l 引言

    1 ． 1 建筑涂料的優(yōu)勢(shì)

    建筑涂料作為新型建材產(chǎn)品中的主要門(mén)類(lèi)之一，已開(kāi)始進(jìn)入主流產(chǎn)品行列。它有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：首先，從裝飾功能來(lái)看，建筑涂料能夠創(chuàng)造出色彩絢麗、多姿多彩的裝飾效果。{TodayHot}既可莊重高雅，又可鮮艷活潑，符合當(dāng)今人們個(gè)性化的追求。其次，它容易更新。涂裝涂料的建筑物需要重新裝飾其外觀時(shí)，可以很方便地重涂一遍，而且成本低廉，滿(mǎn)足建筑外裝飾長(zhǎng)新的理念。再次，從施工性來(lái)考慮，建筑涂料本身質(zhì)輕，它能方便、快捷地涂覆在建筑物上，施工效率高，無(wú)安全隱患。

    1 ． 2 外墻涂料的發(fā)展空間

    據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑物外墻采用高性能涂料涂飾的已占 90 ％ ；而我國(guó)外墻采用涂料涂飾的還遠(yuǎn)低于這一水平，大部分使用硬面材料 ( 面磚、花崗巖、瓷磚、幕墻和不銹鋼面板 )。這些硬質(zhì)飾面材料不僅造價(jià)高，而且還存在破損墜落的安全隱患，被喻為“城市定時(shí)炸彈”。新加坡、馬來(lái)西亞等國(guó)家已經(jīng)立法規(guī)定：高層建筑不允許使用瓷磚裝飾。目前我國(guó)一些省市已出臺(tái)或正在制定外墻限用幕墻、瓷磚的法規(guī)。{HotTag}這些無(wú)疑都為外墻涂料的發(fā)展提供了廣闊的空 間。“十五”期間，全國(guó)城鄉(xiāng)住宅累計(jì)竣工面積達(dá) 57 億 m 2( 平均每年 1 1 ． 4 億 m 2) ，也為發(fā)展外墻涂料提供了巨大的市場(chǎng) 。

    雖然外墻涂料有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的發(fā)展空 間，但外墻涂料要在外墻裝飾中唱主角，還面臨著巨大的考驗(yàn)，必須具有較高的耐久性，才能適應(yīng)當(dāng)前建筑技 術(shù)發(fā)展的需求。也即要求涂料的飾面裝飾效果不隨時(shí)間的流逝而很快下降，而且能夠抵御外界各種污染源的沾污。因此發(fā)展高耐候保色性和高抗沾污能力的外 墻涂料成為外墻涂料發(fā)展的一個(gè)重要方向。

    2 外墻涂料耐久性

    2 ． 1 耐候保色性

    裝飾功能是外墻涂料的重要功能之一。外墻涂料 長(zhǎng)期暴露于戶(hù)外，受到風(fēng)吹、雨淋和日曬，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，飾面的外觀會(huì)發(fā)生粉化、變色、褪色、失光等現(xiàn)象。對(duì)高性能外墻涂料的耐候保色要求一般是 8 ～ 10 a 以上，相當(dāng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中人工加速老化 1 000 h 以上，其變色不大于 2 級(jí)。涂膜的粉化、褪色和變色與涂料的基料和顏料有著密切的聯(lián)系。

   (1) 基料與耐候保色性

    基料對(duì)涂料的性能起著決定性的作用。外墻飾面受紫外線(xiàn)、日曬及雨水的作用會(huì)逐級(jí)劣化，其中紫外線(xiàn)的影響最大。它能使基料聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變 質(zhì)。如果乳液聚合物含有聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基 丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯和聚丁二 烯等，受到紫外線(xiàn)照射，很容易發(fā)生主鏈斷裂、分子間交聯(lián)或降解反應(yīng)。

    這樣基料中聚合物因交聯(lián)或降解會(huì) 引起涂膜物性的變化：分子間交聯(lián)會(huì)使延伸性降低，而主鏈斷裂會(huì)降低涂膜的強(qiáng)度，最終導(dǎo)致外墻涂料的泛黃或粉化。所以在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)注意基料的優(yōu)選，選擇耐候性?xún)?yōu)異的乳液作為基料。硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前發(fā)展最快、最具開(kāi)發(fā) 前景的涂料基料品種。這些基料聚合物分子間較高的 化學(xué)鍵能和特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了它們具有優(yōu)異的抗老化性能，其人工加速老化均超過(guò) 1 500 h ，有的甚至達(dá)到 3 000 h ，完全能夠滿(mǎn)足高性能外墻涂料對(duì)基料耐 候性的要求。當(dāng)然乳液的耐候性不僅跟品種有關(guān)，而 且還跟乳液中乳液顆粒的尺寸和乳化體系緊密相關(guān)。乳液顆粒越細(xì)，所形成的涂膜越完善，其耐候性相應(yīng)地也較優(yōu)良。此外，還在乳液中加入一定量的紫外線(xiàn)吸收劑，可以減少紫外線(xiàn)對(duì)涂膜的損傷。

   (2) 顏料和耐候保色性

    涂料的涂膜主要由基料聚合物和顏 ( 填 ) 料構(gòu)成。因此 2 種主要組分的種類(lèi)和比率決定著涂膜的結(jié)構(gòu)和 物性 。在涂料配方中，若顏料體積濃度 (PVC) 低于臨界 PVC ，顏料粒子分散在基料聚合物連續(xù)相中，形成“�！獚u”結(jié)構(gòu)；但如果 PVC 超過(guò)臨界 PVC 時(shí)，基料聚 合物就不能將顏料粒子間的空隙完全充滿(mǎn)，顏料粒子 松散堆積，其間出現(xiàn)空隙，涂膜的耐洗刷性、耐污染、耐 候性急劇下降。同類(lèi)乳液品種， PVC 越低，光澤越高，耐候性、保色性越差。所以，在配制高性能外墻涂料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制 PVC 盡量小于臨界 PVC ，保證涂膜的完整。

    顏料的主要作用就是使涂膜具有一定的遮蓋力和呈現(xiàn)不同的色彩，因此要使涂膜具有優(yōu)異的耐候性，顏料就需具有較好的遮蓋力和著色力，較高的分散度，鮮明的顏色以及對(duì)光的穩(wěn)定性等。耐候性?xún)?yōu)異的白色顏 料不僅自身的顏色始終如一，而且能吸收大量紫外線(xiàn)， 減輕紫外線(xiàn)對(duì)基料或其他彩色顏料的破壞作用，即提 高涂膜的耐候保色性。白色顏料中應(yīng)用最廣、效果最 好的是金紅石型鈦白粉。彩色顏料中無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料均在使用，但從涂膜的耐候性能考慮，一般使用無(wú)機(jī)顏 料比較適合。無(wú)機(jī)顏料的耐光性和耐候性一般優(yōu)于有 機(jī)顏料， 目前在外墻涂料中主要采用耐候性?xún)?yōu)異的鐵系顏料。

    另外，在高性能涂料中應(yīng)盡量避免使用易粉化的填料，而使用具有較好耐候性及酸堿穩(wěn)定性的填料。應(yīng)用效果較好的有沉淀硫酸鋇、石英粉、云母粉和硅灰石粉等。

    2 ． 2 耐污染性

    我國(guó)工業(yè)煙氣、粉塵和汽車(chē)尾氣排放超標(biāo)嚴(yán)重，空 氣中的粉塵含量高，而且人均綠地面積較少。因此，高 耐污染性的外墻涂料對(duì)適應(yīng)這種特殊的環(huán)境狀況具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

    高耐污染性是外墻涂料十分重要的性能指標(biāo)。外墻涂料發(fā)展緩慢，一個(gè)重要的原因就是涂層的耐污染性不理想，裝飾效果短暫。因此，高性能外墻涂料需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題就是設(shè)法提高涂層的抗沾污性，使涂層對(duì)污染介質(zhì)有抵御能力。涂料抗沾污性能不良 的原因主要有：①涂料配制過(guò)程中一般都要使用乳化 劑和各種助劑，隨著時(shí)間的推移，涂層中的這些低分子 物質(zhì)要揮發(fā)，這樣一來(lái)涂層中留有大量的孔隙。就微 觀結(jié)構(gòu)而言，與溶劑型涂料相比較，乳膠涂料涂層含有大量的微孔，且表面比較粗糙，呈現(xiàn)出凹凸不平。大氣中的塵埃在重力的作用下容易沉積其中，對(duì)涂層色彩形成不同程度的遮蓋。下雨時(shí)，塵埃隨同雨水在毛細(xì)作用下侵入涂層，水分蒸發(fā)后，塵埃微粒繼續(xù)留存于微孔內(nèi)，這將會(huì)對(duì)涂膜的裝飾效果產(chǎn)生“致命”的影響。

    因此，提高涂膜的致密度、堅(jiān)硬性是解決沾污性問(wèn)題的 一 個(gè)重要途徑。筆者曾研制過(guò)的一種硅溶膠一丙烯酸 酯乳液有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合涂料，經(jīng)抗沾污測(cè)定，其反射率下降僅在 5 ％左右，主要是由于硅溶膠膠體顆粒比較 細(xì)微，粒徑一般在 5 ～ 40 nm ，成膜之后的結(jié)構(gòu)非常致密堅(jiān)硬，間隙極小，塵埃粒子不易侵入其間。在涂料中添加納米級(jí) SiO 可以提高涂膜的硬度，從而大幅度提 高抗沾污能力。② 基料中的有機(jī)高分子鏈的結(jié)構(gòu)決定 了高分子乳液涂膜容易產(chǎn)生靜電積累，從而產(chǎn)生靜電吸附，塵埃微粒容易吸附于涂層的表面，影響涂料的裝飾效果，在乳液高分子鏈中引進(jìn)一些離子型無(wú)機(jī)的價(jià)鍵 ( 如 Si — O) 可以提高導(dǎo)電性能，避免靜電吸附對(duì)涂 層的污染。③ 由于涂層高溫返黏、易沾塵，造成裝飾效果降低，一般硬度高的涂膜耐沾污性好，這就需要所用 乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 ( Tg ) 高，但這同時(shí)對(duì)涂膜施工性不利。乳液的最低成膜溫度 (MFr) 隨 的提高相應(yīng)提高，在常溫下涂料不能有效地成膜；如果要滿(mǎn)足施工 性要求，使 MFT 較低， Tg 相應(yīng)變低導(dǎo)致涂膜變軟，耐 沾污性差。當(dāng)外界溫度升高時(shí)，這種涂層容易返黏，極易黏附塵埃微粒。為了改進(jìn)乳液的高溫回黏，近幾年 發(fā)展起來(lái)的硅丙乳液具有極高的耐沾污性，反射率下降為 3 ％ ～ 4 ％ 。另外，硅和氟樹(shù)脂改性乳液由于其表 面張力低，斥水性好，具有荷葉效應(yīng)。因此也具有良好的耐沾污性。

    3 涂料耐久性與施工關(guān)系

    嚴(yán)格地說(shuō)，涂料只是一個(gè)半成品，它最終的目的是涂裝于建筑物表面，對(duì)建筑物起裝飾和保護(hù)作用。因 此，施工后干燥成膜的涂層才是成品。即涂料耐久性的發(fā)揮與其配套的施工技術(shù)有密切的關(guān)系，為了獲得滿(mǎn)意而長(zhǎng)期的涂飾效果，就必須對(duì)涂料的施工工程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格地控制 。

    通常由于外墻涂料施工方法不當(dāng)引起的涂裝缺陷主要有掉粉、起皮、泛堿、脫落等。為了避免這些質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)格按照涂料施工工程規(guī)范進(jìn)行施工。對(duì)于水泥基層來(lái)說(shuō)應(yīng)特別注意控制水分和堿度。按規(guī)定施涂乳液型涂料的基層含水率不得大于 10 ％ ；混凝土基層材料養(yǎng)護(hù)齡期應(yīng)在 28 d 以上，水泥砂漿抹灰應(yīng)在 14 d 以上，基層的 pH 控制在 l0 以下；施工前應(yīng)清除表面的浮塵、油污等，保持基層表面良好的清潔度；在涂裝多孔性底材前應(yīng)涂刷一層乳膠型或溶液型封閉底漆，避免底材對(duì)涂料的吸入不均，造成發(fā)花。

    4 涂料耐久性的評(píng)價(jià)

    涂料的耐久性是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，不僅包含涂層 抵御氣候變化的能力，而且還應(yīng)保證在一定時(shí)間內(nèi)涂層的裝飾效果。涂層的耐候性可以通過(guò)天然暴曬或人工加速老化的方法來(lái)確定。天然暴曬是將試樣置于實(shí)際的氣候環(huán)境中，其試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。但試驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高。因此一般采用人工加速老化的方法評(píng)價(jià)涂料的耐候性。人工加速老化是模擬氣候環(huán)境，對(duì)涂 層進(jìn)行紫外線(xiàn)照射、淋雨、加熱等處理。涂膜經(jīng)過(guò)一段 時(shí)間的人工加速老化后，其表面的狀態(tài) ( 顏色變化、剝 落、裂紋、起泡 ) 作為評(píng)價(jià)耐候性的指標(biāo)。目前，涂料的 裝飾效果主要由涂層耐沾污性確定。以一定量的污染 介質(zhì)涂刷于涂膜的表面，干后用水沖冼，經(jīng)規(guī)定循環(huán)后，測(cè)定涂層反射系數(shù)的下降率，以此表示涂層的耐沾污性。反射系數(shù)下降率越小，涂膜的耐沾污性越好，相 應(yīng)的裝飾效果也越理想。

    5 結(jié)語(yǔ)

    涂料耐久性是涂料多項(xiàng)性能的集中表現(xiàn)，它不僅 取決于涂料本身的質(zhì)量 ( 內(nèi)因 ) ，而且受制于施工技術(shù) 水平 ( 外因 ) 。因此，在高性能外墻涂料的開(kāi)發(fā)和研制中應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。

　　(1) 注意各種原材料的優(yōu)選和開(kāi)發(fā)。硅丙、氟碳分子鏈較高的鍵能和特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了它們對(duì)外界環(huán)境具有極高的穩(wěn)定性，因此這 2 種乳液成為近期研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

   (2) 在涂料中引入納米材料。納米材料的特殊結(jié)構(gòu) 和特性會(huì)使涂料的許多性能 ( 耐候性、耐污染性 ) 產(chǎn)生 “質(zhì)”的飛躍。目前國(guó)外和國(guó)內(nèi)許多公司已經(jīng)推出硅納米結(jié)構(gòu)改性丙烯酸自清潔型外墻涂料。

    (3)  進(jìn)取合理、精細(xì)的施工操作，加強(qiáng)施工監(jiān)督。 綜上所述，只有從材料的選擇到施工的驗(yàn)收每一 步都進(jìn)行嚴(yán)格控制，外墻涂料涂膜一定能夠經(jīng)受實(shí)際使用環(huán)境的長(zhǎng)期考驗(yàn)而不破壞，達(dá)到優(yōu)異的耐久性。