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        多彩飾面保溫裝飾一體板專用底漆的研究,針對多彩飾面的保溫裝飾一體板體系
        2019年11月22日    閱讀量:36258    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

        0 前 言
        當前,建築技術將節能環保作為發展的重點之一,為實現經濟、能源的可持續發展,國家高度重視節能減排和建築節能,也相繼出台了一系列的建築節能強制性標準和法律法規,節約能耗已成為我國的一項基本國策。保溫裝飾一體板是一種集保溫結構層、基板層和裝飾層於一體構成的新型建材,其最重要的特點就是把傳統在現場離散完成的工作,轉為在工廠批次性的完成,無需分層施工,可將人為、環境等不確定性因素降到最低,具有產能提升、產品質量性能穩定、施工高效等不可忽視的高性價比優勢。作為一種融裝飾、節能、環保、高效、安全於一體的功能性新型節能化學建材,由於其順應時代發展的優勢而受到極大的關注中國建材網cnprofit.com
        飾面層在保溫裝飾一體板中是起裝飾保護作用的構造層,飾面層種類豐富:有氟碳金屬飾面、氟碳實色飾面和多彩仿石飾面等。水性多彩仿石飾面,表面可呈現極具藝術感的花崗石效果,外觀可完全媲美天然石材,且價格相對便宜,色差更小,更環保,性價比高,具有無毒無味、耐候優異的性能。但由於水性多彩體系本身的材料特性,其耐水性能較差,層間的不相容性而與無機硅酸鈣板的黏結強度存在問題,選擇一款合適的專用底漆對於多彩飾面的保溫裝飾一體板尤為重要。一方面可以對無機硅鈣板有較好的滲透錨固作用,提高無機硅酸鈣板的防水抗滲性;另一方面需加強整個塗層體系的性能,更好地起到裝飾防護作用,同時還應適用於一體板自動化的塗裝,兼具環境友好性。以此為原則,分別挑選了溶劑型丙烯酸底漆、水性聚氨酯底漆、水性丙烯酸底漆和UV滲透底漆,從適用性、耐水性、透氣性、附著力、機械性等各方面進行了試驗比較和理論分析。

        1 試驗部分
        1.1 保溫裝飾一體板用硅酸鈣板技術要求
        保溫裝飾一體板中作為基體使用的無機硅酸鈣板,需滿足生產和應用兩方面的要求,要求選用強度高、質量輕、吸水率和含水率低、抗凍融性及尺寸穩定性佳。經過多年的保溫裝飾一體板的生產和應用經驗,並通過不斷的摸索和試驗,對無機硅酸鈣板的技術要求如表1。
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        密度和強度:一般情況下,硅鈣板的干密度與抗折強度成正比關係,但在實際應用過程中,密度較高的板材韌性較差,冷熱循環后變形量較大,同時切割時容易產生崩邊、爆邊的情況;但是普通的中低密度板材緻密性又太差,抗折強度不能滿足外牆板的需求,必須選用高密度的硅鈣板才能滿足外牆塗裝板的要求。經過多年的摸索與配方優化,特選擇外牆專用的硅鈣板,其密度大於1.4 g/cm3,氣干抗折強度大於17 MPa,飽水抗折強度大於14 MPa。
        抗凍融性:由於外牆板實際使用中惡劣的環境,要求硅鈣板需滿足比纖維水泥製品試驗方法(GB/T7019—1997)中凍融測試更為嚴苛的測試條件,方法如下:浸泡24 h后的試樣放入溫度為(-20±2) ℃的低溫冷凍冰箱中,冷凍16 h,取出放入(20±5) ℃的清水中浸泡8 h,如此為1個循環,反覆30次循環后,要求試樣無起層、龜裂等破壞現象為合格。
        含水率和吸水率:按照《纖維增強硅酸鈣板》(JC/T 564.1—2008)標準要求含水率≤10%,但是在一體板塗裝過程中,板材本身的含水率對底漆的滲透和成型板的變形量會產生較大的影響,故要求板材含水率在8%以下;而板材的吸水率與板材的抗凍融性及濕漲率有很大的關聯,需控制在25%以下。
        1.2 原料及儀器
        1.2.1 原 料
        環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯,工業級,台湾三木;三縮丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPDA),工業級,長興化工;1173光引發劑,工業級,德國BASF;丙烯酸樹脂,工業級,市售;羥基聚丙烯酸酯分散體、改性HDI(水性),拜耳材料科技;改性丙烯酸乳液(固體分約50%),工業級,台湾保立佳化工。
        1.2.2  儀器
        HCFC-2000多功能黏結強度拉拔儀;MJ6132B型精密推台鋸;小型輸送式UV光固化機;微電腦恆溫恆濕試驗箱等。
        1.3 底漆基礎配方(見表2~表5)

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        1.4 性能測試方法
        1.4.1 試驗板的製備
        硅酸鈣板採用80目、120目兩道砂光后,輥塗不同的底漆,常溫乾燥24 h(UV滲透底漆經UV光固化機固化)后,輥塗一體板專用同色底塗,表干后,噴塗一體板專用多彩面漆,面漆常溫乾燥至少72 h后,輥塗一體板專用罩面清漆,乾燥至少24 h,制板完成,進行相應測試。
        1.4.2 耐水性
        按GB/T 1733—1993甲法浸水試驗法進行測試。
        1.4.3 透氣性
        本試驗參考GB/T 17146—1997對上述幾種底漆作了透氣性比較。試樣選用惰性較強的硼玻璃片,尺寸大小為直徑60 mm,厚度4 mm,孔隙率為3%。用100 μm的制膜器在試樣上分別刮塗一遍各種封閉底漆,然後將製成的試樣在恆溫恆濕[溫度(23±2) ℃,濕度50%±5%]的條件下養護7 d,備用。將100 mL蒸餾水加入直徑60 mm、高60 mm的玻璃杯中。將試樣塗漆面朝上放在玻璃杯上,試樣與玻璃杯交口處用蠟密封。試驗之前要將試樣和蒸餾水的水溫控制在與試驗溫度相差1 ℃的範圍之內,以防止產生水冷凝現象。用分析天平稱取整個裝置的質量為m1,然後在恆溫恆濕存放5 d,再稱量其質量為m2。做5組試驗,取誤差<5%的3組求平均值,由式(1)計算水蒸氣透過率WVT。
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        其中:WVT——1 d水蒸氣通過塗膜所揮發的量,g/(m2 · d);
        (m1 - m2)——試驗前後試樣裝置的質量差,g;
        (t2 - t1)——試驗用時間,h;
        ΔA——試樣板面積減去密封所佔的面積,m2。
        1.4.4 附著力
        (1)划格法:用刀片在試驗板上按間距為1 mm平行拉動3~4 cm,切痕應切穿塗膜至基材,劃出至少6道切痕,然後用同樣的方法與前者垂直,切出多個小方格,接著用測試透明膠帶貼上,並保證膠帶與試驗區域完全粘貼,然後迅速拉開,觀察小方格上塗膜的掉落情況。
        (2)拉開法:將40 mm×40 mm規格的拉拔頭粘於試驗板上,24 h後用多功能黏結強度拉拔儀進行拉開測試,記錄拉拔強度值。
        1.4.5 切割實效性
        將試驗板在精密推台鋸上進行切割實效性試驗,觀察試驗板的崩邊、爆邊情況,驗證底漆對無機板材的滲透加強作用。

        2 結果與討論
        2.1 耐水性
        底漆在保溫裝飾一體板中有橋架連接無機硅酸鈣板與有機塗層的作用,其對無機基板的作用效果直接影響著其上塗層的性能,因而對試驗板進行耐水性測試,試驗板耐水性結果見表6。


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        水性丙烯酸底漆為單組分底漆,滲透性差,對基材的封固性不好,只能在基材表面通過成膜助劑的軟化和水分揮發的擠壓作用成膜,因而與基材之間存在間隙,水分較容易通過,相對容易形成鼓泡;UV滲透底漆起泡的原因可能為UV滲透底漆固化后交聯密度大,太過緻密,使后道塗層與UV滲透底漆間的層間相容性不夠,層間結合力不足而形成了水分深入的孔隙;而溶劑型丙烯酸底漆樹脂粒徑小,稀釋劑表面張力低,易滲透,對基材封固性好;水性聚氨酯底漆通過—OH和—NCO反應形成交聯固化,由於—NCO在配方體系中過量,殘餘的—NCO基團還能與基材中的水和厚道塗層體系進行反應,對基材形成進一步的加固,與后道塗層間的層間結合力也較強。
        2.2 透氣性
        不同底漆在透氣性方面有著很大的差別,對4種底漆進行了透氣性試驗測試,測試結果見表7.
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        由表7可見,水性丙烯酸底漆透氣性最好,說明其成膜緻密性差,孔隙大;水性聚氨酯底漆次之,說明水性聚氨酯底漆具有一定的透氣性;UV滲透底漆的透氣性最差,其交聯密度高,緻密性好,水氣不易透過。而對於外牆板來說,耐水性好的同時具有一定的透氣功能,可以有效地防止因為牆體或板材本身的水汽無法逸出造成的鼓板、變形等問題。
        2.3 附著力
        附著力是保溫裝飾一體板塗層性能的一個重要指標,而底漆體系的選擇直接關係到整個塗層的附著力,附著力可用多種形式來體現和表徵,選擇了划格法和拉開法兩種方法進行試驗測試,划格法試驗結果見圖1,拉開法試驗結果見圖2和表8。


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        結合圖1、圖2和表8,表明溶劑型丙烯酸底漆、水性聚氨酯底漆、UV滲透底漆上對硅鈣板的附著力和滲透加強作用明顯,而水性丙烯酸底漆則較差;這是由於水性丙烯酸乳液滲透性差,較難進入硅鈣板內部進行加固,乳液大部分停留在基材表面成膜,沒有對基材形成強的化學鍵連接,從而影響附著力;而溶劑型丙烯酸底漆表面張力低,滲透性較強;水性聚氨酯雙組分體系交聯固化后形成網狀結構對板材加固明顯,體系中含有過量—NCO,與基材中的水分可發生反應,附著力較好;UV滲透底漆第一道用惰性溶劑稀釋,滲透性較好,對板材有明顯加固作用,而第二道UV底漆光固化成型后表面高度交聯,形成了緻密的塗膜,與后道塗層水性的多彩同色底漆層間附著力略差。

        2.4 切割實效性

        保溫裝飾一體板作為一種新型的外牆裝飾板,在安裝前需根據實際情況按尺寸進行必要的裁切,因此必須要求一體板具有良好的切割性,在切割過程中應保證一體板不出現崩邊、爆邊等的異常情況。而硅鈣板本身的質量和底漆的性能直接對切割實效性產生影響,對此,將此作為評判底漆性能的試驗之一,試驗結果如表9所示。


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        由表9可以看出,溶劑型丙烯酸底漆體系和UV滲透底漆對基板均有不錯的滲透加固作用,切割時爆邊和脫層情況基本不存在,但UV體系小分子量的活性稀釋劑和低聚物丙烯酸酯含量高,成膜后脆性較大,切割時會產生輕微崩邊現象;而水性丙烯酸底漆由於其附著力和滲透性差,切割時,邊緣會有塗層與基板脫層的情況發生,而且塗膜越厚,問題越嚴重。

        2.5 底漆在一體板自動化上的生產效率

        不同底漆由於固化和成膜方式不同,其應用在保溫裝飾一體板自動化生產線上的效率也大相庭徑,其中,溶劑型丙烯酸底漆塗布完成後需分板上架乾燥,對生產效率有較大影響;水性聚氨酯底漆在基材表面不粘速度快,塗布完成後即可疊板,節省了上架乾燥的操作工序,在一定程度上對生產效率有所提高;而UV滲透底漆光固化反應迅速,通過UV光源迅速固化即可進行下一道工序,無需等待塗膜的實幹,生產效率優勢極為明顯。

        2.6 環保性

        隨著人們對環保的越來越重視,低VOC產品是行業發展的一個必然趨勢,對試驗的4種底漆進行環保性對比,結果見表10。


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        3 結 語

        綜上所述,選擇水性聚氨酯體系作為多彩飾面保溫裝飾一體板的底漆,對硅酸鈣板基層有較好的滲透和封固作用,又兼具了一定的透氣性能,提高了整個多彩塗層體系的耐水性;而作為底漆有優異的附著力,在多彩仿石塗層和無機基板之間起到了很好的層間結合作用;表干速度較快,適合一體板自動化生產的要求;同時,對環境友好,低VOC排放,在保溫裝飾一體化板上具有良好的適用性和實用性。




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