使得涂膜的吸水率降低。

2 . 1. 2 　可再分散乳膠粉對(duì)涂膜粘結(jié)強(qiáng)度的影響

可再分散乳膠粉作為有機(jī) - 無機(jī)復(fù)合涂料的主要膠結(jié)料和成膜物質(zhì) , 其用量對(duì)涂膜的粘結(jié)強(qiáng)度具有顯著的影響。圖 3 是涂膜粘結(jié)強(qiáng)度與可再分散乳膠粉用量的關(guān)系。

圖 3 　可再分散乳膠粉用量與涂膜粘結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系

從圖 3 可以看出 , 隨著可再分散乳膠粉用量的增大 , 涂膜的粘結(jié)強(qiáng)度提高 , 并且當(dāng)乳膠粉用量較少時(shí) , 涂膜的粘結(jié)強(qiáng)度隨乳膠粉加入顯著提高 , 當(dāng)乳膠粉用量超過 4% 時(shí) , 涂膜粘結(jié)強(qiáng)度的提高趨勢減緩。這主要是因?yàn)橐环矫婵稍俜稚⒉⒕奂�于水泥石的結(jié)構(gòu)缺陷的空隙壁上形成一層聚合物薄膜 , 同時(shí)可再分散乳膠粉膠粒表面還有較多的官能團(tuán)如羧基和羥基 , 這些都增強(qiáng)了涂層之間及涂膜與基材間的作用力。

2 . 1 . 3 　可再分散乳膠粉對(duì)涂膜耐擦洗性能的影響

圖 4 為涂膜 2 000 次來回干擦后的質(zhì)量損失與可再分散乳膠粉用量的關(guān)系。

圖 4 　可再分散乳膠粉用量與涂膜干擦性的關(guān)系

從圖 4 看出 , 可再分散乳膠粉的加入能夠顯著提高涂膜的耐干擦性能 , 并隨著乳膠粉用量的增加 , 2 000 次來回干擦后質(zhì)量損失減小 , 耐干擦性能提高 , 但當(dāng)乳膠粉用量大于 4% 時(shí) , 耐干擦性能提高的趨勢減緩。圖 5 為涂膜耐濕擦次數(shù)與可再分散乳膠粉用量的關(guān)系。

圖 5 　可再分散乳膠粉用量與涂膜濕擦性的關(guān)系

從圖中 5 看出 , 可再分散乳膠粉的加入顯著增加了涂膜的耐濕擦次數(shù) , 并隨乳膠粉用量的增加 , 耐濕擦次數(shù)增加 , 耐洗擦性能提高�？傮w來說 , 可再分散乳膠能顯著提高涂膜的耐洗擦性能 , 這是因?yàn)榭稍俜稚⑷槟z粉遇水再分散成聚合物乳液 , 形成聚合物乳膠粒子 , 這些乳膠粒子分散并聚集于水泥石中的結(jié)構(gòu)缺陷的孔隙壁上形成一層聚合物薄膜 , 特別當(dāng)乳膠粉用量較大時(shí) , 聚合物能形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的涂膜 , 因此涂膜的耐洗擦性能提高。

2 . 1 . 4 　可再分散乳膠粉對(duì)涂膜硬度的影響

圖 6 為涂膜的表面硬度與可再分散乳膠粉用量的關(guān)系。

圖 6 　可再分散乳膠粉用量與涂膜表面硬度的關(guān)系

從圖 6 看出 , 涂膜的表面硬度先隨可再分散乳膠粉的加入顯著提高 , 但當(dāng)乳膠粉的加入量大于 5% 時(shí) , 涂膜的表面硬度反隨乳膠粉加入量的增大而降低。這可能是當(dāng)乳膠粉用量較少時(shí) , 可再分散乳膠粉遇水后再分散的乳膠粒子分散并聚集于水泥石孔隙壁上 , 在空隙壁表面形成一層聚合薄膜 , 增強(qiáng)了涂膜表面強(qiáng)度 ; 另一方面 , 可再分散乳膠粉加入后能夠很好地促使水泥水化形成一定硬度的水泥石 , 因?yàn)榫酆衔镌诳障侗诒砻娉赡�時(shí)擠壓出來的水分剛好用于補(bǔ)充水泥的水化 , 促使水泥水化完全。但當(dāng)可再分散乳膠粉用量較大時(shí) , 聚合物形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)薄膜 , 涂料更多地顯示有機(jī)涂料特性 , 而乳膠粉本身的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低 ( 5 ℃ ) , 所以涂膜的表面硬度也有所降低。

2 . 2 　纖維素醚對(duì)涂膜性能的影響

纖維素醚是粉狀建筑涂料中常用的一種原料 , 對(duì)涂料的施工性和保水性具有重要的作用。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)沒有加纖維素醚的涂料施工性能很差 , 有很大的黏滯性 , 并產(chǎn)生流掛 , 隨著纖維素醚的加入和量的加大 , 涂料的施工性能得到明顯改善和提高。這主要是因?yàn)槔w維素醚分子結(jié)構(gòu)中含有豐富的羥基和醚基 , 使其溶于水中后被水所包圍且分子鏈之間相互牽連形成具有高黏度的水溶液 [ 4 ] , 從而使它具有很好的觸變性能 , 良好的觸變性能又賦予涂料良好的施工性能。纖維素醚除了賦予涂料良好的施工性外 , 還具有優(yōu)異的保水性 , 這是其在粉狀建筑涂料中應(yīng)用的最重要的性能。圖 7 是纖維素醚加入量與涂膜保水率的關(guān)系圖。

圖 7 　纖維素醚加入量與涂膜保水率的關(guān)系

從圖 7 看出 , 隨著纖維素醚用量的增大 , 涂膜的保水率增大 , 這同樣是因?yàn)槔w維素醚分子結(jié)構(gòu)中具有豐富的羥基和醚基 , 使其具有很好的親水性和溶于水后水溶液的高黏度性。但并不是加入越多越好 , 從圖 7 中看到當(dāng)其用量超過 0 . 3% 時(shí) , 隨加入量的增加保水率改變不大。因?yàn)槔w維素醚具有豐富的親水基團(tuán) , 所以當(dāng)加入量較大時(shí) , 勢必會(huì)影響涂膜的耐水性和耐洗擦性 , 另一方面其價(jià)格也比較昂貴 , 所以確定加入量為 0 . 3% 。

2 . 3 　粉狀憎水劑對(duì)涂膜耐水性的影響

所謂憎水劑就是賦予涂膜一定的憎水性 , 從而提高涂膜的耐水性和耐洗擦性。圖 8 、圖 9 分別是在標(biāo)準(zhǔn)條件下護(hù)養(yǎng) 7 天后涂膜的吸水性量和耐濕擦性與憎水劑 Seal 80 加入量的關(guān)系。從圖 8 、圖 9 中看出 , Seal 80 的加入明顯降低了涂膜的吸水量 , 提高了涂膜的耐濕擦性 , 但當(dāng)加入量超過 0 .3% 時(shí) , 吸水量降低和耐濕擦性提高的趨勢都有所減緩。 Seal 80 是一種硅烷基粉末 , 之所以具有良好的憎水性能 , 是因?yàn)樵谒�泥水化的高堿性環(huán)境下 , 硅烷中親水的有機(jī)官能團(tuán)水解形成高反應(yīng)活性的硅烷醇基團(tuán) , 硅烷醇基團(tuán)繼續(xù)與水泥水化產(chǎn)物中的羥基進(jìn)行不可逆反應(yīng)并化學(xué)地結(jié)合在一起 , 從而使通過交聯(lián)作用連接在一起的硅烷牢固地固定在這種水泥基涂料內(nèi)部孔隙壁的表面 , 而其憎水的有機(jī)官能團(tuán)朝向孔隙壁的外側(cè) , 使涂膜表面獲得憎水性 , 并使整個(gè)涂層具有良好的憎水效果 [ 5 ] , 從而提高涂膜的耐水性和耐洗擦性。

圖 8 　涂膜的吸水性量與 Seal 80 加入量的關(guān)系

圖 9 　涂膜的耐濕擦性與 Seal 80 加 入量的關(guān)系

2 . 4 　綜合性能檢測

對(duì)可再分散乳膠粉、纖維素醚、 Seal 80 的含量分別為 5% 、 0 . 3% 、 0 . 3% 的膩?zhàn)用嫫岫�合一涂料進(jìn)行綜合性能檢測 , 其結(jié)果見表 2 和表 3 。

表 2 　膩?zhàn)訖z測結(jié)果

表 3 　面漆檢測結(jié)果

　　從表 2 中看到 , 作為膩?zhàn)?, 各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到國標(biāo) JG/3049 — 1998N 型指標(biāo)值。從表 3 可以看到 , 作為面漆 , 各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到國標(biāo) GB /T 9756 — 2001 中規(guī)定的優(yōu)等品。

3 　結(jié)　語

(1) 以自制的可再分散乳膠為主要成膜物質(zhì) , 結(jié)合水泥水硬性無機(jī)粘結(jié)劑制備了膩?zhàn)用嫫岫�合一�?nèi)墻涂料 , 確定了當(dāng)可再分散乳膠粉用量為 4% ～ 6% 時(shí) , 制備的內(nèi)墻涂料具有較好的綜合性能。 (2) 纖維素醚的加入使得涂料具有良好的觸變稠度和施工性能 , 并賦予涂膜良好的保水性 , 通過實(shí)驗(yàn)確定了其用量為 0 . 3% 。 (3) 粉狀憎水劑 Seal 80 顯著提高了涂膜的憎水性和耐洗擦性 , 當(dāng)其加入量大于 0 . 3% 時(shí) , 涂膜憎水性和耐洗擦性增加趨勢減小 , 因此實(shí)驗(yàn)確定其用量為 0 . 3% 。 (4) 產(chǎn)品綜合性能達(dá)到或超過國標(biāo) JG/3049 — 1998N 型和 GB /T 9756 — 2001 優(yōu)等品指標(biāo)值。