制膜及保養條件對彈性涂料性能影響因素分析

高文才， 聞誠娟， 胡 建，林惠賜 [立邦涂料（中國）有限公司， 上海 201201]

彈性涂料是中國外墻建筑涂料的主要品種之一。彈性涂料因其彈性，在實際使用過程中可以修補微細裂縫，其在中國的發展也越來越受關注[1-2]。彈性涂料的斷裂延伸率和拉伸強度是代表彈性涂料性能的重要參數[3-4]。目前，這兩個參數的檢測是按照標準 JG/T 172—2014《彈性建筑涂料》進行的，標準中規定了涂料的制膜方法和養護條件。但是，在實際中外界環境并不總是與規定中的標準環境一致[5]。同時，標準中要求制備的漆膜不應出現氣泡，但按照標準中的制膜方法制備的漆膜總會或多或少地存在起泡[6]。針對這種情況，本文探究了漆膜中的氣泡、養護時環境的溫濕度對彈性涂料斷裂延伸率和拉伸強度的影響，并根據探究結果對配方進行了調整，使彈性涂料在外界環境變化較大時也能保持較穩定的拉伸強度。

1 試驗部分

1.1 試驗配方

彈性涂料試驗配方如表 1 所示。

表1 彈性涂料試驗配方

1.2 彈性涂料的制備

（1）制漿：在適宜的容器內依次加入水、各助劑，攪拌均勻。攪拌下再加入顏填料，1 500 r/min 分散至細度合格，制成漿料備用。

（2）調漆：800 r/min 攪拌下向色漿中加入彈性乳液、消泡劑、增稠劑，攪勻后補齊配方量的水，攪勻后，制成成品漆。

1.3 樣條的制備

按照 JG/T 172—2014 中 7.3 執行，即標準制模法，將涂料在容器中充分攪拌混合均勻，分 3 次倒入鋼制涂膜模具中制模，第 1 次制模用長 230 mm、寬 100 mm、高 1.0± 0.1 mm 的模具，成膜 24 h 后取下模具，在制成的涂膜上放置長 235 mm、寬 105 mm 高 1.2 ± 0.1 mm 的模具，進行第 2 次制模。成膜 24 h 后取下模具，在制成的涂膜上放置長 240 mm、寬 110 mm、高 1.5 ± 0.1 mm 的模具，進行第 2 次制模。

1.4 涂膜力學性能的測試

常溫拉伸強度與斷裂伸長率按 JG/T 172—2014 中 7.15方法測試，截取符合 GB/T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》中規定的啞鈴 I 型試件，取截刀狹窄部分刀刃間的距離作為試件的款單 B，用厚度計測量試件表現中間和兩端三點的厚度，取其算術平均值作為試件厚度D，將試件安放在拉力機夾具中，記錄拉力機標線間所示數值L0，以 200 mm/min 的速度拉伸至出現裂口，記錄此時標線間的數據值L1，讀數精確到 0.05 mm，同時記錄試件拉伸至斷裂過程中出現的最大載荷F。斷裂伸長率按式（1）計算，拉伸強度P按式（2）計算。

式中：A—試件截斷面積。

2 結果與分析

2.1 漆膜中氣泡對漆膜彈性的影響

按照 JG/T 172—2014 中 7.1 的制膜方法，漆膜是經過3 次制膜成型的。這樣制備的漆膜或多或少存在氣泡。為了探究氣泡對漆膜彈性的影響，本試驗采取了一種多道制膜的方法，即用 150 μm 絲棒逐層涂布，每道涂布間隔 4 h，涂布道數以干漆膜厚度為 0.8～1.2 mm 作準。在標準條件下養護 24 h，揭膜，在 80 ℃ 烘箱養護 96 h 后，取出在標準條件下養護 24 h 后進行測試。對比多道制膜法與標準制膜法 2 種方法制備的漆膜，可知多道制膜法制備的漆膜在保養完成后幾乎沒有氣泡。2 種方法制備的漆膜的彈性測試結果如表 2 所示。

表2 2 種制膜方法制備的漆膜的彈性性能

由表 2 可知，采用多道制膜法減少漆膜中的氣泡后，漆膜的斷裂延伸率基本無變化，但是漆膜的拉伸強度得到了提高。

2.2 保養溫度對漆膜彈性的影響

按照 JG/T 172—2014 的規定，制備的漆膜在 80 ℃ 保養 96 h 后，需在標準環境下再保養 24 h 后方能進行彈性測試。本試驗為了研究漆膜最后 24 h 保養時的保養溫度對彈性的影響，分別在環境溫度為 20 ℃、25 ℃、30 ℃ 的條件下對漆膜進行保養，保養時的環境濕度保持一致。保養 24 h后對其進行彈性測試，試驗結果如表 3 所示。

表3 保養溫度與漆膜彈性性能的關系

由表 3 中可知，當漆膜最后 24 h 的保養溫度升高時，漆膜的斷裂延伸率會升高，拉伸強度會下降。

2.3 保養濕度對漆膜彈性的影響

為了探究漆膜最后 24 h 保養時的保養濕度對彈性的影響，進行了一個試驗—將漆膜從 80 ℃ 烘箱拿出后，稱取漆膜質量，分別在環境相對濕度為 42%、95% 的條件下對漆膜進行保養，保養時的環境溫度保持一致。保養 24 h 后稱重，根據保養前后的質量變化計算吸水率，然后對其進行彈性測試。保養后漆膜的吸水率按式（3）計算，不同濕度保養后漆膜的吸水率及彈性性能如表 4 所示。

表4 不同濕度保養后漆膜的吸水率及彈性性能

由表 4 可知，當保養環境的相對濕度升高時，漆膜會從環境中吸收更多的水分，結果就會使漆膜的斷裂延伸率增加，同時漆膜的拉伸強度會下降。

2.4 配方中親水性助劑對漆膜彈性的影響

本試驗對配方進行了調整，不再使用親水性的助劑（包括羥乙基纖維素、凹凸棒土、親水性強的分散劑），而是采用其他一些相對疏水的助劑代替。將調整后的新配方與原配方同時按照 JG/T 172—2014 中 7.1 的規定的方法制膜，在最后 24 h 保養時新配方與原配方分別同時在環境相對濕度為 42%、95% 的條件下對漆膜進行保養，保養時的環境溫度保持一致。保養 24 h 后稱重，根據保養前后的質量變化計算吸水率，然后對其進行彈性測試。保養后漆膜的吸水率及彈性性能如表 5 所示。

表5 原配方與新配方的吸水率及彈性性能

由表 5 可知，新配方與原配方在相對濕度為42% 的環境保養后，兩者的吸水率和彈性性能很接近。在相對濕度95% 保養后，新配方的吸水率要明顯小于原配方，新配方的拉伸強度也明顯大于原配方。原配方的保養濕度由 42%升到 95% 后，拉伸強度由 3.50 MPa 降低到 1.88 MPa，降低了1.62 MPa ；新配方的保養濕度由 42% 升到 95% 后，拉伸強度由 3.20 MPa 降低到 3.07 MPa ，只減少了0.13 MPa 。這說明減少配方中親水性助劑的使用，可以在濕度較大的環境中很好地控制漆膜的吸水性，避免了漆膜因為環境濕度大而產生的拉伸強度過低的問題。

3 結 語

（1）采用多道制膜法可以減少漆膜中的氣泡，從而使漆膜的拉伸強度提高。

（2）根據 JG/T172—2014 規定的漆膜養護方法，改變漆膜最后 24 h 的保養條件。① 保持濕度一致，改變最后24 h 的保養溫度后，漆膜的斷裂伸長率隨保養溫度的上升而上升，拉伸強度隨保養溫度的上升而下降。② 保持溫度一致，改變最后 24 h 的保養濕度后，漆膜的斷裂伸長率隨保養濕度的上升而上升，拉伸強度隨保養濕度的上升而下降。

（3）減少配方中親水性原料的使用，可以很好地控制漆膜的吸水性，使漆膜在濕度很大的環境中也能保持穩定的拉伸強度。