建筑涂料組成及性能60課件

建筑涂料組成及性能建筑涂料的組成（2）次要成膜物質(zhì)次要成膜物質(zhì)是指涂料中所用的顏料和填料，它們是構(gòu)成涂膜的組成部分，并以微細(xì)粉狀均勻地分散于涂料介質(zhì)中，賦予涂膜以色彩、質(zhì)感，使涂膜具有一定的遮蓋力，減少收縮，還能增加膜層的機械強度，防止紫外線的穿透作用，提高涂膜的抗老化性、耐候性。

（2）次要成膜物質(zhì)1）顏料顏料的品種很多，按化學(xué)組成可分為有機顏料和無機顏料；按來源可分為合成（人造）顏料與天然顏料；按其作用又可分為著色顏料、防銹顏料與體質(zhì)顏料（即填料）和特種顏料。著色顏料是建筑涂料中品種最多的一種。著色顏料的顏色有紅、黃、藍、白、黑、金屬光澤及中間色等。防銹顏料主要是防止金屬銹蝕。常用的有紅丹、鋅鉻黃、氧化鐵紅、銀粉等。常用的顏料品種見表3.2。（2）次要成膜物質(zhì)2）填料填料的主要作用在于改善涂料的涂膜性能，降低成本。填料主要是一些堿土金屬鹽、硅酸鹽和鎂、鋁的金屬鹽和重晶石粉（BaSO4）、輕質(zhì)碳酸鈣(CaCO3)、重碳酸鈣、滑石粉(3MgO.4SiO2.H2O)、云母粉(K2O.Al2O3.6SiO2.H2O)、硅灰石粉、膨潤土、瓷土、石英石粉或砂等。1）溶劑溶劑是涂料的揮發(fā)性組分，它的主要作用是使涂料具有一定的粘度，以符合施工工藝的要求。常用的溶劑有松香水、乙醇、200號溶劑汽油、苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯等。

（3）輔助成膜物質(zhì)1）溶劑①溶劑的溶解力②溶劑的揮發(fā)性③溶劑的易燃性常用溶劑的閃點和著火點見表3.3

。④溶劑的毒性

配制溶劑型建筑涂料時對溶劑的選擇應(yīng)注意以下幾點：溶劑閃點(℃)著火點(℃)溶劑閃點(℃)著火點(℃)丙酮

-2053.6異丁醇

3842.6丁醇

_34.3異丙醇

2145.5醋酸丁酯

3342.1甲醇

1846.9乙醇

1642.6松香水

_24.6甲乙酮

-451.4甲苯

555.0表3.3

常用溶劑的閃點和著火點

2）助劑助劑是為進一步改善或增加涂料的某些性能，在配制涂料時加入的物質(zhì)，其摻量較少，一般只占涂料總量的百分之幾到萬分之幾，但效果顯著。常用的助劑有如下幾類：

①

乳化劑、潤濕分散劑等。

②

防結(jié)皮劑、防沉淀劑等。③流平劑、增稠劑、成膜助劑等。

④增塑劑、消光劑、防霉殺菌劑、光穩(wěn)定劑等。配方設(shè)計原理（1）配方設(shè)計的影響因素1）顏基比（P/B）

顏基比是涂料配方體系中顏料（包括填料）的質(zhì)量和基料固體（非揮發(fā)分）質(zhì)量的比值，通常用P/B來表示。

P/B＝顏料基料比＝著色顏料的質(zhì)量＋體質(zhì)顏料的質(zhì)量

基料的固體分（非揮發(fā)分）的質(zhì)量不同的涂料對P/B的要求是不同的。耐久性要求高的戶外用涂料不宜采用P/B高的配方，其原因是基料用量較少不能在大量顏料、填料粒子周圍形成連續(xù)涂膜。因此，對涂料性能要求越高，其P/B則應(yīng)越低。2）顏料體積濃度（PVC）

顏料體積濃度為涂料中顏料和填料的體積占配方中所有非揮發(fā)分的總體積之比，用PVC來表示。PVC＝VpVp＋Vb×100％

PVC值對乳膠漆的流平性、儲存穩(wěn)定性影響較大。在總固體體積含量不變的條件下，PVC增高，乳膠漆流平性、儲存穩(wěn)定性會變差；反之，這些性能會明顯改善。但成本也相應(yīng)提高。

涂膜的許多性能隨著涂料的PVC的變化而逐漸變化，當(dāng)涂料的性能隨著PVC變化超過某一極限值時，這些性能會發(fā)生突變，這一特定的顏料體積濃度值稱為臨界顏料體積濃度（CPVC）

。

當(dāng)達到CPVC時，涂膜中恰好有足夠的基料潤濕質(zhì)點，即在涂膜里，基料物質(zhì)恰恰填滿顏料、填料顆粒間的空隙而沒有多余量；在低于CPVC值時配制涂料，基料物質(zhì)的數(shù)量除了潤濕顏料、填料外，還有余量使顏料、填料質(zhì)點牢固地分散在基料物質(zhì)的連續(xù)相中，增加涂膜光澤度，降低透氣、透水性，提高防銹性。但是容易產(chǎn)生氣泡。超過CPVC值時，由于基料物質(zhì)的數(shù)量不足，難以潤濕所有顏料、填料質(zhì)點。這些顏料、填料質(zhì)點在涂膜中呈疏松狀態(tài)存在，其相應(yīng)的性能與PVC值低于CPVC值時的結(jié)果恰恰相反。3）臨界顏料體積濃度（CPVC）在涂料中，溶劑的作用既能溶解基料物質(zhì)又能控制涂料的粘度，使揮發(fā)性液體符合儲存和施工要求，同時還可以降低涂料的制造成本，改善性能，符合環(huán)境保護的要求。①溶解能力選擇溶劑或混合溶劑遵循的原則是溶解度參數(shù)δ。4）溶劑的影響②蒸發(fā)速度涂料中溶劑的蒸發(fā)速度對涂膜的干燥時間、流平、成膜過程及涂膜性能有很大影響。因此，涂料中的溶劑要有適宜的蒸發(fā)速度。③閃點涂料或溶劑的閃點是其可燃性的表征。在設(shè)計涂料配方時，應(yīng)測定其閃點，調(diào)整合適的閃點值。

④粘度涂料粘度主要是根據(jù)儲存穩(wěn)定性和施工特性的要求而設(shè)計的。配方設(shè)計原理（2）配方設(shè)計內(nèi)容1）選擇基料種類并確定用量

2）確定顏（填）料種類及用量

3）確定助劑的種類及其用量

4）試配及檢驗

5）配方調(diào)整

6）綜合性能檢測

3.1.7涂料的表面化學(xué)（1）表面張力當(dāng)把液體做成液膜，為保持表面平整，就需要有一適當(dāng)?shù)牧與液面相切并作用于寬度為l液膜上。達到平衡時必須有一個與f力大小相等方向相反力，即表面張力。

f＝2×γ×l

通常將表面張力系數(shù)稱為表面張力，并定義為垂直通過液體表面上任一單位長度與液面相切收縮表面的力。表面張力也可以看做是表面作用能，液體表面自動收縮時可以做功即有自由能。因此，表面張力等于產(chǎn)生新表面每單位面積所需的功。γ＝αW涂料的表面化學(xué)（2）潤濕作用與潤濕角潤濕作用是指表面上一種流體被另一種流體所取代。潤濕作用有三類，即沾濕、浸濕和鋪展。指液體與固體接觸過程，即液/氣界面和固/氣界面變?yōu)橐?固界面的過程。例如涂料的液滴有效地粘附于基材表面之上。

1）沾濕

2）浸濕浸濕指固體浸入液體的過程。即將固/氣界面變?yōu)楣?液界面的過程。例如顏料置入涂料的過程。

3）鋪展將涂料涂布于基材時，不但要求涂料能粘附于其上，而且還要流動，該過程的實質(zhì)是以固/液界面代替固/氣界面的同時液體表面也擴展。凡能鋪展的必能沾濕與浸濕。

3.1.7涂料的表面化學(xué)潤濕角是液體表面的一個參數(shù)，定義為氣、液、固三相交界處在液體中量得的角，以θ表示，如圖3.2所示。

4）潤濕角（接觸角）

當(dāng)θ≤180°時，可沾濕；當(dāng)θ≤90°時，可浸濕；當(dāng)θ≤0°時，可鋪展。習(xí)慣上，以θ＝90°

為標(biāo)準(zhǔn)，稱θ＞90°為不潤濕，θ＜90°可潤濕。θ愈小，潤濕愈好。當(dāng)θ＝0°或不存在，可鋪展。（2）潤濕作用與潤濕角3.1.7涂料的表面化學(xué)（3）流平和流掛

1）流平性

流平性是指涂料施工后能否達到涂層平整光滑的特性。當(dāng)涂料涂刷在基材上時留下刷痕，刷痕可因涂料在未干燥前的流動而減輕。如果涂料的流平性差，在涂膜表面用肉眼可見到不平的刷痕。涂料的流平性好是指粘度低涂層厚。

2）流掛

流掛是指涂料涂布于一個垂直面時，由于重力的作用，涂料有向下流動的傾向。流掛是重力引起的流動，用粘度可以作為抵抗流動的度量。粘度越大、涂層越薄，則流掛速度越小?？刂屏鲯熘饕强刂普扯取?/p>

涂料的表面化學(xué)（4）涂料施工中常見的表面張力問題

1）縮孔現(xiàn)象

濕膜表面若滴落一滴低表面張力的液體，使其鄰近的涂料表面張力降低，并向周圍表面張力較高處鋪展，于是形成一個火山口似的形狀，涂膜表面呈凹態(tài)，這種現(xiàn)象稱之為縮孔。

2）桔皮現(xiàn)象

桔皮現(xiàn)象指涂膜表面有微微地起伏不平，形狀像桔子皮。其原因是噴涂時，霧化的小滴經(jīng)過較長的距離，大部分溶劑揮發(fā)后形成高濃度小液滴，表面張力較大，當(dāng)它滴落在濕膜上，使周圍的涂料自動地向該小霧滴鋪展，于是形成凸起。

3）貝納兒漩流窩

在干燥過程中，涂料隨著溶劑的蒸發(fā)，涂膜的表面濃度升高，溫度下降，表面張力升高。因表層和底層的表面張力不同而產(chǎn)生一種很大的推動力，使涂料從底層向上層運動，造成局部渦流，形成貝納兒漩流窩。表面張力低的涂料向周圍表面張力高的表層鋪展，于是形成隆起，并使?jié)衲ば纬梢?guī)則的六角形，其中心與邊緣顏料濃度不同。

4）發(fā)花和浮色現(xiàn)象

發(fā)花指施工后涂膜中顏料的不均勻分布，使外觀呈花斑的現(xiàn)象；浮色是指涂膜表面顏色與底層不同的現(xiàn)象。發(fā)花和浮色現(xiàn)象都是顏料分布不均的現(xiàn)象，其原因與溶劑蒸發(fā)形成的貝納兒漩流窩有關(guān)。

（4）涂料施工中常見的表面張力問題建筑涂料的成膜機理涂料涂布于物體表面后，其揮發(fā)部分逐漸散去，余下不揮發(fā)部分在物體表面上干結(jié)成膜。由于涂料的種類不同，涂膜的類型與成膜原理也不相同。

（1）涂膜的類型與方式根據(jù)涂膜的分子結(jié)構(gòu)不同，涂膜有三種類型：

1）低分子球狀結(jié)構(gòu)涂膜

由大量球形或類似球狀的低分子組成，分子之間連接較弱，這類涂膜的耐磨性較差，彈性低，大多數(shù)不耐水、不耐熱，也不能抵抗大氣侵蝕。但是對木材的附著力尚好。

（1）涂膜的類型與方式

3）體型網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)涂膜

這類涂膜的各個分子間被化學(xué)鍵連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而且許多側(cè)鏈緊密并牢固連接。該涂膜的耐水、耐熱、耐寒、耐磨及耐化學(xué)藥品性均優(yōu)于另外兩類。

2）線型分子結(jié)構(gòu)涂膜

由直鏈或帶有支鏈的大分子與許多非轉(zhuǎn)化型的合成樹脂（過氯乙烯、聚丙烯等）組成的涂膜。這類涂膜由于分子間彼此相互交織，聯(lián)系緊密。所以耐磨性、彈性、耐水性和耐熱性等均好于低分子球狀結(jié)構(gòu)的涂膜。

（2）成膜機理當(dāng)涂料涂敷于被涂物表面上，由液態(tài)（或粉末狀）變成無定形的固態(tài)薄膜的過程稱為涂料的成膜過程（或涂料的固化），或稱為涂料干燥。

1）物理機理干燥

靠涂料中液體（溶劑或分散相）的蒸發(fā)而得到干硬涂膜的干燥過程的成膜機理。成膜時不伴隨化學(xué)反應(yīng)。

①溶劑揮發(fā)成膜

成膜方式是靠涂料層中溶劑的揮發(fā)而干燥成膜。即當(dāng)基材上涂刷了一層聚合物涂料后，溶劑分子逐漸揮發(fā)，不斷地從涂層中向外擴散，擴散速度隨著涂層的漸漸固化而慢慢減小，已揮發(fā)出的溶劑分子在涂層表面形成一層氣層，最后沖出氣體層向外逸出。

1）物理機理干燥

②分散介質(zhì)揮發(fā)成膜

如果乳液的玻璃化溫度較高或外界溫度低于乳液的最低成膜溫度，聚合物的微粒（乳膠粒）很硬，就無法軟化復(fù)形而聚集成膜。此