对高耐候性外墙建筑腻子原材料的选择、工艺流程和配方进行研究
    摘要 : 对高耐候性外墙建筑腻子原材料的选择、工艺流程和配方进行研究。制备腻子的工艺简单，可操作性强，原料来源丰富易得 ; 其耐水性、耐碱性、耐候性能良好，是一种优异的环境友好型建筑配套用品。
   关键词 : 高耐候性 ; 腻子 ; 涂料
1 前言
   使用建筑涂料来装饰建筑物的内外墙体越来越广泛，但是不少建筑物的涂料饰面经过一段时间的使用后，出现了起皮，脱落等现象。建筑物墙体饰面涂层的脱落已成为影响建筑物装修工程质量的通病之一，其主要原因是涂料腻子质量差引起。通常涂料腻子耐水性差，即使经改性后仍不抗渗，在长期使用过程中，外墙涂料经受风吹雨淋和干湿交替循环，涂膜底层易受水分的侵蚀和毛细管压力的作用而破坏。
    为避免上述问题的发生，研制出一种具有耐水、耐碱、高粘结强度，能很好地防止由于腻子层问题造成的面涂层起皮及脱落等问题的高性能外墙涂料腻子非常必要。
2 实验
2 .1 实验仪器
   球磨机， Q Nf 1 S P04 型，南京大学仪器厂 ;60-100 目筛网 ;QUV 人工老化仪， Q-PANEL LABPRODUCTS; 根据 GB/ T 9276 一 1996 自行设计的天然曝晒架。
2 .2 原材料
    水泥 ( 标号 :P .0325) ，广州市永正水泥厂 ; 石英砂，天然水洗石英砂 ; 重质碳酸钙、轻质碳酸钙，清远正大矿化公司 ; 高岭土，山西金阳公司 ; 聚丙烯酞胺，上海化学试剂公司 ; 苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液，美国罗门哈斯公司。
    本实验所使用的石英砂是天然水洗石英砂。由于天然的石英砂含有许多杂质，为消除杂质对实验结果的影响，对石英砂进行了处理。具体方法如下 : 先用水将砂洗涤 3 一 4 遍，除去淤泥和其它杂质，然后将晒干后的石英砂用球磨机研磨 30 分钟左右，并用 60 -100 目筛网过筛。
2 .3 样板的制备
    腻子用样板为水泥石棉板，由广州市建材二厂生产，规格为 150mm/75 m m/5mm 。在腻子进行准备刮涂性能测试之前，样板先要进行一次渗灰，用于初步找平。
2 .4 工艺流程
2 .4.1 配制工艺流程
    高耐候性外墙建筑用腻子制作流程 : 将水泥、石英砂、轻质碳酸钙、重质碳酸钙和聚合物按一定的比例进行混合便制成腻子。使用时在腻子中尚须加入一定量的水 ; 它们的比例是 : 腻子水二 31 一 1.5( 质量比 )。
2 .4.2 聚合物选择机理
    四种有机添加物 : 聚丙烯酞胺、纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液，分别与矿粉 ( 重质碳酸钙轻质碳酸钙高岭土一 221) 以一定的比例配制腻子。有机添加物在总量中所占的百分比例为 1 %,2 %,3 %,4 %,5%,6%,7%,8%,9%,10% 。通过测试腻子在施工时的难易程度、表面状况、附着力和腻子表干后的刮涂性等性能来筛选腻子的配方。具体的实验结果如表 1:
表 1 不同有机添加物对外墙腻子性能的影响
聚丙烯酞胺纯丙乳液苯丙乳液硅丙乳液
施工难易容易粘度较高一般容易
程度施工困难
施工时的易整平难以整平易整平易整平
表面状况
附着力很好较差一般很好
干燥后的光滑细腻易出现较平整光滑细腻
表面状况无裂缝裂缝无裂缝
表干后的很好表面易出现较好很好
舌日涂性较大裂缝
    从上述实验结果可知，聚丙烯酞胺和硅丙乳液与矿粉以一定的比例所配制的腻子性能都比较好，但是硅丙乳液作为液状物质很难与矿粉完全混合均匀，因而硅丙乳液的优越性不能得到充分体现。聚丙烯酞胺为白色粉末状固体，在球磨机中磨混时很容易与矿粉完全混合均匀，，而且其分子链间不存在疏水基团的缔合作用，因而所制的腻子具有良好的耐盐能力，其性能得到充分体现。因此，选择聚丙烯酞胺作为有机添加物与矿粉配制腻子。
    经过大量重复实验比较之后，确定腻子的配比为 : 水泥、石英砂、轻质碳酸钙、重质碳酸钙等 ( 按一定比例配成 ) 聚丙烯酞胺一 94 -982 一 60
2 .4 .3 正交实验获取最佳配方
    通过正交实验来寻求腻子的最佳配方。选择对腻子性能有影响的三个因素 : 水泥、石英砂、矿粉，每个因素取三个水平，进行正交实验时设三个因素间无交互作用。正交实验表如下 :
表 2 高耐候性外墙建筑腻子正交实验因子水平表
._ 因素
水泥石英砂矿粉
1 Al B1 Cl
2 A2 B2 C2
3 A3 B3 C3
    关于表 3 的说明 : 表 3 中空白列中本应是空白的，没有物质。把聚丙烯酞胺的加入量写入表中，是为了试验方便，可以直接根据表中的数据称取该物质来配制腻子。如 : 实验 1 就是称取 A1 水泥、 B1 石英砂、 C1 矿粉、 2 .0g 聚丙烯酞胺，放入球磨机中磨混一个小时后取出即得到第一个腻子样品。
表 3 高耐候性外墙建筑腻子正交实验表 lLg(34)1
因素
实验号 1 2 3 4
水泥石英砂矿粉空白列
1 Al B1 Cl 加聚丙烯酞胺 2 .0g
2 Al B2 C2 加聚丙烯酞胺 3 .0g
3 Al B3 C3 加聚丙烯酞胺 4 .0g
4 A2 B1 C2 加聚丙烯酞胺 2 .5g
5 A2 B2 C3 加聚丙烯酞胺 3 .0g
6 A2 B3 Cl 加聚丙烯酞胺 5 .0g
7 A3 B1 C3 加聚丙烯酞胺 3 .0g
8 A3 B2 Cl 加聚丙烯酞胺 3 .0g
9 A3 B3 C2 加聚丙烯酞胺 6 .0g
    按上表配制好 9 个腻子样品后，加入一定量的水调成浆状后涂布在瓷板砖 ( 硬表面 ) 上，观察施工情况、与底板的附着力、干燥后的表面状况以及刮涂性。选择最优的腻子配方再进行腻子的性能检测，
实验结果:
    6 号样品的性能最优异，具有良好的施工性能，施工时表面易平整，腻子与底板的附着力也很好，腻子干燥后表面光滑、细腻及无裂缝，刮涂性能优异。根据上述实验结果，选择 6 号样品作为最优样品进行腻子的性能测试试验。
性能检测结果:
    耐水性试验 : 将该样品在常温下浸入水中， 48h 不脱落。
    耐碱性试验 : 常温下在饱和 Ca( OH) 2 浸泡 30 天不起泡，不脱落，无变化。
    耐热性实验 : 在 80 ℃左右恒温 5h ，不开裂，不起泡，无变化。
    耐洗刷性实验 : 用 0 .5% 皂液洗刷腻子表面，腻子表面不起粉。
    干燥循环性试验 : 在常温浸泡水中 1h ，取出后干燥 1h ，再浸泡入水中。如此循环 25 次，腻子表面无异常。
    人工加速老化腻子耐候性实验 : 将样板放在人工老化仪中进行 1000h 的人工老化实验，取出后发现所有样板均无明显变化、无粉化、裂纹、不起泡。
    天然老化腻子耐候性实验 : 将样板放在天然曝晒架上进行自然老化实验，经过 230 天后，观察样板表面，除去样板表面比较脏外，无其他变化。样板表面比较脏的原因是空气所含的灰尘和杂质较多，样板表面吸附了许多油性污物。
3 结果与讨论
3 .1 高耐候外墙建筑腻子的主要技术性能
    目前外墙腻子产品尚无国家及行业标准，参考腻子企业标准(见表 4)。
表 4 建筑墙体用腻子粉的主要性能指标
检验项目技术指标测试结果
容器中的状态无结块无结块，均匀
施工性刮涂无障碍刮涂无障碍
干燥时间 /h 3 2 .5
耐水性 (48 h) 无异常无异常
耐碱性 (24h) 无异常无异常
标准状态粘结强度 /MPa > 0 .7 0 .8
浸水后粘结强度 /M Pa> 。 .7 0 .75
早期干燥抗裂性不出现裂纹不出现裂纹
耐冻融性 (10 次 ) 不剥落、不起不剥落、不起
泡、无裂纹、泡、无裂纹、
无明显变色无明显变色
柔韧性 /mm 弯曲弧度弯曲弧度
cpl 00 m m 或 cpl 00 m m 或 (p50 m m 腻子 cp50mm 腻子 表面无裂痕表面无裂痕固含量 (%)>70 71 .5
注 : 上述检测参考 GB/ T 16777 一 1997 ,JC/ T 3049 一 1998 和 JC/ T 547 一 1994 进行
3 .2 基本配方
    经实验研究确定出高耐候性能外墙腻子的配方如表 5 所示。对该基本配方进行适当调整，还可以分别得到满足 GB/ T 16777 一 1997 , JC/ T 3049 -1998 和 JC/ T 547 一 1994 等技术要求的通用型内外墙体用腻子。
表 5 高性能外墙建筑腻子的配方
原材料用量 (%)
石英砂 40 一 50
水泥 10 一 20
轻质碳酸钙 1 。 ~20
重质碳酸钙 1 。 ~20
高岭土 10 一 15
膨润土 0 .05 一 0 .20
可再分散聚合物粉末 2 一 6
其他助剂适量
4 腻子粉的施工及应用
    在环境温度下将上述配方所得的腻子粉料倒入清水中，粉料和清水的比例约为 10: 3 .5 ，搅拌至混合均匀，调好后用湿布盖上 [3] ，静置 10 一 20 min ，再次搅拌 3 一 5 min 即可投入使用。腻子应根据施工用量多少现配现用，配制好的腻子应在 2 一 3h 内用完。
    其具体的使用方法如下 : 施工前首先要进行基层处理和基层修补，对集有灰尘的墙体应清理干净，对粘附不结实和出现鼓泡的墙体必须铲除，冲洗干净，并对较大的缺陷部位将腻子用钢片刮板填平压实，横抹竖起刮一遍。刮抹在墙面上的腻子厚度应控制在 0 .8 一 1 .8mm 。头道腻子刮过之后，在先修补后的部位进行复查，如有问题，在塌陷的部位用腻子进行修补找平。待腻子干后，用砂子磨光，磨平，扫净。需要注意的是，下雨的天气不能施工，施工后 12h 内应避免雨水冲刷。
    本外墙腻子粉的使用很好地解决了建筑物墙体饰面涂层起皮、脱落等现象，为延长建筑物的墙体饰面寿命起到了很好效果。
5 结论
    (1) 高性能耐候性建筑腻子粉可采用聚丙烯酞胺粉末为胶结材料，与水泥、石英砂等组成复合体质填料，使得腻子粉末混合均匀，性能得到充分体现，既有韧性，又有刚性，起到了腻子本身不开裂和抗开裂的良好效果，从而保证涂料取得长期装饰效果。
    (2) 本产品性能突出之处，一是稳定性好，耐酸碱性优异 ; 二是干燥快，易打磨，刮涂方便 ; 三是腻子粘结强度高，能适于多种底漆 ; 四是腻子膜的耐候性、耐水性、耐寒性能优异。
    (3) 由于各组分均为粉体，包装运输可以采用纸袋，不但能较好地解决当前液体腻子产品存在的包装及运输问题，而且使得包装及运输费用大大降低。使用时只需要按照上述配方将固体腻子粉调制成膏状即可，还可以根据施工用量大小现配现用，施工方便，提高了工作效率。
    (4) 生产本腻子的各种原料易得，价格便宜，生产工艺简单，并且在腻子生产过程中没有使用有机溶剂，对环境无不良影响，属于环境友好型产品

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