硅树脂改性涂料是外保温系统的最佳涂层

硅树脂改性涂料是外保温系统的最佳涂层针对外墙外保温系统存在的涂装问题，介绍了外墙外保温体系对涂料的要求。阐述了硅树脂改性涂料的原理及特点，该涂料完美地将涂料的高透气性，低吸水率和耐久性结合在一起，成为外墙外保温体系最理想的涂层。0引言随着国家对能源问题的重视，节能成为我国的一项基本国策。在住房和城乡建设部有关民用建筑节能管理规定颁布后，全国各地均制定了相应的政策推广外墙外保温系统，目前外墙外保温的市场蓬勃发展。在目前外墙外保温装饰面层中，使用最多的是建筑涂料，建筑涂料选择正确与否，直接影响外保温的效果和寿命。1外墙外保温系统存在的涂装问题根据调查，目前绝大多数已施工的外墙外保温 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 存在不同程度的涂装问题，其中突出的问题就是起鼓剥落、开裂渗水现象。从客户那里得到的反馈是高档涂料容易出问题，低档涂料反而不出问题。其主要指高档涂料容易出现起鼓、剥落的现象，低档涂料则不会。剥落主要出现在阳光照射的地方，问题主要出现在苯板接缝处。通常所说的高档涂料，一般指乳液用量大，成本较高的涂料，如有光涂料，弹性涂料，金属漆等。低档涂料，一般是指乳液用量少，成本较便宜的涂料。高档涂料一般颜料体积浓度较低，漆膜比较致密；低档涂料颜料体积浓度较高，漆膜比较多孔。高档与低档涂料的主要差别是空隙率不同，透气性也不同。原因分析：做过外保温的建筑很容易在保温层下面结露而产生液态水。加之外保温体系如果施工不严格或材料本身原因，也很容易吸收雨水。天晴时，太阳照晒的地方，墙面温度升高，液态水受热变成水蒸气，水蒸气体积膨胀，水蒸气就会向四处扩散。因为苯板透气性较差，结露生成的水只能从最薄弱的地方——苯板缝逃出。当涂料不透气时，起鼓首先出现在苯板接缝处，再经过冻融循环，就会产生剥落。因此，涂料透气性差是外墙外保温涂料鼓包、起皮剥落的主要原因。在外墙外保温系统中应用的一些低档涂料，同样也会出一些问题，但不易出现起皮剥落的问题，其主要问题是涂料渗水、泛碱、发花等问题。原因分析：低档涂料乳液用量少，孔隙率高，透气性好，所以不会出现起皮剥落的现象。但其耐水性差，易泛碱，耐候性差，时间一长，就容易褪色和粉化。其耐久性也很差。因此，根据实际分析，我们可以得出结论：外保温系统对涂料的要求是既要透气，又要防水，同时要有很好的耐久性。2外墙外保温系统标准对建筑涂料的要求JG149--2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》规定，作为外墙外保温饰面的建筑涂料，必须与薄抹灰外保温系统相容，其性能指标应符合外墙建筑涂料的相关标准，同时整个外保温层浸水24h，吸水量要<500g／m2(包括涂料层)；外保温系统防护层和饰面涂层一起水蒸气湿流密度要≧0．85g／(m2．h)。JGJ144--2004《夕墙外保温工程技术 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 》规定，外墙外保温工程的使用年限应≧25年。①相容性；②吸水量；③透气性；④耐久性。这说明外保温系统标准对涂料的要求与实际工程质量分析得出的结论是相同的。2．1相容性是否是所有建筑涂料都可以用于外墙外保温系统?我们在实验室做了一个试验，在养护了28d的外保温样板上连续滴醋酸丁酯溶剂，抹面砂浆层没有什么变化，一段时间后，锯开样板，在砂浆层下发现被烧蚀出一个洞(如图5～7所示)。由此可见，有机溶剂会透过砂浆层而溶解聚苯乙烯板。通常溶剂型涂料中常用的溶剂如甲苯、二甲苯、酯类、酮类都会溶解聚苯乙烯板或聚氨酯发泡材料，挥发越慢的溶剂，其越易往下渗透，对苯板的腐蚀越严重。在实际工程上也发生过这样的 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 ，抹面砂浆层与苯板脱离，就是因为用了溶剂型涂料引起的。所以，这里不建议在外保温上使用溶剂型涂料。另外，玻纤网格布上的涂塑层也可能被溶剂溶解，使其耐碱性降低甚至丧失，从而使防护层失去抗裂和抗冲击等性能。2.2吸水量JG149--2003规定，整个外保温系统的吸水量要≤500g／(m2·d)，那么对其中的涂料层而言，其吸水量要远远<500g／(m2·d)，这样才能使整个系统通过该项指标。但目前的状况是大多数生产保温砂浆的厂商不生产涂料，而生产涂料的厂商不生产保温砂浆，生产涂料的厂家对外保温了解较少，生产保温砂浆的厂家对涂料了解也不多，而中国的涂料标准中也无这样的要求，所以，目前很少有涂料厂家能说出其涂料能满足该要求。欧洲标准EN1062-3：1998《色漆和清漆砖石和混凝土 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面外用涂料和涂料系统分类一3．吸水性的测定和分类》对涂料吸水率作了明确规定(见表1)。外墙涂料吸水量500kg/(m2·h0.5)，相当于欧洲标准中要求最高的涂料，24h吸水率W24为0．1kg(m2·h0.5)。涂料吸水率是外墙涂料的一个极重要的指标，墙体的破坏，吸潮，长霉，泛碱都是因为涂料吸水率过高引起的。但我国国家标准里却没有这一项指标。对于外墙外保温系统而言，涂料的吸水率指标更加重要，涂料吸水率过高，不仅会导致墙体长霉、泛碱等，而且会影响外保温的保温效果，因为墙体内含水率增大会增大热导率。但目前绝大多数涂料生产厂家不能提供其涂料的吸水率数据。2．3透气性JG149--2003规定了外保温系统防护层和饰面涂层一起其水蒸气湿流密度0．85g／(m2·h)，这里水蒸气湿流密度指的就是透气性。就水蒸气湿流密度来说，一般外层要求比内层高，也就是说外饰涂层要高于防护层，即涂层水蒸气湿流密度要远远>0．85g／(m2·h)，这样水蒸气才能畅通无阻地排出。ISO标准ISO7783--2《色漆和清漆砖石和混凝土表面外用涂料和涂料系统2．水蒸气透过率的测定和分类》，对涂料透气性测试和分类作了明确规定。同样中国的涂料标准里也没有相应的标准。JG149--2003标准中的水蒸气湿流密度是按GB／T17l46-1997《建筑材料水蒸气透过性能试验方法》中的水法测定，是将涂料外保温样板(涂刷面朝上)密封在试验杯上，杯内预先装入定量的水，称重后，置于23℃，相对湿度50％的恒温恒湿环境中，杯内水的相对湿度100％与实验室相对湿度50％有一湿度差，杯内的水蒸气就会扩散到室内，定期称量试验杯的重量，就可以计算出外保温系统的水蒸气透过率，其单位用g(m2．h)表示。而ENISO7783—2的测试方法与GB／Tl7l46-l997不同。它是用饱和的磷酸二氢铵溶液代替水，其相对湿度是恒定93％与实验室相对湿度50％差产生水蒸气流。其结果可用水蒸气透过率v表示，其单位是g/(m2·d)，也可用透气阻力Sd(扩散等量空气层厚度)表示，其单位是m，两者的换算关系是Sd=20．357／V，但Sd值表征涂料的透气性更科学、更直观，因为其与涂膜的厚度成正比，涂膜越厚，Sd值越大，透气性越差，所以欧洲的外墙涂料均有Sd值这一项检测指标。水蒸气湿流密度0、85g／(m2·h)，相当于V=20．4g／(m2·d)，即相当于Sd=1．0m静止空气层厚度透气阻力，属于ISO7783标准中的中等透气水平。从ISO7783-2可得出这样一个方程式：1／VEIFS=I／V砂浆+l／V涂料再根据方程式：Sd=20．357／V我们可以得出这样一个新的公式：SdEIFS=Sd砂浆+Sd涂料这样只要外保温生产厂家测量出砂浆的Sd值，涂料生产厂家测量出涂料的Sd值，就很容易算出外保温系统的Sd值是否符合要求。Sd值是越小越好，对应涂料的透气性越高。涂料透气性差，涂料就容易起泡、开裂及脱落。如弹性涂料的起鼓，主要原因是弹性涂料的透气性不好造成的。对于外保温系统，其透气性更为重要，因外保温自身的原因更容易导致墙体结露，结露造成的潮气必须得到释放，否则易导致EIFS砂浆黏结力以及保温效能的下降，长期的潮湿导致墙体长霉，最后造成外保温系统的破坏。墙体中的湿度越高，热导率越大，隔热效果越差，冬天保温示意图见图8。从表2可以得出结论，溶剂型氟碳漆，PVC23％有光涂料不能通过JG149标准，属于不合格产品，不能适用于外保温体系，主要原因是涂料PVC越低，其涂料膜就越致密，孔隙率就越低，涂料就越不透气，这也能说明部分氟碳漆工程起泡的原因了。在外保温实际应用中，根据用户的反馈，往往是高档涂料容易出现质量问题，低档涂料反而没有质量投诉。这是因为高档涂料其PVC较低、乳液含量高、涂膜较致密、透气性差；低档涂料其PVC较高、乳液含量低、涂膜孔隙率高、透气性好，所以其不易出现质量投诉，但可能带来的另一个问题是涂料的吸水率会增加，涂料的耐候性也会下降，容易粉化和褪色。因此对于外墙外保温体系，吸水率和水蒸气湿流密度(透气性1是要同时满足的，所以要综合平衡，对涂料配方工程师提出了极大的挑战。目前，外保温体系用得较多的涂料是高弹性涂料，因为大家都担心开裂的发生，想通过弹性涂料来弥补砂浆层的开裂，结果很容易出现弹性涂料的鼓泡现象，这说明弹性涂料的透气性不好，通常弹性涂料要涂刷一定的厚度，才能抗开裂，如果涂刷到一定的厚度，其透气性会下降，则难以符合JG149标准。事实上砂浆层开裂了，饰面涂层很难担当抗裂和防水的作用。如弹性涂料饰面的外墙外保温照样开裂和渗水就是例证。外保温的抗裂要靠科学的配方和正确的施工工艺来实现。事实上，在欧洲几乎没有弹性涂料用于外保温系统，在欧洲用得较成功的是硅树脂平面涂料和质感涂料，根据德国的工程跟踪，使用硅树脂饰面的外保温工程经过14年的考验仍然保持完好。2．5涂料的耐久性JGJ144—2004《外墙外保温工程技术规程》规定，外墙外保温工程的使用年限不应少于25年。一般外墙涂料使用年限约为5～l0年，如果选用耐久性更好的外墙涂料，必将延长外保温系统的寿命，从而降低维护费用。硅树脂涂料的实际应用工程已超过30年的考验。3硅树脂改性涂料的原理3．1硅树脂改性涂料的组成硅树脂涂料与普通乳胶漆最大的差别是其采用两种聚合物乳液——硅树脂乳液和丙烯酸聚合物乳液作黏结剂，这样就把两种聚合物的优点结合在一起。黏结剂是决定涂料性能的关键因素。3．2硅树脂的结构硅树脂乳液的最初的生产原料是石英砂(二氧化硅)，首先是二氧化硅被冶炼成元素硅，元素硅与氯甲烷反应生成氯硅烷，氯硅烷醇解生成烷氧基硅烷，烷氧基硅烷再缩合生成硅树脂。硅树脂是高分子、三维交联的化合物，其结构类似于石英(见图9)。它们都是以硅／氧为骨架，但与石英不同的是，在硅树脂中，每4个氧原子就有1个被有机基团R取代。因此它可以描述为是一种有机改性的石英结构。另外，所有的硅树脂均由三官能硅单元组成，使硅树脂在化学性能上成为介于纯粹无机物和纯粹有机物之间的中间体系(见图10)。硅树脂由30~80个硅的T单元组成，分子量从2000～5000，这与其他聚合物树脂相比低得多。硅树脂中还含有约2％-4％的乙氧基。这些乙氧基能相互起化学反应，或与颜、填料上的羟基，或与底材上的羟基起化学反应，生成硅氧键。因此，硅树脂表现出比其他树脂更好的颜料润湿性，硅树脂包裹在颜填料的表面，提高了填料的耐久性。硅树脂结构和性能上完全不同于市场上所见的硅丙乳液，市场上所销售的硅丙乳液是极少量有机硅单体改性的丙烯酸乳液，根据检测其有机硅含量大都在1％以下，其本质上是线型热塑性聚合物，属于有机物。而硅树脂是由纯有机硅单体聚合而成的立体网状结构，其兼具无机和有机性能。3．3硅树脂的特点3．3．1耐久性硅氧键能与碳碳键能、碳氧键能相比，高很多，紫外线的能量不足以使硅氧键断裂，如表3所示。所以，硅树脂具有很好的附着力和耐久性。用紫外线照射试验相同时间，显示硅树脂不会黄变，而其他乳液如硅丙乳液，纯丙乳液和苯丙乳液均有不同程度的黄变。3．3．2硅树脂的黏结力硅树脂既有无机性质，也有有机性质，在涂料体系中，硅树脂在聚合物乳液和无机颜料、填料之间，以及矿物底材和硅树脂涂料体系之间起到了黏合作用，其作用类似于硅偶联剂。由于这种强黏合作用，就可以配制较高颜料体积浓度的涂料，而不丧失其耐久性。3.3.3硅树脂的憎水性这是由硅树脂的有机基团(甲基基团)所决定的，硅树脂上的甲基基团倾向于朝外定向排列，像一把把微小的雨伞整齐覆盖在毛细孔表面，阻止了雨水的入侵。3.3.4硅树脂的透气性硅树脂是所有涂料用树脂中最具有透气性的品种，这是由于它们骨架结构的80％是由无机硅氧组成。3.3.5耐火耐热性完全固化的硅树脂是三维交联的刚性的网络结构，不熔不溶，其在长期处于200℃的高温条件下，也不会有任何变化。硅树脂中80％的成分是无机成分，所以其不易燃烧。3.3.6耐沾污性这对于外保温系统十分重要，因为夏天的外保温墙体表面的最高温度可达80℃，普通聚合物乳液是热塑性的，在此温度下早已变软发黏而沾染灰尘。硅树脂是热固性材料，高温下不会变软而沾染灰尘。硅树脂用量越多，耐沾污越好，见图11。(图略)3.3.7抗微生物生长硅树脂涂料的憎水性和透气性，能让墙体长期保持干燥状态，这样就降低了霉菌和藻类的滋生，使墙面保持更持久的外观。3.3.8可重涂性硅树脂是有机硅产品中唯一可以涂饰的种类。它与有机硅油和有机硅弹性体完全不同。3．4硅树脂改性涂料3．4．1硅树脂改性低弹涂料由于目前外保温市场的剧烈竞争，许多生产厂家不惜靠降低成本来占领市场，这就给外保温系统的质量带来了隐患。为了掩盖砂浆层的裂纹，而选择表面使用弹性涂料。弹性涂料虽然在一定程度上能遮盖裂纹，但其有许多弱点，如透气性差、附着力差、容易起鼓剥落；耐水性差、容易起泡；耐沾污差、容易沾染灰尘。通过添加硅树脂乳液，适当降低弹性乳液的用量可以改善弹性涂料这些缺点。耐候性增强，硅树脂的加入大大提高了弹性涂料的耐久性；耐水性佳，吸水率可以达到W