純有機(jī)硅底漆在外墻外保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用全解

1、純有機(jī)硅底漆在外墻外保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用沙圣剛 俞海瓦克上海技術(shù)中心摘要：介紹了外保溫系統(tǒng)對(duì)底漆的要求，有機(jī)硅微乳濃縮液的組成、原理及用有機(jī)硅微乳濃縮液配制成的純有機(jī)硅底漆的性能測試。表明有機(jī)硅微乳液具有優(yōu)異的滲透性、耐水性、透氣性、抗泛堿性和耐久性，它完全符合外墻外保溫系統(tǒng)對(duì)底漆的要求，可以作為高檔外墻涂料的底漆使用。關(guān)鍵詞：有機(jī)硅微乳液、底漆、滲透性、耐水性、透氣性、抗泛堿性、耐久性The application of Pure Silicone Primer in EIFSSha Shenggang Yu Hai(Wacker Shanghai Technical Center, Shang

2、hai China 201203)Abstract: The requirements of EIFS for primer are introduced. The components，principle and formula of silicone microemulsion are introduced. Pure silicone primer displays outstanding penetrating, durability, water repellency, alkaline resistance, and breathability together. So it me

3、ets the requirements of EIFS for primer and can be used as primer for high quality façade coatings.Key Words: silicone microemulsion; penetrating; durability; water repellency; alkaline resistance; breathability1前言 水性建筑涂料因其安全、環(huán)保、色彩鮮艷，價(jià)格適中，施工簡便，是外墻外保溫系統(tǒng)裝飾和保護(hù)的首選材料。但由于外墻外保溫市場進(jìn)入的門檻較低，眾多廠家魚龍混雜，價(jià)格競爭劇

4、烈，外墻外保溫系統(tǒng)的質(zhì)量問題很多，開裂和滲水是其中的主要問題，由此還引發(fā)了外墻涂料的泛堿、褪色等。當(dāng)外保溫系統(tǒng)長期暴露在雨天時(shí)，墻體的吸水量就會(huì)超過其揮發(fā)量。其結(jié)果是外界的雨水、潮氣會(huì)通過涂層滲入到墻體內(nèi)。涂層上即使細(xì)微的裂紋也會(huì)導(dǎo)致吸收大量的雨水，使得墻體內(nèi)部變得更加潮濕。當(dāng)墻體干燥時(shí)，濕氣與水份會(huì)通過毛細(xì)管從墻體內(nèi)部遷移到表面。在反復(fù)的凍融環(huán)境下，表層聚積的水份就會(huì)導(dǎo)致涂層開裂、剝落。同時(shí)墻體內(nèi)的堿及可溶性鹽會(huì)以水溶液形式從水泥毛細(xì)管中透過涂層帶到表面，導(dǎo)致涂層產(chǎn)生泛堿、變色、發(fā)花、剝落等問題，嚴(yán)重地影響了涂膜的裝飾性能和保護(hù)性能。普通的水性丙烯酸乳液作為底漆難以滿足外墻外保溫系統(tǒng)對(duì)抗泛堿

5、，抗?jié)B水的要求。溶劑型外墻底漆雖然有較好的抗堿性，但因其易燃，有毒，易腐蝕聚苯乙烯保溫板而被市場舍棄。本文討論的是應(yīng)用一種特殊的底漆有機(jī)硅微乳濃縮液，它有效地防止外保溫系統(tǒng)的滲水問題，解決了使用普通乳液型底漆而出現(xiàn)的涂層泛堿、褪色等問題，而且它具有附著力強(qiáng)、滲透性好、高效等特點(diǎn)。 2外墻外保溫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑涂料的要求JG149-2003膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)規(guī)定，作為外墻外保溫飾面的建筑涂料，必須與薄抹灰外保溫系統(tǒng)相容，其性能指標(biāo)應(yīng)符合外墻建筑涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)整個(gè)外保溫層浸水24小時(shí)，吸水量要小于500 g/m2 (包括涂料層)；外保溫系統(tǒng)防護(hù)層和飾面涂層一起水蒸氣濕流密度要0.8

6、5g/(m2.h)。JGJ144-2004外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程規(guī)定，外墻外保溫工程的使用年限不應(yīng)小于25年。底漆作為外墻外保溫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，也必須符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的吸水率和透氣性要求。3有機(jī)硅微乳濃縮液的原理有機(jī)硅微乳濃縮液是100%的有機(jī)硅產(chǎn)品，其中不含任何有機(jī)溶劑，通常以原液的形式貯存。使用前用水稀釋，無需高速分散，只要手動(dòng)攪拌，就能自乳化形成有機(jī)硅微乳液，有機(jī)硅微乳液的粒徑僅10-80nm，平均粒徑是30nm，外觀是半透明到透明。它能深入的滲透到底材內(nèi)部，同時(shí)具有底材加固功能（1）。有機(jī)硅微乳濃縮液的主要成分是硅烷、硅氧烷和功能性聚硅氧烷，功能性聚硅氧烷起乳化劑的作用。其均具有

7、反應(yīng)活性，與水混合后，就開始與水反應(yīng)，與堿性墻體接觸后，會(huì)加快其反應(yīng)，自身交聯(lián)或與底材上的羥基反應(yīng)，形成高分子的有機(jī)硅聚合物。（見圖1） OR1 R R R R - Si -OR1 R1O-Si-O-Si-O-Si-OR1 OR1 OR1 OR1 OR1 硅烷分子結(jié)構(gòu) 硅氧烷烷分子結(jié)構(gòu)硅烷 +水硅氧烷 -醇聚硅氧烷 高分子硅樹脂網(wǎng)絡(luò)圖1硅烷、硅氧烷、聚硅氧烷反應(yīng)生成硅樹脂網(wǎng)絡(luò)4有機(jī)硅微乳濃縮液的特點(diǎn)4.1優(yōu)異的防水性SILRES® BS有機(jī)硅微乳液在施工后會(huì)在基材表層形成一層干燥的防水層。小分子的硅烷和硅氧烷具有優(yōu)秀的滲透性，它完全滲透到底材內(nèi)部，在毛細(xì)孔壁形成憎水的高分子硅樹脂網(wǎng)絡(luò)

8、。即使表面有細(xì)小的裂縫,雨水也不會(huì)從此進(jìn)入,圖2顯示了有機(jī)硅微乳液優(yōu)異的防水性。在涂過有機(jī)硅微乳液的灰砂磚裂縫上滴水,裂縫的寬度大約是1.5毫米,水滴也不會(huì)滲入裂縫內(nèi)；而在未經(jīng)涂刷有機(jī)硅微乳液的底材上，水滴立即滲入到縫隙內(nèi)。表面成膜型底漆在初期具有一定的防水性，一旦底材出現(xiàn)裂紋，防水功能就會(huì)失效，雨水就會(huì)從此處進(jìn)出，泛堿等危害也會(huì)隨之發(fā)生。圖2純有機(jī)硅底漆防止裂縫滲水滲透深度試驗(yàn)：將涂刷過有機(jī)硅微乳液的灰砂磚,干燥7天,垂直剖開,斷面浸水,憎水層不吸水,顏色為灰白色，無底漆滲入處吸水,顏色加深，滲透深度清晰可見。（如圖3）圖3浸水后的灰砂磚，憎水層不吸水4.2長期的防水性長期的防水性對(duì)外保溫系

9、統(tǒng)十分關(guān)鍵,如果外保溫系統(tǒng)發(fā)生了滲水,則保溫隔熱性能必然下降。有機(jī)硅底漆的防水性耐久性試驗(yàn)在灰砂磚上進(jìn)行。用1份SILRES® BS 2100有機(jī)硅濃縮液加9份水稀釋，涂刷在灰砂磚表面，干燥7天，根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1062-3測其吸水率，然后置于戶外進(jìn)行曝曬，分別在2年后，4年后，5年后，7年后測其吸水率，其吸水率仍然保持很低的吸水率，而與之對(duì)照的空白磚，始終保持極高的吸水率，由此可以說明，有機(jī)硅微乳液具有長期的防水性。（見圖4）圖4有機(jī)硅底漆具有長期的防水性4.3抗泛堿性抗泛堿性試驗(yàn)方法按照底漆標(biāo)準(zhǔn)JG/T210-2007規(guī)定方法進(jìn)行?？狗簤A示意圖如圖5所示。圖5抗泛堿試驗(yàn)示意圖將S

10、ILRES® BS 2100有機(jī)硅濃縮液1：9兌水稀釋，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求涂刷在中密度纖維板上，在第6 天采用石蠟封邊（兩道）并在底漆表面刷涂按標(biāo)準(zhǔn)配制的鐵蘭溶液。在試驗(yàn)箱內(nèi)放入2%的氫氧化鈉溶液，然后將試板小心放入容器中，涂刷有鐵藍(lán)的底漆面向上，試驗(yàn)溶液浸沒試板的高度應(yīng)大于試板厚度的二分之一，確保在試驗(yàn)周期內(nèi)試板底面均被試驗(yàn)溶液充分浸潤。用符合GB/T 1910規(guī)定的密度為(0.045-0.051)kg/m2 的新聞紙將箱口覆蓋并用膠帶沿周邊密封好。在規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后取出試板，試板應(yīng)立放，保證試板通風(fēng)并完全干燥，在標(biāo)準(zhǔn)6.2 條規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境下放置24h 后觀察結(jié)

11、果。鐵蘭變色說明底漆已受到堿的侵蝕，鐵蘭不變色說明底漆抗堿性良好。涂有SILRES® BS 2100有機(jī)硅底漆的樣板，在經(jīng)過三天的試驗(yàn)后，無任何變化。在經(jīng)過七天的試驗(yàn)后，仍然無任何變化；而普遍丙烯酸底漆經(jīng)過三天的試驗(yàn)后，已出現(xiàn)泛堿。這說明有機(jī)硅底漆具有優(yōu)異的抗泛堿性。底漆標(biāo)準(zhǔn)JG/T210-2007規(guī)定的要求是3天。（見圖6）這樣由于防水層阻止了雨水的滲入，墻體可以始終保持干燥，墻體內(nèi)的堿和有害鹽因沒有水作載體，無法遷移到表面，泛堿的現(xiàn)象也不會(huì)發(fā)生了。左：試驗(yàn)3天后的有機(jī)硅底漆；右：試驗(yàn)3天后的普通底漆左：試驗(yàn)7天后的有機(jī)硅底漆；右：試驗(yàn)7天后的普通底漆圖6抗泛堿試驗(yàn)后的樣板4.4抗

12、鹽析性純有機(jī)硅底漆的抗鹽析試驗(yàn)試驗(yàn)方法與抗泛堿試驗(yàn)類似。僅僅是把試驗(yàn)介質(zhì)堿溶液改為鹽溶液。在該試驗(yàn)中，用SILRES® BS 2100有機(jī)硅濃縮液配制的有機(jī)硅底漆通過10天的抗鹽析試驗(yàn)，而底漆標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求是通過6天試驗(yàn)即可，詳見檢測報(bào)告。4.5呼吸透氣性JG149-2003規(guī)定了外保溫系統(tǒng)防護(hù)層和飾面涂層一起其水蒸氣濕流密度不小于0.85g/(m2.h)，這里水蒸氣濕流密度指的就是透氣性。涂料透氣性差，涂料就容易起泡，開裂及脫落。如彈性涂料的起泡,主要原因是彈性涂料的透氣性不好造成的。對(duì)于外保溫系統(tǒng),其透氣性更為重要,因外保溫自身的原因更容易導(dǎo)致墻體結(jié)露,結(jié)露造成的潮氣必須得到釋

13、放，否則易導(dǎo)致EIFS砂漿粘結(jié)力以及保溫效能的下降，長期的潮濕導(dǎo)致墻體長霉,最后造成外保溫系統(tǒng)的破壞.墻體中的濕度越高,導(dǎo)熱系數(shù)越大,隔熱效果越差。如果外墻面涂層具有透氣性,那么只有其底漆也具有透氣性,才能保證整個(gè)外保溫系統(tǒng)具有透氣性.普通丙烯酸底漆是靠封閉成膜來達(dá)到防水抗堿的,其透氣性必然很差,這與外保溫系統(tǒng)的要求是背道而馳的.有機(jī)硅底漆是通過形成憎水層來實(shí)現(xiàn)防水抗堿的,它不會(huì)堵塞底材的毛細(xì)孔,因此不會(huì)影響外保溫系統(tǒng)的透氣性。礦物建材本身的多孔性使其擁有較好的水蒸氣透過性。這對(duì)于調(diào)節(jié)房間的濕度尤為重要，因?yàn)橹挥型笟庑越ú牟拍芪辗课輧?nèi)多余的濕氣，或者當(dāng)屋內(nèi)空氣太干燥時(shí)，通過建材散發(fā)水蒸氣來平

14、衡濕度，這對(duì)保障人體居住的舒適度很有意義。因此與墻體相容的底漆和面漆必須不能對(duì)建筑材料的透氣性產(chǎn)生不利影響。根據(jù)<<ISO7783-2建筑涂料水蒸氣透過率的測定和分類>>可以測定不同底漆的透氣阻力,透氣阻力越小,說明其透氣性越好.圖7的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明純有機(jī)硅底漆的透氣阻力比普通底漆低得多.圖7根據(jù)ISO7783-2測定不同底漆的透氣阻力Sd值用涂有SILRES® BS 2100有機(jī)硅稀釋液的灰砂磚制成的漏斗，可以充分證明有機(jī)硅底漆的防水透氣性，水不會(huì)滲漏，而氣體能反向通過。（參見圖8）圖8防水透氣的漏斗4.6化學(xué)穩(wěn)定性為了保持底漆長期的防護(hù)效果，底漆必須與面涂相

15、容，同時(shí)不受建材中的有害物質(zhì)以及環(huán)境因素的影響。底漆的耐久性越好，整個(gè)涂層體系的壽命就越長。這就意味著長期的成本更經(jīng)濟(jì)。高質(zhì)量的底漆與建筑材料內(nèi)的堿性物質(zhì)接觸時(shí)，要具有抗水解穩(wěn)定性，這至關(guān)重要。SILRES® BS 2100有機(jī)硅濃縮液在此方面具有顯著的優(yōu)勢。其長鏈的烷基對(duì)堿性物質(zhì)具有特殊的穩(wěn)定性。下面的試驗(yàn)進(jìn)一步證明了SILRES® BS 2100有機(jī)硅濃縮液的化學(xué)穩(wěn)定性及耐久性。在水泥纖維板上涂刷SILRES® BS 2100的稀釋液，干燥后，用UV-B紫外線照射1000小時(shí)，表面無褪色，無粉化，并且仍然有極好的憎水效果。另外將該底漆樣板進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)（-2

16、0至+25，每隔4小時(shí)噴淋水一次），6次試驗(yàn)樣板無任何變化（2）。4.7底材加固性能粉化和疏松的表面對(duì)涂料的附著極為不利.外墻涂料只有涂布在牢固結(jié)實(shí)的基材上才能發(fā)揮其功能.SILRES® BS 有機(jī)硅微乳液在加固底材上擁有特別出色的性能.對(duì)于疏松的底材而言,只能通過高滲透、高粘結(jié)性的底漆進(jìn)行加固。最重要的是底漆要能滲透到基材內(nèi)部，而不是成膜。SILRES® BS 2100有機(jī)硅微乳液兼具高效性與成本經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢。憑借其優(yōu)異的粘結(jié)性能，其加固的基材的重量達(dá)到其自身的60倍。4.8增強(qiáng)保溫節(jié)能效果水具有很大的熱量傳導(dǎo)能力。一塊含有4水份的磚通過蒸發(fā)大致會(huì)損失掉其50的熱能。純有

17、機(jī)硅底漆中含有的特殊分子結(jié)構(gòu)可以有效地防止建筑物外部的濕氣向內(nèi)滲透，同時(shí)不妨礙內(nèi)部的水蒸氣向外擴(kuò)散。通過涂抹這種涂料，可以降低墻體的濕度，從而減弱墻體的熱能蒸發(fā)，并且能有效地減少熱能傳遞過程中的損失。每平方米的潮濕磚塊所造成的熱能損失將造成每年每平方米的面積上多消耗12升的取暖用燃油。德國Fraunhofer建筑物理研究在Holzkirchen進(jìn)行了混凝土表面涂抹上有機(jī)硅底漆的節(jié)能試驗(yàn)，測試發(fā)現(xiàn)可以在一年中平均降低13.1的能源消耗。在同一地點(diǎn)對(duì)全磚表面進(jìn)行測試，在其表面涂抹該涂料后能節(jié)省能源36.4，其吸水系數(shù)w為0.1；而w為0.05時(shí)，甚至能節(jié)省能源39.7%。在漢諾威，由于降雨量較小，

18、通過使用有機(jī)硅底漆(w數(shù)值為0.05)，熱能在全磚基底材料中傳遞的損失可以降低18.9，而在混凝土墻面材料中傳遞的熱能損失可以降低6。不同的地區(qū)，在涂抹有機(jī)硅底漆后，節(jié)能效果不完全相同，但至少可以將房屋的整體能耗平均降低4.6（3）。4.9檢測報(bào)告國家化學(xué)建筑材料測試中心（建工測試部）編號(hào)No：BEC-HJ-2007-P-356樣品名稱SILRES® BS 2100樣品編號(hào)HJ-2007-P-356檢測環(huán)境室溫:23±2,相對(duì)濕度50±5%報(bào)告日期序號(hào)檢測項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)(外墻)檢測結(jié)果單項(xiàng)評(píng)定I型II型1容器中的狀態(tài)無硬塊,攪拌后呈均勻狀態(tài)無硬塊,攪拌后呈均勻狀態(tài)合格2施工性刷涂無障礙刷涂無障礙合格3低溫穩(wěn)定性不變質(zhì)不變質(zhì)合格4干燥時(shí)間(表干),h21合格5涂膜外觀正