硅丙乳液弹性涂料的研究及在保温墙体上的应用（上）

摘要：介绍了硅丙乳液弹性涂料的形成原理、性能和特点，并对其在保温墙体上的应用进行了详细阐述。证明了硅丙乳液兼具有机材料的柔性、高弹性和无机材料的刚性、耐久性，是外墙保温的理想涂料。

    关键词：硅丙乳液；弹性涂料；保温墙体

    中图分类号：TQ630  文献标识码：B  文章编号：1006-2556(2011)04-0059-03

    0前言

    随着建筑节能工作的广泛开展，民用建筑工程外墙保温已全面普及，这标志着我国建筑行业已走向节能、低碳、环保型的健康发展之路。由于保温后的墙体基材已与非保温墙体基材发生了很大的变化，后续的涂装工程如仍沿用传统的材料和工艺已不适应，只有采用新的涂装材料，才能与保温墙体配套相容，达到设计要求的各项综合性能指标，使建筑工程更臻完美。

    1保温墙体的特殊性

    未保温的墙体，涂装工程是在达到涂装条件的水泥砂浆基面上进行，一般为一遍封闭底漆，两遍面漆，有特殊要求的再增涂一道罩面漆。保温墙体，无论是使用模塑聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)，还是使用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS板)，均是按《外墙外保温应用技术规程》(聚苯板增强网薄抹灰外墙外保温系统)进行施工。其成品工程是黏接(锚固)聚苯板后，在聚苯板上抹黏接砂浆(贴增强网格布)，最后抹抗裂砂浆(厚度约5mm)，抗裂砂浆抹完后的表面即为涂装工程的基面(见图1)。

图1 保温墙体系统构造图

    由于墙体基材的变化，抹灰后的抗裂砂浆层较薄，它与墙体是通过聚苯板过渡连接，三者的导热系数差异很大，特别是聚苯板无论条粘或点粘，中间都

    留有50%以上的空隙。这样，聚苯板可以起到隔热保温的作用，达到节能的目的。但正是由于导热系数的差异，造成砂浆层的热(冷)量传导不到墙体，被聚苯板阻断，抗裂砂浆层的热(冷)量不能得到完全释放，必然影响到依附其表面的涂膜，使涂膜长期受温度变化的影响，极易造成涂膜粉化、龟裂、炸纹乃至脱皮，特别是昼夜温差较大的地区尤其严重。要解决这个问题，首先要改善和提高涂料的性能，而涂料的性能是由乳液决定的，这样，就对乳液提出了新的功能要求。

    2硅丙乳液的特性及技术指标

    有机聚合物一般都存在着机械强度不高、高温变软回黏、低温变硬发脆、耐候耐久性差等缺陷。研究证明，无机的纳米材料能有效地弥补高分子材料的不足。经多次筛选试验表明，纳米二氧化硅对有机材料的改性有极好的效果。

    但是，纳米二氧化硅极易胶凝，且难于与丙烯酸酯共聚，靠简单的物理叠加不但起不到应有的作用，反而会造成乳液凝胶。试验发现，某些微量的金属离子或其纳米氧化物(如钛、锌、铁等)能起到桥联作用，而且对凝胶有很好的抑制作用。以钛为例，钛为硬酸，氧为硬碱，两者极易结合成稳定的螯合物。同时丙烯酸含有不饱和的烯键，易于与其他不饱和丙烯酸酯单体共聚形成高分子聚丙烯酸酯乳液，通过钛金属离子的桥联使纳米二氧化硅稳定地连接到聚丙烯酸酯的大分子上，从而使纳米二氧化硅均匀地分散在乳液中，有机相和无机相互相连续互相贯穿，使硅牢固地结合在丙烯酸聚合物链上，形成网状结构高分子量的螯合乳液——纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液。

    硅丙乳液“一步法”技术工业化生产是住建部的课题项目，已通过住建部专家委员会验收，推广应用后具有很好的经济、社会效益，在采用钛螯合交联的

    纳米二氧化硅-丙烯酸酯复合乳液技术方面达到国际领先水平，可完全替代国际知名品牌的硅丙乳液。

    由于硅丙乳液兼具有机材料的柔性、高弹性和无机材料的刚性、耐久性，使得涂膜刚柔兼济，软硬适当，是配制弹性涂料的理想乳液，JRJ-5033硅丙乳液技术指标如表1所示。

表1 JRJ-5033硅丙乳液技术指标

    由表1可以看出，硅丙乳液不仅各项技术指标优异，而且各项有害物质含量指标均低于国家标准，是真正低碳、环保型产品。

    3硅丙乳液弹性涂料

    3.1乳液的性能

    综上所述，由于硅丙乳液特殊的聚合原理，使得该乳液具有特殊的性能：

    (1)由于硅丙乳液羟基和羧基螯合的结果，使该乳液具有很强的附着力和渗透力。用它调制的乳胶漆可完全渗透到水泥基材的毛细孔里，使涂膜的附着力大大提高，拉伸强度可达到2.5MPa以上。

    (2)由于纳米二氧化硅是达到纳米级的无机材料，粒径细小，反射率高。对中波UVB(280～320nm)反射率为85%，对短波UVB(200～280nm)反射率为70%～80%，因而抗紫外线能力强，使得涂膜感温性特别小，强度极少受气候温度变化的影响，极大地提高了成品工程的耐候性和耐老化性。

    (3)由于纳米二氧化硅无机材料的作用，使涂膜的抗黏连性极大提高，抗污染能力强。特别是用作外墙涂料，可以减少灰尘的黏附和污染，自洁性特别好，不但达到使用功能，而且向装饰功能发展，使墙体较长时间保持新涂刷的视觉感觉，提高建筑物的外观效果，增强城市美感。

    (4)由于无机材料和有机材料的刚性复合，使涂膜耐洗刷性极大提高。试验表明，添加40%的硅丙乳液配制的弹性乳胶漆，耐洗刷次数可达到10000次以上，远远高于国家标准的2000次。

    (5)由于螯合交联及有机、无机材料的协同作用，使涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐热阻燃性均得到加强。涂膜除具有防水机理外，还具有疏水机理，使水分子与涂膜不相容，从根本上解决了水分子的透过问题，可以有效地防止雨水对墙体基材的侵蚀，使保温效果得到保证。