低温环境下水性外墙涂料的抗泛色性研究

     摘要:重点分析了低温环境下水性外墙涂料出现泛色现象的主要因素及相应解决方案。结果显示，良好的润湿分散性、较低的颜料体积浓度、足够的防冻性能及体系触变性都有助于改善水性外墙涂料在低温环境下的泛色性问题。

    关键词:水性外墙涂料;抗泛色性;低温环境;泛色因素

    中图分类号:TQ630.1  文献标识码:A  文章编号:1006-2556(2011)05-0040-03

    0前言

    对于水性外墙涂料来说，要求其必须具有较强的适应能力，以确保在不同的气候环境下都能够达到相同的保护和装饰效果。但由于水性外墙涂料主要是以水为分散介质（有机溶剂添加量一般不超过5%），而不像溶剂型外墙涂料那样可以通过大量加入不同性能的有机溶剂来进行调节，所以适应性极易受到水的限制，如:在过高的温度下会因水的快速挥发而造成涂膜流平不好、成膜质量差以及色彩鲜艳度差等现象的产生;而在低温状态时，会因水趋向于凝固而导致体系各组分出现相容性问题，使得本已均匀分散的颜料发生絮凝，而若此时再以剪切力分布极度不均衡的滚涂来进行施工，则会导致涂料（非白色或透明色）在施工时出现泛色现象，从而带来重大损失。而据笔者近几年走访的上千个工地统计数据显示，其水性外墙涂料的施工70%以上都还是以滚涂为主，为此，有必要就低温环境下引起水性外墙涂料出现泛色的各项因素进行分析，并提出相应的解决方案，以杜绝涂膜在此环境下出现泛色性问题。

    1影响涂膜出现泛色问题的因素

    1.1涂膜出现泛色问题的主要因素

    在多种颜料分散体系中，若其中某种颜料过度絮凝或沉降，造成颜料分散体系的分离，则会导致涂膜出现泛色现象[1]。引起颜料絮凝的主要因素是来自于颜料粒子间过强的吸附力，而贝纳德漩涡的出现以及各种颜料间较大的密度差则是导致颜料出现沉降的主要原因。

    1.2低温环境下涂膜出现泛色问题的主要原因

    由于各颜料粒子间均衡的吸附及解吸附能力是影响颜料稳定的最主要因素，而其中解吸附的动力又主要来源于分子间的布朗运动，由下面的布朗运动公式可知，涂料分子的位移与温度成正比，与介质黏度及粒子半径成反比，即温度越低，介质黏度越高，粒子半径越大，则体系的布朗运动就越缓慢。

    式中：

    λ——在时间t内粒子沿某一方位的平均位移;

    R——气体常数;

    T——温度;

    r——粒子半径;

    η——介质黏度;

    L——阿佛加德罗常数。

    也就是说，在水性外墙涂料中，随着温度的降低，体系黏度的增加，各颜料粒子间的布朗运动将逐渐变慢，其解吸附能力也随之减弱，当体系的解吸附

    能力远远小于吸附能力时，体系的分散平衡状态就会因各组分的互相吸附而遭到破坏，使得本已均匀分散的颜料发生絮凝，进而导致涂膜出现泛色。所以在低温环境下，颜料间均衡的吸附及解吸附能力是决定涂膜是否出现泛色的最主要因素。

    2低温环境下涂膜出现泛色问题的解决方案

    2.1合适的润湿分散体系

    与涂料的其他组分相比，由于润湿分散剂往往具有高价格及高亲水性的特点，所以为了平衡配方成本及保证涂膜具有足够的耐水性能，在实际应用中水性外墙涂料里润湿分散剂的实际用量一般都会低于颜料达到理想分散的最小需求量，从而使得涂料往往出现在标准状态下的一切测试性能均良好，而在实际应用中却出现泛色的现象，其缘由主要是现场施工环境与标准测试环境出现了巨大变化，从而导致涂料中的颜料发生了絮凝。由1.2可知，颜料间均衡的吸附及解吸附能力是决定涂膜是否出现泛色的最主要因素。所以如何保证体系的润湿分散剂在不同的温度下都具有同等功效将是解决涂膜泛色的

    首要任务。而表1则是在同一配方体系中，分别对比了不同温度下各种润湿分散剂对水性外墙涂料的抗泛色性影响。

表1 低温下各种润湿分散剂对水性外墙涂料的抗泛色性影响

点击此处查看全部新闻图片

    注:样品A#～D#为只改变体系的润湿剂种类，其他不变;样品E#～H#为只改变体系的分散剂种类，其他不变。

    由表1所示数据可知:使用低分子量离子型润湿剂、无机分散剂以及亲水性有机分散剂都可以有效改善涂料在低温环境中的抗泛色性能。其主要原因是由于在低温环境中，与其他类型润湿剂相比，小分子量离子型润湿剂可以直接溶解于水中并形成游离离子，从而具有极强的渗透能力及强烈的布朗运动（由1.2可知，粒子半径与布朗运动成反比），即具有更强的解吸附能力。

    相对于有机分散剂来说，无机分散剂的分散作用主要是通过氢键及化学吸附来得以表现[2]，而由于氢键的作用力与温度成反比（原因是温度越高，分子间布朗运动越剧烈，则粒子间的距离就越远，从而造成分子间的氢键作用力变弱），所以无机分散剂对颜料的分散性不会随着温度的降低而减弱，反而会随着温度的下降而逐渐加强。

    在干燥过程中随着水的挥发，涂料中的亲水性物质也会随之被夹带至涂膜表面，造成涂料中本已均匀分散的亲水性颜料与疏水性颜料发生相分离，而由于水在低温环境下的挥发性极慢，所以容易使得亲水性颜料及疏水性颜料具有足够长的时间去分离并导致涂膜最终出现泛色现象，而由于亲水性分散剂可以改善颜料表面的亲水性能，所以可以极大地避免体系因各颜料的亲水疏水性偏差太远而出现泛色现象。