徐凯斌 (上海澳润化工有限公司 200333)
摘要：分析讨论了影响外墙乳胶色漆的耐候性的因素，指出了基础漆的耐候性、水性色浆的耐候性和颜色配方的科学性等因素共同决定了乳胶色漆的耐候性。
关键词：乳胶色漆；耐候性；水性色浆；颜色配方
1、前言
耐候性是外墙乳胶漆的最重要的性能之一，但由于检测的时间长、测试仪器昂贵，且到目前为止还没有很好的检测方法，因此它是涂料生产厂家最难把握、最头痛、最易出现质量问题的技术指标。
外墙乳胶漆由于其涂膜长期曝露在自然环境中，经受日晒雨淋，时间久了
其漆膜老化，外观会发生变化，最常见的便是涂膜的粉化和变色，因此国家标准中外墙乳胶漆的耐候性是根据粉化和变色的等级来评定的。乳胶白漆的老化主要表现为粉化，颜色变化通常不大；但乳胶色漆则不同，老化不仅表现为粉化，而且同时表现为颜色较大的变化，这种变化通常是颜色变浅即褪色，并且最容易观察到，因此常常会被人武断地认为是色浆的耐候性不好造成的。有些人甚至在无任何前题条件下向色浆生产商提出这样一个问题：你的色浆能保证使用多少年？ 很显然这是没法回答的问题，因为耐候性最好的色浆在耐候性差的基础漆中也会褪色的。
乳胶色漆是由基础漆(白漆、半白漆、清漆)和水性色浆组成的，因此乳胶色漆的耐候性是由基础漆的耐候性和水性色浆的耐候性共同决定的，水性色浆中的耐候性不仅同单支色浆的颜料的耐候性有关，而且还同该颜色的调色配方的科学性有关。本文将讨论基础漆的组成、水性色浆、调色配方等因素对外墙乳胶色漆的耐候性的影响。
2、影响乳胶色漆的耐候性的因素
2．1基础漆的组成
乳胶色漆是由基础漆和水性色浆组成的，且基础漆占整个色漆的90%以上，因此基础漆的耐候性决定了最终色漆的耐候性，基础漆的性能不仅决定了色漆的粉化程度，而且对漆膜颜色变化产生重大影响。
根据色漆颜色的深浅不同通常可选用不同白色颜料含量的基础漆，基础漆的耐候性由乳液的种类、白色颜料的种类以及涂料的颜料体积浓度等因素决定的。
2.1.1乳液的种类
乳液的种类不同耐候性不同，通常外墙乳胶漆应选用耐候性较好的苯丙、纯丙、硅丙乳液，而不可选用耐候性较差的醋酸乙烯、醋丙、苯乙烯丁二烯共聚等乳液，乳液的耐候性差易被光破坏降解而粉化，使色漆中的颜料受到的保护减弱，受到紫外光的辐射密度增大，耐候性变差，更容易被紫外线破坏而褪色。
2．1．2白色颜料的种类
基础漆中的白色颜料对乳胶色漆的耐候性也会产生很大的影响，白色颜料的耐候性好，不仅自身不发生颜色变化，而且可吸收大量的紫外线，减少紫外线对基料的破坏作用，同时也极大地减弱了紫外线对彩色颜料的辐射密度，即降低了乳胶色漆的粉化速度和褪色速度，提高了耐候性。金红石型钛白和氧化锌能吸收紫外线，有很好的耐候性，是外墙基础漆的主要白色颜料；锐钛型钛白粉吸收紫外线的能力差，耐候性差，不能用于外墙基础漆；立德粉经曝晒自身易变色，且吸收紫外线的能力差，易粉化，更不能用于外墙基础漆。
2．1．3涂料的颜料体积浓度
基础漆的颜料体积浓度对乳胶漆的耐候性有很大的影响，通常乳胶漆的PVC越低，光泽越高，涂料的耐候性越好；反之乳胶漆的PVC越高，光泽越低，涂料的耐候性越差。涂料的耐候性与PVC的关系如图一所示。
在老化过程中，涂膜的PVC可认为一直在发生变化，随着涂膜的老化，基料降解破坏，涂膜的空隙率增大，PVC在不断升高，在接近CPVC时涂膜的空隙率会迅速增大，粉化可以认为是涂膜的PVC超过CPVC后达到最高的一种状态，即涂膜表面几乎没有基料来粘结覆盖颜料。涂料的PVC越低，涂膜的光泽越高，基料的含量越大，随着老化降解，涂膜的PVC虽然也在升高，但要超过CPVC并达到极高PVC状态所需的时间会更长，即耐候性更好。若涂料的PVC接近CPVC，涂膜的空隙率会随着老化迅速增大而粉化，耐候性急剧降低。因此外墙乳胶漆的PVC不可超过CPVC，且PVC越低耐候性越好。
图一 乳胶漆的光泽、耐候性和干遮盖力与PVC涂料的关系
涂料的PVC对涂膜的颜色变化的影响规律也相似，即PVC越大，涂膜褪色越快。因为涂膜随老化的进行，基料降解，空隙率增大，干遮盖力也随之增大，在某种程度上相当于钛白的含量增大，即使彩色颜料一点也没发生变化，也会被“冲淡”而表现为褪色。在接近CPVC时干遮盖力会迅速增大，涂膜褪色的速度也会加剧。这种干遮盖力的增大对于乳胶白漆颜色变化的影响很小，但对乳胶色漆的影响则是巨大的，若仅从色差变化的大小来同时评价乳胶白漆和色漆的耐候性，显然是不公平的。
从以上分析可知，无论是从粉化程度还是从变色程度来考虑，基础漆的PVC越高，乳胶色漆的耐候性越差。要保证外墙乳胶色漆良好的耐候性，基础漆的PVC不可超过CPVC ,且基础漆的PVC越低，乳胶色漆的耐候性越好。
最终涂膜的PVC还与施工质量有关。涂料用在多孔粗糙的墙面上，若封底不好或面漆用水过度稀释，乳液基料会被墙面大量吸收，造成涂膜的PVC升高，粉化变色加快，耐候性降低。因此要保证外墙色漆的耐候性必须要做好封底处理，同时乳胶色漆在涂刷时不可过分稀释。
2．1． 填料的种类
乳胶漆内的填料不仅可降低配方成本，而且可提供各种性能，如流变性能、机械性能、干遮盖力等。填料的种类对乳胶色漆的耐候性也有较大的影响，一般吸油量大的填料需要更多的乳液基料来覆盖，其临界PVC较小，对某PVC一定的乳胶漆来说，更易靠近或超过CPVC，涂膜更易粉化和变色，耐候性会较差。反之，填料的吸油量超小，耐候性超好。因此外墙乳胶色漆应选用吸油量较小的方解石、白云石、硫酸钡等填料，而不可过多地选用吸油量较大的粘土、超细硅酸铝、云母粉等填料，否则易引起涂膜耐候性的降低。
2．1．5填料的细度
在不影响漆膜外观的情况下，外墙乳胶色漆中的填料较粗可提高耐候性能。原因是粗颗粒填料表面积小，所需的基料少，其临界PVC较大，故允许涂料可采用高的PVC体系仍不会超过CPVC，涂膜仍有很好的耐候性。若涂料的细度过小，表面积大，需要更多的基料来包裹颜料粒子，体系的CPVC会降低，在相同的PVC的情况下，涂膜的PVC已接近或超过CPVC，最终将加快涂膜的粉化和变色，耐候性降低。
2．2水性色浆的耐候性
水性色浆的耐候性由水性色浆内颜料的耐候性决定的。 颜料的耐候性能主要取决于它的化学结构和颜料粒子的粒径大小。
2．2．1颜料的化学结构
无机颜料中氧化铁系颜料色谱较齐全，有铁红、铁黄、铁棕等各种色相，价格便宜，耐候性好，是外墙乳胶漆中应用最多的颜料；铬酸盐类颜料由于重金属铬的含量高，不符合环保要求，而且耐候性、耐酸碱性不佳，不能在外墙涂料中使用；钒酸铋类颜料有很好的耐光性，但由于着色力差、价格昂贵，且耐酸性有限，在外墙涂料中也很少使用。
有机颜料的耐候性是由其分子结构决定的，耐候性优良的有机颜料在化学结构上通常有以下特点：分子量较大、分子内含卤素原子、杂环、极性基团、金属原子和分子间可形成氢键等。
有机颜料中用量最大的为酞菁系列颜料，酞菁颜料中存在着金属铜与氮原子间的配位键而形成稳定的铜酞菁络合物，有很好的耐光和耐候性能。酞菁类颜料主要有兰色和绿色二种色相。酞菁兰有PB15:4、PB15:3、PB15:1、PB15:0等品种，其中PB15:3为绿相兰，其它为红相兰，它们均有很好着色力、遮盖力和耐候性，常被用来作为水性色浆的兰色颜料。酞菁绿包括PG7和PG36，PG7为氯代铜酞菁，兰相绿，价格经济，耐候性好，常被选用；PG36为溴代铜酞菁，黄相绿，耐候性好，但价格较PG7高得多，主要用来调整色相。酞菁类颜料可用于不同深浅色域的外墙乳胶漆中。
碳黑（PB7）结构稳定，且自身是一种很好的紫外线吸收剂，可对涂膜有极好的保护作有用，故耐候性好，广泛用作外墙乳胶漆的颜料。
紫色颜料有喹吖啶酮紫（PV19）和二恶嗪紫（PV23），PV19为红相紫，PV23为兰相紫。喹吖啶酮紫分子中含=CO和=NH基团，它们之间可形成氢键而使分子以缔合状态存在，耐候性好；二恶嗪紫分子内含杂环，结构稳定，有较好的耐候性。
外墙乳胶漆中所用的红色有机颜料有单偶氮红PR112，蒽醌酮红PR168，喹吖啶酮红PR122。PR112为鲜红的单偶氮颜料，结构简单，耐候性一般；PR168为黄相红，分子中含溴原子和=CO，增加了分子极性，有十分优异的耐候性，是性能最佳的红色颜料之一；PR122为紫相红，分子内含有=CO和=NH，分子间可形成强烈的氢键，结构稳定，耐候性好。
外墙乳胶漆中所用的黄色颜料有单偶氮黄PY74，双偶氮黄PY83，喹啉黄PY138，它们的色相和耐候性也各有差异。PY74为鲜艳的亮黄，为传统的单偶氮颜料，结构简单，耐候性一般；PY83为红相黄，为双偶氮颜料，分了量较单偶氮颜料大，耐候性较单偶氮颜料稍好；PY138为绿相黄，分子中含大量的氯原子，同时含有=CO和—OH，分子间可形成氢键使颜料有极好的稳定性，是耐候性优异的黄色颜料。
2．2．2颜料粒子的粒径大小
色浆内颜料粒子的直径变小，着色力提高，但耐光坚牢度会变差，因此颜料的粒径不是越细越好，而应控制在某一适当的范围之内。高品质色浆的细度都严格控制在适当的范围内，在加入到乳胶漆中后只需搅拌均匀或用混匀机混合均匀即可，不用再继续砂磨或高速分散，否则可能会因颜料细度过小而导致的耐候性降低。
2．3颜色配方
乳胶色漆的耐候性不仅与单支色浆的耐候性有关，而且与颜色配方的合理性有关，即组成某一颜色的各种色浆的搭配合理性有关。在设计外墙乳胶色漆的颜色配方时一定要根据颜色的深浅和色相的不同，选择不同的色浆，来满足耐候性的要求，同时还应综合考虑经济性和遮盖力等。
酞菁兰、酞菁绿、氧化铁颜料、碳黑、二恶嗪紫均可用于不同深浅的外墙乳胶色漆中。外墙涂料中最难选择也最容易出现褪色现象的是红色和黄色，必须综合考虑颜料本身的耐候性、颜色的深浅以及着色力和价格等多方面因素，才能得出最佳的颜色配方。
外墙涂料中常用的红色颜料有单偶氮红（PR112）、喹吖啶酮红（PR122）、喹吖啶酮紫（PV19红相紫）、蒽醌酮红（PR168）等颜料，单偶氮红颜料耐候性一般，但着色力高，颜色鲜艳，喹吖啶酮颜料无论是深色还是冲淡色的耐候性均好，冲淡色的耐候性甚至还略有提高，蒽醌酮红的耐候性最佳。由于有机颜料冲淡色和深色相比耐候性下降，因此PR112不能用于浅色，可有限度地用于中间色域，主要用于深色大红，浅色则用耐候性更好的喹吖啶酮颜料和蒽醌酮红颜料来调色。要定量地掌握好尺度，若不采用调色系统则是一件很困难的事。希必思公司的monicolor和dawn调色系统对此都有严格的定量规定。其是monicolor调色系统的规定是：PR112不能用于A基漆（白漆）中，在B基漆（半白漆）中用量每升不得少于136个单位（一个单位=0.308ml），在C基漆（清漆）中用量不得少于钛白浆用量的一半。此规则可保证每个颜色配方都有很好的耐候性。
外墙涂料中常用的黄色颜料有单偶氮黄（PY74）、双偶氮黄（PY83）、喹啉黄（PY138）等颜料，偶氮颜料耐候性一般，但颜色鲜艳，着色力好，且价格便宜，主要用于中、深色的着色；喹啉黄和异吲哚啉酮有极好的耐候性能，其冲淡色的耐候性也可达到4~5级，主要用于浅、中色色域的着色。如何正确地使用普通黄色有机颜料和高性能黄色有机颜料，在monicolor和dawn色浆系统中也均有极严格的定量规定，来保证每个调色配方有很好的耐候性。
无机颜料氧化铁红和氧化铁黄的耐候性好，但鲜艳性不高，不能用来调制高饱和度的红色和黄色。但在制作浅红和浅黄的颜色配方时，由于饱和度巳不高，可以充分发挥它们耐候性好的优势，尽可能利用氧化铁红和铁黄来调色或用氧化铁颜料和有机颜料一起来调色即可满足色相和饱和度的要求，同时保证了颜色的高耐候性。
获得外墙涂料高耐候性的另一种方法是在颜色设计时尽可能选用中、低彩度的颜色，便可采用无机颜料或无机颜料和有机颜料一起来调色，这一点无论是从颜色美学还是从经济性来考虑也都是一致的，从各大涂料公司的外墙色卡也能得出这一结论。
希必思公司的Monicolor和Dawn调色系统中的颜色配方均严格地贯彻了以上颜色配方原则，可保证不同色系不同深浅的所用颜色配方均有很好的耐候性能。
3、结论
乳胶色漆的耐候性不仅与水性色浆的耐候性有关，而且与基础漆的耐候性
和颜色配方的合理性有关，完全根据水性色浆的耐候性来孤立地评价外墙乳胶色漆的耐候性是极不科学的。基础漆的耐候性是由乳液的种类、白色颜料的种类和涂料的颜料体积浓度等因素决定的，水性色浆的耐候性是由颜料的化学结构、颜料粒子的粒径大小等因素决定的，颜色配方的合理性对色漆的耐候性产生重大影响。选用有合理颜色配方软件支持的高性能色浆系统是生产乳胶色漆的最佳选择。
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