外墻雨痕現(xiàn)象的研究

王微勝　陳炳耀　陳明毅

摘 要：本文通過設計雨痕模擬實驗對影響外墻雨痕的因素進行探討，驗證乳液、PVC值、分散劑對外墻雨痕的影響，并對能改善雨痕的方法進行闡述。

關鍵詞：外墻乳膠漆;雨痕;影響因素;改善

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.072

1 前言

隨著我國城市化進程的快速推進，建筑工程建設面積大幅上漲，建筑材料需求量因此不斷增大。在涂料行業(yè)，相較于溶劑型涂料，外墻乳膠漆更為環(huán)保及施工簡單，因此為大多數(shù)人們所青睞。但水性外墻漆在使用過程中會出現(xiàn)一系列弊病[1]，其中外墻雨痕問題一直被人們廣泛關注。在乳膠漆行業(yè)，大家普遍認為雨痕形成原因是潤濕劑、分散劑及乳液中的乳化劑等表面活性類物質(zhì)隨漆膜水分的揮發(fā)遷移到漆膜表面[2]，當雨水流過漆膜時，漆膜表面的水溶性小分子物質(zhì)溶解于雨水中并隨雨水向下流動，雨水干燥后形成雨痕。本文根據(jù)乳膠漆用各種助劑、PVC、乳液設計雨痕模擬實驗進行討論，并根據(jù)實驗驗證改善雨痕方法的可行性。

2 實驗部分

2.1 實驗材料及基礎配方

2.1.1 實驗材料

聚丙烯酸銨鹽分散劑、聚丙烯酸鈉鹽分散劑、疏水改性聚羧酸銨鹽、疏水改性聚羧酸鈉鹽、苯丙乳液、純丙乳液[3]、硅丙乳液。

2.1.2 基礎配方

2.2 實驗儀器

高速分散機、恒溫鼓風式干燥箱、斯托默粘度計、電子天平、線棒涂布器、低溫試驗箱、反射率測定儀。

2.3 性能測試

根據(jù)GB/T9755-2001方法對乳膠漆進行基本性能測試;雨痕模擬實驗：根據(jù)GB/T9755-2001中施工性檢測方法進行測試后，將試板置于標準實驗條件下晾置24h;在晾置好的試板上其中一半貼塑料薄膜并做好標記，將試板立起，用裝滿水的滴瓶在試板表面灑水，使試板表面均有水流流過;待水分完全干燥后，將試板上塑料薄膜撕去，對比觀察兩側漆膜狀態(tài)，用反射率測定儀測試兩側漆膜的反射率差值。

3 結果與討論

3.1 外墻雨痕現(xiàn)象產(chǎn)生的影響因素

3.1.1 乳液種類對外墻漆膜的影響

乳液的耐水白性[4]是評估乳液耐水性能的一大重要指標，經(jīng)研究，乳液早期的涂膜并不夠致密，耐水性較差，干燥的涂膜耐水性會有好轉。然而外墻雨痕問題一般為涂膜未干燥時接觸水而表現(xiàn)出的弊病，因此本文首先研究了乳液耐水白性能與雨痕出現(xiàn)的關系。

經(jīng)過對三種乳液的耐水白性測試，耐水白從好到差依次為：硅丙乳液、苯丙乳液、純丙乳液，從而反映了三類型乳液耐水性。將三種乳液應用于乳膠漆中，根據(jù)雨痕模擬測試測得耐水性越差的乳液應用于乳膠漆中雨痕現(xiàn)象越嚴重。由于乳膠膜中存在的乳化劑為親水物質(zhì)，當漆膜遇水后，親水基團體現(xiàn)出吸水趨向，加之漆膜內(nèi)外兩側滲透壓作用使得外部水分進入漆膜，從而出現(xiàn)了水與漆膜之間的折射率差值，當有光照射時，會有明顯泛白現(xiàn)象。通常，乳膠膜泛白情況越嚴重，意味著乳液的吸水率越高，也能初步篩選判斷出乳膠漆成品的耐水性較弱。因此，結合實驗結果可知，使用硅丙乳液的外墻乳膠漆有較好的初期涂膜耐水性，有效減弱了外墻雨痕現(xiàn)象。

3.1.2 PVC對外墻漆膜影響

顏料體積濃度（PVC）對乳膠漆的配方制定有著重要的意義，該參數(shù)主要反映在配方中中成膜物質(zhì)與填充粉體之間的量比關系，PVC值越低表示配方中成膜物質(zhì)含量越高。計算公式如下：

式中：Vp——顏填料體積;Vb——成膜物質(zhì)體積。

由于成膜物質(zhì)與填充粉體對涂膜最終性能提供不同方向，因此研究人員通過調(diào)節(jié)PVC值來調(diào)節(jié)涂膜性能，例如涂膜的光澤、耐擦洗性、耐沾污性、透氣性等各方面性能。隨著PVC值的增加，成膜物質(zhì)含量減少，當?shù)竭_某一特定PVC值時，涂料的性能會發(fā)生突變，此時人們稱該處的PVC為臨界顏料體積濃度，即（CPVC）。通常當顏料體積濃度達到CPVC值時，顏填料正好完全被成膜物質(zhì)包覆，涂料的各種性能會發(fā)生急劇變化，當顏料體積濃度大于CPVC時，產(chǎn)品性能將無法保證。

本試驗通過調(diào)整重鈣與乳液的添加量[5]，根據(jù)雨痕模擬實驗分別測試乳液含量為20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%時兩側漆膜色差值。

由圖1可直觀看出，三種不同乳液在PVC為50%附近時漆膜淋水與未淋水色差值最大，代表著雨痕最明顯;隨著PVC不斷減小，涂膜兩側色差值逐漸降低，說明雨痕現(xiàn)象在弱化。因此，當PVC值較小即乳液含量較多時，能改善乳膠漆雨痕現(xiàn)象。

3.1.3 分散劑對漆膜影響

通過測試四種分散劑對乳液耐水白性能的影響來評估其對最終漆膜雨痕現(xiàn)象的影響。

將四種分散劑以含量為0.4%、0.6%、0.8%分別加入苯丙乳液[6，7]，分散均勻后測試各試樣耐水白性能。根據(jù)乳膠涂膜浸水發(fā)白程度分為無發(fā)白跡象（1級）、輕微發(fā)白（2級）、明顯發(fā)白（3級）、嚴重白化（4級）。實驗結果如圖2所示。

從圖2中可以看出：除疏水改性聚羧酸銨鹽分散劑外，其他三種分散劑加入乳液中時，乳膠涂膜耐水白性能隨著分散劑含量的增加而變差，從而易于產(chǎn)生雨痕現(xiàn)象，其中疏水改性聚羧酸鈉鹽由于鈉離子的存在將會影響涂膜的耐水性，因而若用于外墻乳膠漆中加入過量此類分散劑，亦容易使外墻出現(xiàn)雨痕現(xiàn)象;此外，對于四種分散劑對比也可看出，分散劑含量相同時，疏水改性的分散劑均比未改性分散劑對外墻雨痕影響小。通過實驗表明了疏水改性的分散劑與未經(jīng)疏水改性的分散劑相比親水物質(zhì)較少，大大降低了漆膜表面能，使得漆膜難以被潤濕從而達到改善雨痕的目的;另外，未經(jīng)疏水改性的分散劑隨著添加量的增加，涂膜干燥后遺留在涂層表面的助劑增加，經(jīng)過雨水的沖洗更易產(chǎn)生雨痕問題。

3.2 改善措施

根據(jù)實驗結果顯示，在設計外墻乳膠漆配方使，選擇耐水白性能優(yōu)秀的乳液是十分重要的，例如硅丙乳液;其次在分散劑的選擇和用量上也需要考慮分散劑的疏水性，以減少表面活性物質(zhì)溶解在水中，造成雨痕。另一方面，在乳膠漆涂層表面涂裝具有防水性能的罩面清漆不僅可以較大程度改善雨痕現(xiàn)象又不影響墻面美觀，因此可以根據(jù)涂裝需求選擇罩面。

4 結論

經(jīng)過一系列的實驗測試，分別從乳液、PVC、分散劑等方面測試各因素對外墻乳膠漆雨痕現(xiàn)象的影響。由實驗結果可得出以下結論：

（1）乳液的耐水白性能直接影響著最終乳膠漆膜的雨痕程度，乳液耐水白性能越好，對外墻雨痕現(xiàn)象出現(xiàn)的影響越小。根據(jù)實驗對比測試的幾種不同類型乳液發(fā)現(xiàn)，硅丙乳液的耐水白性能十分優(yōu)異，純丙乳液相對較差。（2）乳膠漆的PVC值為50%左右時漆膜淋水與未淋水色差值最大，代表著雨痕最明顯;隨著PVC不斷減小，涂膜兩側色差值逐漸降低，說明雨痕現(xiàn)象在弱化。因此，當PVC值較小即乳液含量較多時，能改善乳膠漆雨痕現(xiàn)象。（3）分散劑加入乳液中時，乳膠涂膜耐水白性能隨著分散劑含量的增加而變差，因而當外墻乳膠漆中分散劑用量過多，容易出現(xiàn)雨痕現(xiàn)象;當分散劑含量相同時，疏水改性的分散劑比未改性分散劑對外墻雨痕影響小。

參考文獻：

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