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淺談內墻厚涂開裂的解決方法,各種高PVC(顏料體積濃度)乳膠涂料不斷涌現,從乳液本身來分析,檢測內容(方案實施)
2019年06月08日    閱讀量:419    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

針對內墻乳膠漆在厚涂開裂上的缺陷,通過在無石棉纖維膩子板上調整乳膠漆成膜助劑、涂膜厚度和兌水比例,觀察乳膠漆的厚涂開裂情況并進行對比,得出厚涂開裂與成膜助劑、涂膜的厚度、刷涂質量以及刷痕有關,其都會影響涂膜在低溫下的成膜速率,并淺談了厚涂開

0 前 言

隨著涂料原料價格的上漲,各種高PVC(顏料體積濃度)乳膠涂料不斷涌現。在高PVC乳膠漆的設計中,內墻乳膠漆因具備環境友好、易施工、價廉、裝飾性強等優點,一直以來都是室內墻面裝飾的主流。由于市場需求量大,國內內墻乳膠漆的生產企業繁多,其中以中低價位的中高PVC內墻乳膠漆市場占有率最大,但同時要保證有足夠的性能中國建材網cnprofit.com。但與此同時也產生了一個新的問題:粉料的增多,導致粉料間隙沒有足夠的乳膠粒子去相互結合,堆積密度減少,成膜過程中乳膠粒子不夠緊密,導致有開裂的現象產生,尤其在低溫下更嚴重,實際情況下由于填充墻自身墻體與不同結構層結合處開裂。特別是近來反映較多的內墻涂料開裂和脫皮現象直接影響到住戶使用功能和建筑物視覺效果,給人們生活帶來極大不良影響。

 

1 厚涂開裂原因分析

1.1 從乳液本身來分析

水性乳液成膜要經過3個過程:水分揮發、乳液粒子聚集、粒子壓縮融合聚結,最終形成涂膜,乳液粒子在成膜過程中經過壓縮、融合階段[1]。粒子形成蜂窩狀六邊形結構的事實已被掃描電子顯微鏡所證實,可知成膜過程中階段多,并且微觀上是非分子級的。任何階段都有可能產生不完全性,特別是最后階段,乳液粒子是借助于成膜助劑形成均勻連續相,是水性涂料的最終性能的根本保證。成膜時,成膜助劑在融合乳液粒子的過程中起到了十分重要的作用。在成膜助劑的作用下,乳液粒子被軟化和溶脹,粒子之間的界面張力消失,此時顆粒間的毛細管力比顆粒間的斥力大,使顆粒間相互流動、作用、聚結,從而形成連續均勻的涂膜。

水性涂料的完全聚結是一個很慢的過程。聚結速度受環境溫度和玻璃化溫度(Tg)的影響。特別是在施工溫度低于乳液的Tg時,沒有成膜助劑的存在不能成膜。而且成膜助劑的種類也很多,但是并非所有的成膜助劑都有作用,有作用的其作用大小也不一樣。對一個體系效果很好的成膜助劑在另一個體系中可能完全無效。成膜助劑的用量直接影響到涂料的MFFT。但并非正比關系,開始時影響較大,再多加影響越來越小,到一定用量以后MFFT幾乎不再降低。因此首先要選最優的成膜助劑的種類,然后要控制好成膜助劑的用量,在滿足成膜效果的前提下,成膜助劑的用量越少越好。

1.2 從Tg來分析

涂膜的硬度與成膜物質的玻璃化溫度(Tg)密切相關,用硬單體或剛性鏈段合成乳液可以制成高玻璃化溫度的產品,Tg高的乳液涂膜硬度高,然而低溫成膜性可能不好。選用合適的成膜助劑雖然能在一定程度上解決Tg(高硬度)和低溫成膜性的矛盾,但是更好的方法是改變乳液粒子的結構。普通的丙烯酸乳液技術不能兼顧低溫成膜性和高玻璃化溫度(高硬度)這對矛盾的性能要求,二者折中的產品通常性能一般,但是核殼技術可以解決二者的兼顧問題[2]。核殼結構乳液將兩種不同性能的聚合物很好地統一在一個體系中。最常用的是硬核軟殼型乳液,軟殼有較低的玻璃化溫度,能保證水性涂料在較低的溫度下成膜,由于殼層軟更有利于乳膠粒子的融合,形成的涂膜均勻致密,耐水性極大提高,硬核的Tg高,能給涂膜足夠的硬度,耐沾污和抗粘連性也有很大的改善。但低溫施工往往會出現成膜不良的現象,通常表現為開裂(微小細裂紋),嚴重的甚至會形成一層毫無附著力的粉狀物,出現涂膜邊緣卷起等現象。

1.3 從涂膜的致密性來分析

乳膠粒子的粒徑越小,堆積密度越高,涂膜會越致密。當乳膠粒子相互之間聚結融合的速率大于粒子之間的靜電斥力,能夠更好地融合成均勻致密的涂膜。但乳膠粒子融合擴散需滿足一個條件:要求乳膠聚合物體系中有25%的自由體積,因此乳膠的成膜溫度必須高于乳膠聚合物體系的Tg。而由于顏填料的影響,乳膠漆的最低成膜溫度還是會比乳膠聚合物的成膜溫度高。成膜助劑多為樹脂乳液的高沸點良溶劑,使其變軟,使乳液粒子流動性(或者說分子鏈段的蠕動性)加強,為乳膠粒變形融合成連續均勻的膜提供了足夠的自由體積,加強了顆粒間的聚結作用,使涂膜致密,因此要選擇合適的成膜助劑種類和用量。

1.4 從刷涂的質量和厚度來分析

刷涂不均勻和厚涂的涂膜相比于刷涂均勻和較薄的涂膜更容易出現開裂的情況,在低溫高濕等苛刻環境下會更加嚴重。刷涂不均勻的涂膜在干燥過程中容易產生應力集中點,導致開裂產生。厚涂的涂膜,在干燥過程中,由于水分揮發的速率不一樣,導致邊緣和表層的涂膜先干燥成膜,表面張力變大,中間內部的組分隨著水分的揮發,黏度會明顯升高,一旦產生不均質的現象(如體積限制性絮凝等)就會很容易導致涂膜表面開裂的現象發生。

 

2 檢測內容(方案實施)

2.1 檢測方法

在A4的高密度無石棉纖維板上批刮膩子,底材符合JC/T 412.1—2006中NAF(無石棉)待干燥后用砂紙打磨平整,在A4大小的膩子板上用600 μm、 800μm、1 000 μm和2 000 μm制膜器刮膜后,立即放入5 ℃低溫箱中,將毛刷用水潤濕后刷涂,要求涂膜盡量均勻,待涂膜實干后觀察涂膜表面開裂情況進行對比。同時也對比加水10%和25%的情況下的低溫厚涂開裂情況。

2.2 實驗儀器及材料

2.2.1 實驗儀器

實驗用儀器見表1。

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3 實驗部分

3.1 內墻檢測配方

內墻用檢測配方見表3,分別為膩子材料和樣漆材料。

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內墻檢測配方

樣漆檢測配方(13%)

3.2 乳膠漆的配制

3.2.1 乳膠漆的生產工藝流程

乳膠漆的生產工藝流程可用圖1。


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乳膠漆的生產工藝流程

3.2.2 漿料及乳膠漆的配制

(1)將水及羥乙基纖維素(HEC)加入高速分散劑,攪拌溶解后再加入潤濕劑、分散劑、pH值調節劑、部分消泡劑,分散均勻。

(2)加入顏填料(R-996、CC-1250、CC-800、DB-80)調至轉速2 000~2 500 r/min高速分散30 min。

(3)調低轉速約1 000~1 500 r/min加入防腐劑、防凍劑、成膜助劑、水,調低轉速500 r/min以下加入部分消泡劑消泡,繼續分散5~10 min,用150#濾布過濾即可制得乳膠漆漿料。

(4)待漿料恢復至常溫稱取一定量的乳液和漿料混合,在轉速約為500~1 000 r/min的高速分散機上分散大概15 min即可。

3.2.3 厚涂開裂現象及結果分析

(1)對比600 μm和800 μm在5 ℃低溫養護24 h,并觀察涂膜厚涂開裂情況,如圖2所示。

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600 μm和800 μm厚涂開裂情況

實驗結果:涂料1在不同厚度下測試厚涂開裂性,5 ℃低溫箱成膜,600 μm無開裂,800 μm有一條輕微裂痕。

(2)對比1 000 μm和2 000 μm在5 ℃低溫養護24 h,并觀察涂膜厚涂開裂情況,如圖3所示。

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1 000 μm和2 000 μm厚涂開裂情況

實驗結果:涂料1在不同厚度下測試開裂性能, 5℃低溫箱成膜,1 000 μm邊沿明顯開裂,2 000 μm出現嚴重的開裂。

(3)在A4大小的膩子板上刷涂2 000 μm并在5 ℃低溫養護24 h,通過添加不同成膜助劑來對比涂膜厚涂開裂情況,如圖4所示。

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添加m(Texnoal)∶m(DPM)=1∶1和OE-400厚涂開裂 情況

實驗結果:5 ℃低溫箱成膜,對不同的成膜助劑進行測試,涂料2為m(Texnoal)∶m(DPM)=1∶1,出現了非常嚴重的開裂現象;涂料3為OE-400的高沸點成膜助劑,較涂料2比,開裂現象得到了明顯的改善。

(4)在A4大小的膩子板上刷涂2 000 μm并在5 ℃低溫養護24 h,漆樣兌水10%和25%對比涂膜厚涂開裂情況,如圖5所示。

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兌水10%和25%厚涂開裂情況

實驗結果:5 ℃低溫箱成膜,涂料3(加入OE-400),在兌水10%后,2 000 μm有邊緣明顯的開裂;在兌水25%后,2 000 μm涂膜中間有嚴重的開裂現象。

(5)在A4大小的膩子板上的膜刷涂2 000 μm并在 5℃低溫養護24 h,通過添加不同的增稠劑來對比涂膜的厚涂開裂情況。

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添加HEC和RM-2020厚涂開裂情況

實驗結果:5 ℃低溫箱成膜,涂料4(加入HEC)2 000 μm涂膜開裂非常嚴重;在加入疏水改性非離子聚氨酯(RM-2020)后,2 000 μm涂膜無開裂現象。

 

4 解決方案

(1)乳液合成技術可以選擇核殼或者其他能夠解決低溫成膜性和高玻璃化溫度(高硬度)這對矛盾的性能要求,或者引入含氟、硅單體作偶聯劑,提高成膜的致密性。

(2)選用成膜效率高,并且是樹脂乳液的良溶劑,實驗發現,含有羥基的成膜助劑水溶性好,且能包裹乳液粒子,軟化粒子,能與涂料更好地融合,其中OE-400軟化乳膠粒子的能力更為突出。

(3)施工上盡量涂刷均勻,輥筒盡量使用干凈的或新輥筒,兌水盡量控制在10%~20%,不要超過20%。

(4)乳膠漆配方中加入疏水改性非離子型聚氨酯增稠劑,涂膜在成膜過程中隨著自由體積的減少,黏度上升,防止流掛,能與乳膠粒子締合,不容易因黏度上升而產生體積限制性絮凝。另外涂膜還能保持一定的流平性,涂膜成膜后表面比較均勻,不容易導致開裂。

(5)刷涂不均勻的涂膜在干燥過程中容易產生應力集中點,導致開裂現象。厚涂的涂膜,在干燥過程中,由于水分的揮發速率不一樣,導致邊緣和表層的涂膜先干燥成膜,中間內部的組分隨著水分的揮發,黏度會明顯升高,一旦產生不均質的現象(如體積限制性絮凝等)就會很容易導致涂膜表面開裂的現象發生。盡量保證刷涂的均勻性及表干和實干速率的接近。


5 結 語

厚涂開裂現象是內墻乳膠漆在實際施工應用中的一項嚴重缺陷,本文通過一系列實驗來研究造成厚涂開裂情況的原因。實驗表明,成膜助劑的種類及用量、施工時兌水比例、高剪切應力下涂膜的均勻性、配方中增稠劑的合理搭配等是切影響內墻乳膠漆厚涂開裂的主要影響因素,通過對配方體系的調整與合理施工是能夠對厚涂開裂情況進行改善的。


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