建筑材料-高分子建筑材料-第三章 建筑涂料

3 建筑涂料本章提要介绍了建筑涂料的发展历史、发展趋势、组成、分类、命名、成膜机理、常用树脂料及乳液基料的制备等；分别阐述了常用的内墙涂料、外墙涂料、地面涂料等的特点、用途、使用范围及主要技术指标；并简单介绍了建筑涂料的质量检测、施工及化学毒性等。 本章内容3.1 建筑涂料基础3.2 常用树脂基料的制备3.3 常用乳液基料的制备3.4 建筑涂料的质量检测及施工3.5 内墙装饰涂料3.6 外墙装饰涂料3.7 地面涂料3.8 水性墙面腻子、建筑防火及防腐涂料3.9 建筑涂料的化学毒性3.1 建筑涂料基础3.1.1 建筑涂料定义及发展历史涂料是指涂敷于物体表面，能与物体粘结在 一起，并能形成连续性涂膜，从而对物体起到装 饰、保护或使物体具有某种特殊功能的材料。涂 料用途非常广泛，我们把用于建筑领域的涂料， 称为建筑涂料。天然成膜物质的使用涂料工业的形成合成树脂涂料的生产3.1.2 建筑涂料的发展趋势 低VOC（有机挥发物）、水性化 功能化、复合化 高性能、高档次 通过在内墙涂料中加入某种特殊材料， 从而达到吸收室内有毒有害气体、消除室内异味、净化空气的目的。 3.1.3 建筑涂料的分类按构成涂膜主要成膜物质的化学成分，可将 建筑涂料分为有机涂料、无机涂料、无机和有机 复合涂料三类。 1）有机涂料有机涂料常用的有三种类型：溶剂型涂料、乳液型涂料及水溶性涂料 （1）按主要成膜物质的化学成分分类 溶剂型涂料溶剂型涂料是以高分子合成树脂为主要成膜 物质，有机溶剂为稀释剂，加入适量的颜料、填 料（体质颜料）及辅助材料，经研磨而成的涂 料。 常用品种有过氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、氯化橡胶、丙烯酸酯等。 乳液涂料乳液涂料又称乳胶漆。它是由合成树脂借助乳化剂的作用，以0.10.5m的极细微粒子分散于水中构成乳液，并以乳液为主要成膜物质，加入适量的颜料、填料及辅助材料经研磨而成的涂料。常用品种有聚醋酸乙烯乳液、乙烯醋酸乙烯、醋酸乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸酯等共聚乳液。 水溶性涂料水溶性涂料是以水溶性合成树脂为主要成膜 物质，以水为稀释剂，加入适量的颜料及辅助材 料，经研磨而成的涂料。 一般只用于内墙涂料。常用品种有聚乙烯醇水玻璃内墙涂料、聚乙烯醇甲醛类涂料等。 2）无机涂料 目前所使用的无机涂料是以水玻璃、硅溶 胶、水泥等为基料，加入颜料、填料、助剂等经 研磨、分散等而成的涂料。无机涂料的价格低，资源丰富，无毒、不 燃，具有良好的遮盖力，对基层材料的处理要求 不高，可在较低温度下施工，涂膜具有良好的耐热性、保色性、耐久性等。 3）无机有机复合涂料不论是有机涂料还是无机涂料，在单独使用 时，都存在一定的局限性。为克服其缺点，发挥 各自的长处，出现了无机和有机复合的涂料。如 聚乙烯醇水玻璃内墙涂料就比聚乙烯醇有机涂料 的耐水性好。此外，以硅溶胶、丙烯酸系列复合 的外墙涂料在涂膜的柔韧性及耐候性方面更能适应气候的变化。 （2）按构成涂膜的主要成膜物质分类 按构成涂膜的主要成膜物质，可将涂料分为 聚乙烯醇系列建筑涂料、丙烯酸系列建筑涂料、 氯化橡胶外墙涂料、聚氨酯建筑涂料和水玻璃及硅溶胶建筑涂料。 （3）按建筑使用部位分类 按建筑物使用部位，可将涂料分为外墙建筑 涂料、内墙建筑涂料、地面建筑涂料、顶棚涂料 和屋面防水涂料等。 （4）按特殊性能或使用功能分类 按使用功能，可将涂料分为装饰性涂料、防 火涂料、保温涂料、防腐涂料、防水涂料、抗静 电涂料、防结露涂料、闪光涂料、幻彩涂料等。（5）按涂膜状态分类 按涂膜状态，可将涂料分为薄质涂层涂料、 厚质涂层涂料、粒状涂料、复合层涂料等。（6）按涂料的状态分类 按涂料状态，可将涂料分为溶剂型、水溶型 、乳液型及粉末型等。（7）按有无颜料分类 按有无颜料，可将涂料分为清漆（无颜料的 透明体）和色漆（有色不透明），若含有大量体 质颜料的稠厚浆状体，即为腻子。涂料的分类见表3.1。我国的涂料共分为17 大类，每一类用一个汉语拼音字母为代号表示。序号代号名称 序号代号名称 1Y油脂漆类类 10X烯烃树烯烃树 脂漆类类 2T天然树树脂涂料 11B丙烯烯酸漆类类 3F酚醛醛漆类类 12Z聚酯树酯树脂漆类类 4L沥沥青漆类类 13H环环氧树树脂漆类类 5C醇酸树树脂漆类类 14S聚氨酯酯漆类类 6A氨基树树脂漆类类 15W元素有机聚合物漆类类 7Q硝基漆类类 16J橡胶漆类类 8M纤维纤维 素漆类类 17E其他漆类类 9G过氯过氯 乙烯烯漆 类类 表3.1 涂料的分类和命名代号 3.1.3 建筑涂料的命名根据国家标准涂料产品的分类与命名 （GB/T 27052003），对涂料命名的规定，涂 料 全名一般是由颜色或颜料名称加上成膜物质名 称，再加上基本名称而组成。对不含颜料的清漆，其全名一般是由成膜物 质的名称加上基本名称组成。 3.1.4 建筑涂料的命名颜色名称通常由红、黄、蓝、白、黑、绿、紫、棕、 灰等颜色，有时再加上深、中、浅(淡)等词构成。若颜料 对漆膜性能起显著作用，则可用颜料的名称代替颜色的名 称，例如铁红、锌黄、红丹等。成膜物质名称可做适当简化，漆基中含有多种成膜物 质时，选取起主要作用的一种成膜物质命名。必要时也可 选取两或三种成膜物质命名，主要成膜物质名称在前，次 要成膜物质名称在后，例如红环氧硝基磁漆。基本名称表示涂料的基本品种、特性和专业用途。 3.1.5 建筑涂料的组成（1） 主要成膜物质主要成膜物质又称基料、胶粘剂，它的作用是将涂料中的其他组分粘结在一起，并能牢固地 附着在基层表面，形成连续均匀、坚韧的保护 膜。具有较高的化学稳定性和一定的机械强度。 建筑涂料用主要成膜物质应具有以下特点：1）能常温成膜2）具有较好的耐碱性 3）具有较好的耐水性4）具有良好的耐候性5）要求原料来源广，资源丰富，价格便宜。 目前我国建筑涂料所用的成膜物质主要以合成树脂为主。3.1.5 建筑涂料的组成（2） 次要成膜物质次要成膜物质是指涂料中所用的颜料和填料，它们是构成涂膜的组成部分，并以微细粉状 均匀地分散于涂料介质中，赋予涂膜以色彩、质 感，使涂膜具有一定的遮盖力，减少收缩，还能 增加膜层的机械强度，防止紫外线的穿透作用，提高涂膜的抗老化性、耐候性。 （2） 次要成膜物质1）颜料颜料的品种很多，按化学组成可分为有机颜 料和无机颜料；按来源可分为合成（人造）颜料 与天然颜料；按其作用又可分为着色颜料、防锈 颜料与体质颜料（即填料）和特种颜料。 着色颜料是建筑涂料中品种最多的一种。着 色颜料的颜色有红、黄、蓝、白、黑、金属光泽 及中间色等。防锈颜料主要是防止金属锈蚀。常用的有红 丹、锌铬黄、氧化铁红、银粉等。常用的颜料品种见表3.2。（2） 次要成膜物质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。填料主要是一些碱土金属盐、硅酸盐和镁、铝的金属盐和重晶石粉（BaSO4）、轻质碳酸钙(CaCO3)、重碳酸钙、滑石粉(3MgO.4SiO2.H2O)、云母粉(K2O.Al2O3.6SiO2.H2O)、硅灰石粉、膨润土、瓷土、石英石粉或砂等。（3） 辅助成膜物质1）溶剂溶剂是涂料的挥发性组分，它的主要作用是 使涂料具有一定的粘度，以符合施工工艺的要 求。常用的溶剂有松香水、乙醇、200号溶剂汽 油、苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯等。1）溶剂 溶剂的溶解力 溶剂的挥发性 溶剂的易燃性 常用溶剂的闪点和着火点见表3.3 。 溶剂的毒性 配制溶剂型建筑涂料时对溶剂的选择应注意以下几点：溶剂闪点 ()着火点() 溶剂闪点()着火点 () 丙酮 -2053.6异丁醇 3842.6丁醇 _34.3异丙醇 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 常用溶剂的闪点和着火点 2）助剂助剂是为进一步改善或增加涂料的某些性能，在配制涂料时加入的物质，其掺量较少，一般只占涂料总量的百分之几到万分之几，但效果显著。常用的助剂有如下几类： 乳化剂、润湿分散剂等。 防结皮剂、防沉淀剂等。 流平剂、增稠剂、成膜助剂等。 增塑剂、消光剂、防霉杀菌剂、光稳定剂等。 3.1.6 配方设计原理（1） 配方设计的影响因素1） 颜基比（P/B） 颜基比是涂料配方体系中颜料（包括填料）的质量和 基料固体（非挥发分）质量的比值，通常用P/B来表示。 P/B颜料基料比着色颜料的质量体质颜料的质量基料的固体分（非挥发分）的质量不同的涂料对P/B的要求是不同的，一般来说，面漆的 P/B约为（0.250.90）：1.0，而底漆与外用乳胶涂料的P/B为（0.240.）： 1.0；内用乳胶涂料的P/B在（3.07.0）：1.0之间，耐久性要求高的户外用涂料不宜采用P/B高的配方，其原因是基料用量较少不能在大量颜料、填料粒子周围形成连续涂膜 。因此，对涂料性能要求越高，其P/B则应越低。2） 颜料体积浓度（PVC） 颜料体积浓度为涂料中颜料和填料的体积占配方中所 有非挥发分的总体积之比，用PVC来表示。PVCVpVpVb×100PVC值对乳胶漆的流平性、储存稳定性影响较大。在 总固体体积含量不变的条件下，PVC增高，乳胶漆流平性 、储存稳定性会变差；反之，这些性能会明显改善。但成 本也相应提高。 涂膜的许多性能随着涂料的PVC的变化而逐渐变化 ，当涂料的性能随着PVC变化超过某一极限值时，这些性 能会发生突变，这一特定的颜料体积浓度值称为临界颜料 体积浓度。 当达到CPVC时，涂膜中恰好有足够的基料润湿质点，即在涂膜里，基料物质恰 恰填满颜料、填料颗粒间的空隙而没有多余量；在低于CPVC值时配制涂料，基料物质的数量除了润 湿颜料、填料外，还有余量使颜料、填料质点牢固地分散在基料物质的连续相中，增加涂膜光泽度，降低透气、透水性，提高防锈性。但是容易产生气泡。随着颜料、填料量 的增加；超过CPVC值时，由于基料物质的数量不足，难以 润湿所有颜料、填料质点。这些颜料、填料质点在涂膜中 呈疏松状态存在，其相应的性能与PVC值低于CPVC值时的 结果恰恰相反。3）临界颜料体积浓度（CPVC）在涂料中，溶剂的作用既能溶解基料物质又能控制涂 料的粘度，使挥发性液体符合储存和施工要求，同时还可 以降低涂料的制造成本，改善性能，符合环境保护的要求 。 溶解能力 选择溶剂或混合溶剂遵循的原则是溶解 度参数。4）溶剂的影响 蒸发速度 涂料中溶剂的蒸发速度对涂膜的干燥时 间、流平、成膜过程及涂膜性能有很大影响。因此，涂料 中的溶剂要有适宜的蒸发速度。 闪点 涂料或溶剂的闪点是其可燃性的表征。在设 计涂料配方时，应测定其闪点，调整合适的闪点值。 粘度 涂料粘度主要是根据储存稳定性和施工特性 的要求而设计的。3.1.6 配方设计原理（2） 配方设计内容1） 选择基料种类并确定用量 2） 确定颜（填）料种类及用量 3） 确定助剂的种类及其用量 4） 试配及检验 5） 配方调整 6） 综合性能检测 3.1.7 涂料的表面化学（1） 表面张力当把液体做成液膜，为保持表面平整，就需要有一适 当的力f与液面相切并作用于宽度为l液膜上。达到平衡时必 须有一个与f力大小相等方向相反力，即表面张力。f2××l通常将表面张力系数称为表面张力，并定义为垂直通 过液体表面上任一单位长度与液面相切收缩表面的力。表面 张力也可以看做是表面作用能，液体表面自动收缩时可以做 功即有自由能。因此，表面张力等于产生新表面每单位面积 所需的功。 W3.1.7 涂料的表面化学（2） 润湿作用与润湿角润湿作用是指表面上一种流体被另一种流体所取代。润湿 作用有三类，即沾湿、浸湿和铺展。指液体与固体接触过程，即液/气界面和固/气界面变为液/ 固界面的过程。例如涂料的液滴有效地粘附于