乳膠涂料測試結(jié)果和使用性能之間相關(guān)性

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摘要：我國對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定在我國，對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定主要是按GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》標(biāo)準(zhǔn)來進行的。當(dāng)然，測試的性能指標(biāo)不等于實際使用結(jié)果，但標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試性能指標(biāo)能否反 　　我國對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定在我國，對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定主要是按GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》標(biāo)準(zhǔn)來進行的。當(dāng)然，測試的性能指標(biāo)不等于實際使用結(jié)果，但標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試性能指標(biāo)能否反映實際使用結(jié)果是很重要的。就最低要求來說，二者趨向要一致，最好是二者之間相關(guān)性要好。
　　
　　1.1耐沾污性一方面，我國環(huán)境污染比較嚴(yán)重，空氣中可吸入顆粒物（PM10）比較高。另一方面，我國沒有屋檐的建筑物又比較多，以致墻面就成了導(dǎo)流雨水的渠道。造成部分涂裝并非因涂膜降解破壞而失去使用價值，而是因為嚴(yán)重污染而失去使用價值。因此在發(fā)達國家不是問題的外墻面污染在我國就是一個突出的問題。外墻建筑涂料的耐沾污性就成為我國對涂料的基本要求。以粉煤灰為污染源，在實驗室測定的耐沾污性，與自然曝曬以及實際使用結(jié)果之間的相關(guān)性未見有文章報道。我們在上海廠內(nèi)90°朝南幾年自然曝曬結(jié)果和實際經(jīng)驗表明，在玻璃化溫度對耐沾污性影響方面，以粉煤灰測定的耐沾污性與自然曝曬、實際使用結(jié)果之間有一定的相關(guān)性。在PVC對耐沾污性影響方面，以粉煤灰測定的耐沾污性和自然曝曬、實際使用結(jié)果之間恰好相反。如對于低PVC建筑外墻乳膠涂料，以粉煤灰測定的耐沾污性是差的，甚至是不合格的，但自然曝曬及實際使用結(jié)果卻是好的。所以以粉煤灰測定的耐沾污性有時會把人引向錯誤的方向。
　　
　　1.2耐人工氣候老化性資料和經(jīng)驗都表明，GB/T9755-2001中的耐人工氣候老化性與實際使用耐久性相關(guān)性不好。更何況我國各質(zhì)檢站的人工老化儀器、操作條件等相差甚大。因人工老化儀器和操作條件等波動而造成測試結(jié)果的變化遠遠大于因產(chǎn)品質(zhì)量波動而造成測試結(jié)果的變化屢見不鮮。因此，僅以人工老化判定外墻涂料耐久性不夠科學(xué)。這往往是因為人工老化箱中存在大氣中沒有的紫外線、噴淋水沒有達到實驗室二級水的要求等。
　　
　　1.3耐水性和耐堿性根據(jù)GB/T9755-2001國家標(biāo)準(zhǔn)，耐水性和耐堿性按GB/T1733和GB/T9265進行測試。絲光、半光和有光外墻乳膠涂料，甚至彈性建筑乳膠涂料，也就是低PVC的乳膠涂料，往往會出現(xiàn)測試結(jié)果不合格的現(xiàn)象。而實際使用中，在完全成膜后，不存在該類問題。分析出現(xiàn)此矛盾結(jié)果的原因如下：其一，就是GB/T9755-2001規(guī)定試板的養(yǎng)護期是7d，其實乳膠涂料要完全成膜需4周甚至更長的時間。7d時，絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料只是部分成膜，其性能還不足以抵抗乳化劑等親水組分因吸水而產(chǎn)生的應(yīng)力，因此在測試中常出現(xiàn)耐水性問題。其二，測試條件與實際情況不符。實際使用時，涂膜不是浸泡在水中，而只是受到雨淋。其三，這是因為絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料，PVC較低，乳液含量較高，因此乳化劑含量也較高所致。在乳膠涂料中，乳化劑作為穩(wěn)定劑而吸附在乳膠粒表面。在乳膠涂料成膜過程中或成膜后，乳化劑作為中間相而處在乳膠粒的界面上，或遷移至基層界面處，或由于乳液聚合物分子的互相擴散而夾雜在乳膠膜中。這些親水性的乳化劑就是造成涂膜對水敏感和影響附著力的主要原因。其四，由于絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料，PVC較低，因此涂膜較致密，孔隙率較低。水一旦進入涂膜，蒸發(fā)時不易找到足夠多的通路離開，所以易產(chǎn)生鼓泡。另外，對于絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料，耐堿性測定結(jié)果不合格，往往實質(zhì)也是反映耐水性問題。因為耐堿性試驗時，是將試板浸泡在Ca(OH)2的飽和溶液中。往往不是堿使其鼓泡，而是水使其鼓泡。
　　
　　1.4保色性等建筑涂料的耐久性取決于最薄弱的組分。例如彩色外墻乳膠涂料，從分子量的角度看，乳液聚合物分子量高，約在105～107，而有機顏料分子量低，約在102～103。有機顏料分子量比乳液聚合物分子量低得多，約低(2～5)個數(shù)量級，當(dāng)然，它們的組成和結(jié)構(gòu)也是不同的。因此，用有機顏料配制彩色外墻乳膠涂料時，往往首先是有機顏料降解褪色而失去裝飾效果。當(dāng)然，這是一個重要指標(biāo)，但GB/T9755-2001對彩色乳膠涂料的保色性還沒有規(guī)定。下面是發(fā)達國家對外墻乳膠涂料質(zhì)量的評定及其與實際使用性能之間的相關(guān)性。2美國對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定美國沒有乳膠涂料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而只有測試導(dǎo)則。如美國材料試驗協(xié)會ASTMD5324-03《水性建筑涂料測試導(dǎo)則》，它包括了內(nèi)墻建筑乳膠涂料、外墻建筑乳膠涂料和水性地板涂料。導(dǎo)則除取樣外，分為6個方面，其中所列項目很多。美國人非常務(wù)實，對于外用涂料，重視自然曝曬的結(jié)果，許多指標(biāo)都是曝曬后測得的，如粉化、開裂和褪色等，甚至包括耐沾污性。這就提高了測試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。盡管美國在制造人工老化儀器方面是世界上最強的，人工老化標(biāo)準(zhǔn)又最全，但測試導(dǎo)則中沒有人工老化項目。美國的耐沾污性是按ASTMD3719-00《涂層耐沾污性定量測試法》測定的。將試板與水平成45°角朝南曝曬61d，在CIE1976L*a*b*均勻顏色空間測定暴露前后的明度反射系數(shù)L*，并以下式計算耐沾污性。Dc=（L*B/L*A）×100式中：Dc——耐沾污性；L*B——暴露后涂層反射系數(shù)平均值；L*A——暴露前涂層反射系數(shù)反射值。表1ASTMD5324-03水性建筑涂料測試導(dǎo)則目前，世界上發(fā)表的大多數(shù)論文中耐沾污性都是按該方法測定的。此方法的問題是暴露環(huán)境一致性難以確定，試驗時間較長。另外，根據(jù)我們的試驗結(jié)果，與實際耐沾污性相關(guān)性也不好，因為實際墻面基本是與水平成90°角，而與水平成45°角試板積灰較嚴(yán)重。3歐盟對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定德國和歐洲也沒有乳膠涂料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，只有分類分級標(biāo)準(zhǔn)。分類分級標(biāo)準(zhǔn)主要目的是協(xié)調(diào)涂料重要性能的評價，統(tǒng)一試驗方法和分類，而不是質(zhì)量優(yōu)劣的排列。歐洲標(biāo)EN1062-1：2002《色漆和清漆抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統(tǒng)分類》（待批稿），不僅適合于外墻建筑乳膠涂料，而且適用于所有用于抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統(tǒng)。它根據(jù)涂料的光澤、干膜厚度、細度（最大粒徑）、透水汽性、吸水性、遮蓋裂縫能力和透二氧化碳性（即防混凝土碳化性），共7個物化性能，將外用涂料和涂料系統(tǒng)分類分級，以便于用戶選用，如表2所示。對于普通外墻乳膠涂料，根據(jù)德國Kuenzel教授的外墻護理論，非常重視拒水透氣性，即透水汽性和吸水性。據(jù)報道，測試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性也不是很好。4日本對外墻乳膠涂料質(zhì)量評定日本與我國相似，也有外墻乳膠涂料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其要求如表3所示。因為我國GB/T9755幾版標(biāo)準(zhǔn)都是參照JISK5663制訂的，所以二者是差不多的。不過JISK5663-1995就已借鑒美國標(biāo)準(zhǔn)，增加了曝曬12個月的項目，這一點是我們沒有的，從而提高了日本標(biāo)準(zhǔn)測試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。此外，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了5℃干燥時間。該標(biāo)準(zhǔn)目前最新版本為2002年版。JISK5663-2002的指標(biāo)與JISK5663-1995一樣，但測試方法標(biāo)準(zhǔn)全部改為JISK5600-1999和JISK5601-1999。如耐人工老化試驗由原來的炭弧燈改為氙弧燈。5對我國外墻乳膠涂料質(zhì)量評定的建議5.1耐沾污性耐沾污性測試結(jié)果能否反映建筑涂料涂膜實際耐表3日本JISK5663-2002合成樹脂乳液涂料（僅列出外墻部分）沾污性是最關(guān)鍵的。
　　
　　只有在能反映實際使用耐沾污性的前提下，再求試驗方法的簡便性和重現(xiàn)性才有意義。一個測試結(jié)果與建筑涂料涂膜實際耐沾污性相關(guān)性好的測試方法，才能促進我國建筑涂料的生產(chǎn)、科學(xué)研究和開發(fā)向著提高建筑涂膜耐沾污性的正確方向前進。5.2耐人工老化性應(yīng)把人工老化和自然曝曬以及實際使用結(jié)果結(jié)合起來，并以自然曝曬和實際使用結(jié)果為主。5.3耐水性和耐堿性為了解決絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料實際使用時耐水性和耐堿性是好的，但針對檢測時耐水性和耐堿性不合格這一矛盾，建議將絲光、半光和有光乳膠涂料以及彈性乳膠涂料的試板養(yǎng)護期至少延長至14d。這樣做雖不能完全解決上述矛盾，但至少能緩解矛盾。日本JISK5660-2002《合成樹脂乳液有光涂料》規(guī)定對耐水性和耐堿性的試板養(yǎng)護期就是14d，而JISK5663-2002《合成樹脂乳液涂料》規(guī)定對耐水性和耐堿性的試板養(yǎng)護期僅5d。美國和歐盟對乳膠涂料沒有耐水性和耐堿性檢測項目。5.4保色性色彩豐富是乳膠涂料的最大優(yōu)點之一。乳膠涂料的裝飾性能主要通過色彩、質(zhì)感和光澤來體現(xiàn)。因此，保色性是外墻乳膠涂料的重要性能。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)選擇保色性好的色漿，嚴(yán)格控制色漿用量和基礎(chǔ)漆的質(zhì)量，保證外墻乳膠涂料的保色性。保色性可以通過自然曝曬等確定。5.5實際工程也有用戶要看實際工程，如涂裝后若干年的工程。這也是既簡便又有效的方法。6結(jié)語總之，GB/T9755-2001雖然有些指標(biāo)測試結(jié)果和實際使用性能之間的相關(guān)性不那么好，但它對于規(guī)范我國外墻乳膠涂料的質(zhì)量還是起了重要作用，并將繼續(xù)起作用。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能指標(biāo)雖不等于實際使用結(jié)果，但要基本反映實際使用結(jié)果，二者之間盡量要具有較好的相關(guān)性，決不能南轅北轍。不能反映實際使用結(jié)果的性能應(yīng)該改進，或者廢棄，以不斷提高測試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。