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真石漆温变色差的原因分析(二)

(2017-02-07 13:22:57)
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真石漆掉沙干透强度流

真石漆、发花、发白、


真石漆主要由乳液、彩砂、助剂(成膜助剂、增稠剂等)组成,因此本文就从这几个方面来探讨真石漆的配方对温变色差的影响。


实验方法:实验中各配方均采用肝红彩砂制成真石漆,用1mm厚的制膜模板刮涂制膜,在相对湿度均为50%,温度分别为5,10,23,35℃下养护7天,目视比较干膜颜色的深浅,并按0-10分制评分(真石漆漆膜颜色不均匀,不宜采用分光光度计来测量评分),10分颜色最深,0分颜色最浅,评分越高说明成膜质量越好,评分越低说明成膜质量越差。同一配方的真石漆在不同温度下养护最终评分越接近说明温变色差越小,性能越好。


乳液

 

  从以上真石漆温变色差的原因分析可知,乳液用量对漆膜的孔隙率影响很大,可能导致温变色差。表1是乳液用分别为8%,10%,12%和15%的四种真石漆在不同温度下漆膜颜色评分。


http://s16/mw690/004a845nzy78AUVHIzZ9f&690

 

总结表1中评分数据可以看出以下规律:

➀ 乳液含量越高,真石漆的颜色越深,温变色差越小;反之,乳液含量越低,真石漆的颜色越浅,温变色差越大;


➁ 同一配方,温度越高颜色越深,温度越低颜色越浅;


➂ 不同乳液含量的真石漆在高温养护时色差比较小,但在低温养护时色差较大。

真石漆的颜色表现出以上规律的主要原因是乳液用量和成膜温度共同影响漆膜内的孔隙率。乳液含量越高,成膜温度越高,漆膜越致密,孔隙率越低,光散射越弱,颜色越深;反之,乳液含量越少,成膜温度越低,漆膜孔隙率就越高,光散射越强,颜色越浅。乳液含量高时,虽然乳液的成膜效率随温度的降低而降低,但由于有一定量富余的乳液作为补充,孔隙率变化相对较小,因此真石漆的颜色变化较小,温变色差也小。这类似如高质量的低PVC普通乳胶漆,虽然低温下CPVC降低,但PVC仍然小于CPVC,颜色几乎不变或变化很小。乳液含量低时,真石漆内孔隙率随温度降低时成膜效率降低而增加,颜色变浅,如同中低档PVC靠近或者大于CPVC的普通乳胶漆,温度越低,CPVC越小,PVC大于CPVC,空隙率迅速增加,消色力也增加,颜色变浅。


由实验结果可知,真石漆的温差色变主要发生于乳液用较少的低成本真石漆,只要乳液用量足够,温差色变可以减少甚至可以完全避免。一般来讲,真石漆中乳液用量在15%以上时质量最好,基本不会发生温变色差现象;乳液用量在15~12%时,彩砂级配及其它助剂搭配合理时温差色变也较小;乳液含量小于12%时则较易发生温变色差现象。


除了乳液的用量以外,乳液的性能如粒径、最低的成膜温度(MFT)、稳定性(抗絮凝能力)等对温差色变也有一定影响,其影响规律同乳液性能对CPVC影响规律相同,即乳液的粒径越小,最低成膜温度越低,抗絮凝能力越强,则乳液越容易变形成膜,孔隙率越低,温变色差越小。因此选择合适真石漆乳液也可减少温变色差的发生。


彩砂


彩砂是真石漆中除乳液外另一最重要组成部分,对真石漆的成本、性能影响仅次于乳液。彩砂的细度、吸水率、硬度等都可能对温变色差产生影响。表2是不同彩砂级配的四种真石漆在不同温度下漆膜颜色评分结果。


http://s8/mw690/004a845nzy78AUXBQMf07&690

分析表2评分可知,在相同乳液用量时彩砂越细,相同温度下颜色越浅,不同温度下温变色差越大。比较配方2和6可知,在砂的级配相同时用色浆调色更易发生温差色变。其原因是彩砂越细,表面积越大,需要的乳液越多,在乳液相同的条件下漆膜内孔隙率真越高,同时孔隙直径也越小,越接近孔隙的最佳散射直径(0.7微米),散射效率也越高,对漆膜颜色的冲淡作用也越强。随温度降低,乳液成膜效率降低,孔隙率进一步提高,表现出更强列的温变色差现象。


比较表1和表2的数据可知,彩砂的细度对温变色差的影响可能更大,因为彩砂的细度不仅影响孔隙率而且影响孔隙的大小,最终从两个方面提高光散射效率而产生更强的温变色差。


近年来由于恶性竞争的缘故,少数企业为了降低成本,减少价格较高的彩砂在真石漆中的用量,常使用细彩砂(如200目彩砂)甚至色浆来调色是导致温变色差问题多发的主要原因之一。高质量的真石漆应该使用40-80目和80-120目的彩砂为主来调色,若有需要,使用更细彩砂来调色时,则应增加乳液的用量来减少温变色差的发生。


基于相同原因,真石漆用彩砂的吸水率和硬度也是非常重要的指标,必须严格控制。彩砂的高吸水率常常是由于含有大量细的灰份,这会直接导致孔隙率提高而产生温变色差。硬度低的彩砂通常吸水率会偏高并且在生产过程可能因研磨而进一步碎裂粉化而增加温变色差发生的可能。


烧结彩砂和染色彩砂由于灰份少吸水率低,可一定程度上减少乳液的消耗,因此可以减少温变色差的发生。


成膜助剂


      成膜助剂能促进真石漆内乳胶粒子的塑性流动和弹性变形,降低乳液的成膜温度,保证真石漆在广泛的施工温度范围内有效成膜的重要助剂。成膜助剂的用量过多不但成本增加而且可能会降低真石漆的稳定性;用量过少则不能保证乳液完全有效成膜,导致温变色差的发生。成膜助剂的用量一般主要由乳液的性能特别是乳液的最低成膜温度(MFT)和真石漆的施工养护温度决定的。

 

      为了更方便快捷地观察和决定成膜助剂的最佳用量,我们本实验用真石漆乳液(MFT=25℃)制成PVC为60%的透明乳胶基础漆,再用铁红、铁黄、碳黑和钛白色浆调配出深棕色乳胶漆,比较不同用量的成膜助剂在不同温度下颜色深浅(L值),可以快速决定成膜助剂的合适用量:某一温度下漆膜的L值不再随成膜助剂用量的增加而降低(以DL<0.5为标准)时,成膜助剂的用量或漆膜的L值已同最低L值(温度最高成膜助剂用量最大时漆膜的L值)相同(以DL<0.5为标准)时成膜助剂的用量。

 

http://s5/mw690/004a845nzy78AV29uGE84&690
http://s6/mw690/004a845nzy78AV07G0B75&690

      由图6.1可知,23℃下成膜助剂用量为乳液的4%时已足够,颜膜的颜色同成膜助剂用量为6%、8%、10%的颜色已基本相同。

      由图6.2可知,12℃下成膜助剂用量为乳液的4%时,DL为1.94>0.50,颜色稍浅;成膜助剂用量需增加到乳液的6%,漆膜的颜色不再随成膜助剂的增加而变深。

  由图6.3和图6.4可以知,5℃下成助剂助的用量应增加到乳液的7-8%,2℃下成膜助剂的用量应增加到乳液用量的10%才能保证漆膜的颜色基本不变。


http://s10/mw690/004a845nzy78AV3twYV69&690

      由表3数据可知,真石漆中成膜助剂的用量对颜色的影响规律同普通乳胶漆中类似,即成膜助剂的用量越大,温变色差越小。综合考虑成本和稳定性等因素,最终真石漆中成膜助剂的用量应根据施工环境温度,参考表3的实验方法来决定。表3中真石漆若要保证最低在5℃下施工无温变色差现象,成膜助剂的用量应为乳液的8-10%。


其它助剂的影响


      真石漆中除成膜助剂可以对温变色差产生较大影响外,其它助剂对温变色差也可能产生一定影响。

 

      除成膜助剂以外,真石漆中其它助剂有增稠剂、杀菌剂、保湿剂等,增稠剂使用不当的话可能会引起乳液的絮凝(如桥式絮凝和体积限制絮凝),相当于乳液的粒径增大,而降低乳液的成膜效率,加强温变色差;增稠剂的耐水性不同可通过影响成膜过程中水的挥发速率而间接影响乳液的成膜效率,对温变色差也可能产生一定影响。杀菌剂使用不当或加入方式错误可能使乳液产生严重絮凝,影响乳液成膜而加强温变色差;保湿剂可通过调节开放时间、提高乳液的稳定性等来影响乳液的成膜从而对温变色差产生影响。

 

      因此合理地使用不同助剂也可能减少温变色差产生的可能。


其它环境因素对真石漆颜色的影响


      真石漆都是在一定温度和湿度下施工、养护成膜的,因此影响真石漆成膜质量的不仅有温度,还有湿度等环境因素,温度和湿度共同决定了真石漆的成膜质量的好坏,所以我们在实际应用中看到的真石漆的颜色变化并不完全是温度引起的,而是温度和湿度变化共同产生的,真石漆在实际应用中可能比本实验中单纯的温度变化引起的颜色变化更为严重,原因也更复杂。

 

      实际环境湿度的变化也很大,即便是同一天的早晨、中午、晚上,同一建筑的不同墙面,湿度变化有时也很惊人。湿度对真石漆颜色的影响规律是湿度越高,干燥越慢,成膜助剂损耗越多,成膜效率越低,真石漆成膜质量越差,颜色会越浅。

 

      综合温度和湿度的共同影响,低温高湿是真石漆最容易发生颜色变化而发花、抗水白性差等漆膜问题的气候条件,应尽可能避免在低温高湿下施工真石漆。

 

http://s8/mw690/004a845nzy78AV4CT0X07&690

      图为三种真石漆A、B、C分别在35℃和10℃下养护24小时再浸泡在水中(图中样板的下半部分) 24小时取出完全干燥后的结果,由图可以看出:1、同一真石漆,温度越高,成膜质量越好,漆膜颜色越深,抗水白性越好;2、不同真石漆,温变色差越小,抗水白性越好(真石漆A温变色差最小,抗水白性最好,真石漆B温变色差居中,抗水白性居中,真石漆C温变色差最严重,抗水白性也最差)。由此说明,温变色差不仅会引起真石漆的发花,而且可以说明真石漆成膜质量的好坏。容易发生温变色差的真石漆其成膜质量差,抗水白性也差,同理其耐久性、耐沾污性等许多性能也都会降低。因此通过真石漆的配方优化不仅可减少因温变色差引起的发花,而且可以全面地提高真石漆的性能。


结论


  真石漆的温变色差是由于温度的变化引起漆膜成膜效率的变化,带来漆膜内孔隙率变化,进而引起光散射的变化而产生颜色变化的漆膜弊病。通过提高乳液的用量、合理彩砂级配、选用高质量彩砂、添加适量成膜助剂等方法优化真石漆的配方可以解决真石漆的温变色差问题。

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