作者：汪斌，陈团，卓燕燕 厦门固克涂料集团有限公司
摘要：针对多彩饰面的保温装饰一体板体系,分别挑选了溶剂型丙烯酸底漆,水性聚氨酯底漆,水性丙烯酸底漆,UV渗透底漆,从适用性,耐水性,透气性,附着力等方面进行了试验比较和理论分析.
关键词：保温装饰一体板，底漆，水性聚氨酯，多彩饰面
0 前 言
当前，建筑技术将节能环保作为发展的重点之一，为实现经济、能源的可持续发展，国家高度重视节能减排和建筑节能，也相继出台了一系列的建筑节能强制性标准和法律法规，节约能耗已成为我国的一项基本国策。保温装饰一体板是一种集保温结构层、基板层和装饰层于一体构成的新型建材，其最重要的特点就是把传统在现场离散完成的工作，转为在工厂批次性的完成，无需分层施工，可将人为、环境等不确定性因素降到最低，具有产能提升、产品质量性能稳定、施工高效等不可忽视的高性价比优势。作为一种融装饰、节能、环保、高效、安全于一体的功能性新型节能化学建材，由于其顺应时代发展的优势而受到极大的关注。
饰面层在保温装饰一体板中是起装饰保护作用的构造层，饰面层种类丰富：有氟碳金属饰面、氟碳实色饰面和多彩仿石饰面等。水性多彩仿石饰面，表面可呈现极具艺术感的花岗石效果，外观可完全媲美天然石材，且价格相对便宜，色差更小，更环保，性价比高，具有无毒无味、耐候优异的性能。但由于水性多彩体系本身的材料特性，其耐水性能较差，层间的不相容性而与无机硅酸钙板的黏结强度存在问题，选择一款合适的专用底漆对于多彩饰面的保温装饰一体板尤为重要。一方面可以对无机硅钙板有较好的渗透锚固作用，提高无机硅酸钙板的防水抗渗性；另一方面需加强整个涂层体系的性能，更好地起到装饰防护作用，同时还应适用于一体板自动化的涂装，兼具环境友好性。以此为原则，分别挑选了溶剂型丙烯酸底漆、水性聚氨酯底漆、水性丙烯酸底漆和UV渗透底漆，从适用性、耐水性、透气性、附着力、机械性等各方面进行了试验比较和理论分析。
1 试验部分
1.1 保温装饰一体板用硅酸钙板技术要求
保温装饰一体板中作为基体使用的无机硅酸钙板，需满足生产和应用两方面的要求，要求选用强度高、质量轻、吸水率和含水率低、抗冻融性及尺寸稳定性佳。经过多年的保温装饰一体板的生产和应用经验，并通过不断的摸索和试验，对无机硅酸钙板的技术要求如表1。
密度和强度：一般情况下，硅钙板的干密度与抗折强度成正比关系，但在实际应用过程中，密度较高的板材韧性较差，冷热循环后变形量较大，同时切割时容易产生崩边、爆边的情况；但是普通的中低密度板材致密性又太差，抗折强度不能满足外墙板的需求，必须选用高密度的硅钙板才能满足外墙涂装板的要求。经过多年的摸索与配方优化，特选择外墙专用的硅钙板，其密度大于1.4 g/cm3，气干抗折强度大于17 MPa，饱水抗折强度大于14 MPa。
抗冻融性：由于外墙板实际使用中恶劣的环境，要求硅钙板需满足比纤维水泥制品试验方法(GB/T7019—1997)中冻融测试更为严苛的测试条件，方法如下：浸泡24 h后的试样放入温度为(-20±2) ℃的低温冷冻冰箱中，冷冻16 h，取出放入(20±5) ℃的清水中浸泡8 h，如此为1个循环，反复30次循环后，要求试样无起层、龟裂等破坏现象为合格。
含水率和吸水率：按照《纤维增强硅酸钙板》(JC/T 564.1—2008)标准要求含水率≤10%，但是在一体板涂装过程中，板材本身的含水率对底漆的渗透和成型板的变形量会产生较大的影响，故要求板材含水率在8%以下；而板材的吸水率与板材的抗冻融性及湿涨率有很大的关联，需控制在25%以下。
1.2 原料及仪器
1.2.1 原 料
环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯，工业级，江苏三木；三缩丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPDA)，工业级，长兴化工；1173光引发剂，工业级，德国BASF；丙烯酸树脂，工业级，市售；羟基聚丙烯酸酯分散体、改性HDI(水性)，拜耳材料科技；改性丙烯酸乳液(固体分约50%)，工业级，上海保立佳化工。
1.2.2 仪器
HCFC-2000多功能黏结强度拉拔仪；MJ6132B型精密推台锯；小型输送式UV光固化机；微电脑恒温恒湿试验箱等。
1.3 底漆基础配方(见表2～表5)
1.4 性能测试方法
1.4.1 试验板的制备
硅酸钙板采用80目、120目两道砂光后，辊涂不同的底漆，常温干燥24 h(UV渗透底漆经UV光固化机固化)后，辊涂一体板专用同色底涂，表干后，喷涂一体板专用多彩面漆，面漆常温干燥至少72 h后，辊涂一体板专用罩面清漆，干燥至少24 h，制板完成，进行相应测试。
1.4.2 耐水性
按GB/T 1733—1993甲法浸水试验法进行测试。
1.4.3 透气性
本试验参考GB/T 17146—1997对上述几种底漆作了透气性比较。试样选用惰性较强的硼玻璃片，尺寸大小为直径60 mm，厚度4 mm，孔隙率为3%。用100 μm的制膜器在试样上分别刮涂一遍各种封闭底漆，然后将制成的试样在恒温恒湿[温度(23±2) ℃，湿度50%±5%]的条件下养护7 d，备用。将100 mL蒸馏水加入直径60 mm、高60 mm的玻璃杯中。将试样涂漆面朝上放在玻璃杯上，试样与玻璃杯交口处用蜡密封。试验之前要将试样和蒸馏水的水温控制在与试验温度相差1 ℃的范围之内，以防止产生水冷凝现象。用分析天平称取整个装置的质量为m1，然后在恒温恒湿存放5 d，再称量其质量为m2。做5组试验，取误差＜5%的3组求平均值，由式(1)计算水蒸气透过率WVT。
其中：WVT——1 d水蒸气通过涂膜所挥发的量，g/(m2 · d)；
(m1 - m2)——试验前后试样装置的质量差，g；
(t2 - t1)——试验用时间，h；
ΔA——试样板面积减去密封所占的面积，m2。
1.4.4 附着力
(1)划格法：用刀片在试验板上按间距为1 mm平行拉动3～4 cm，切痕应切穿涂膜至基材，划出至少6道切痕，然后用同样的方法与前者垂直，切出多个小方格，接着用测试透明胶带贴上，并保证胶带与试验区域完全粘贴，然后迅速拉开，观察小方格上涂膜的掉落情况。
(2)拉开法：将40 mm×40 mm规格的拉拔头粘于试验板上，24 h后用多功能黏结强度拉拔仪进行拉开测试，记录拉拔强度值。
1.4.5 切割实效性
将试验板在精密推台锯上进行切割实效性试验，观察试验板的崩边、爆边情况，验证底漆对无机板材的渗透加强作用。
2 结果与讨论
2.1 耐水性
底漆在保温装饰一体板中有桥架连接无机硅酸钙板与有机涂层的作用，其对无机基板的作用效果直接影响着其上涂层的性能，因而对试验板进行耐水性测试，试验板耐水性结果见表6。
水性丙烯酸底漆为单组分底漆，渗透性差，对基材的封固性不好，只能在基材表面通过成膜助剂的软化和水分挥发的挤压作用成膜，因而与基材之间存在间隙，水分较容易通过，相对容易形成鼓泡；UV渗透底漆起泡的原因可能为UV渗透底漆固化后交联密度大，太过致密，使后道涂层与UV渗透底漆间的层间相容性不够，层间结合力不足而形成了水分深入的孔隙；而溶剂型丙烯酸底漆树脂粒径小，稀释剂表面张力低，易渗透，对基材封固性好；水性聚氨酯底漆通过—OH和—NCO反应形成交联固化，由于—NCO在配方体系中过量，残余的—NCO基团还能与基材中的水和厚道涂层体系进行反应，对基材形成进一步的加固，与后道涂层间的层间结合力也较强。
2.2 透气性
不同底漆在透气性方面有着很大的差别，对4种底漆进行了透气性试验测试，测试结果见表7.
由表7可见，水性丙烯酸底漆透气性最好，说明其成膜致密性差，孔隙大；水性聚氨酯底漆次之，说明水性聚氨酯底漆具有一定的透气性；UV渗透底漆的透气性最差，其交联密度高，致密性好，水气不易透过。而对于外墙板来说，耐水性好的同时具有一定的透气功能，可以有效地防止因为墙体或板材本身的水汽无法逸出造成的鼓板、变形等问题。
2.3 附着力
附着力是保温装饰一体板涂层性能的一个重要指标，而底漆体系的选择直接关系到整个涂层的附着力，附着力可用多种形式来体现和表征，选择了划格法和拉开法两种方法进行试验测试，划格法试验结果见图1，拉开法试验结果见图2和表8。
结合图1、图2和表8，表明溶剂型丙烯酸底漆、水性聚氨酯底漆、UV渗透底漆上对硅钙板的附着力和渗透加强作用明显，而水性丙烯酸底漆则较差；这是由于水性丙烯酸乳液渗透性差，较难进入硅钙板内部进行加固，乳液大部分停留在基材表面成膜，没有对基材形成强的化学键连接，从而影响附着力；而溶剂型丙烯酸底漆表面张力低，渗透性较强；水性聚氨酯双组分体系交联固化后形成网状结构对板材加固明显，体系中含有过量—NCO，与基材中的水分可发生反应，附着力较好；UV渗透底漆第一道用惰性溶剂稀释，渗透性较好，对板材有明显加固作用，而第二道UV底漆光固化成型后表面高度交联，形成了致密的涂膜，与后道涂层水性的多彩同色底漆层间附着力略差。
2.4 切割实效性
保温装饰一体板作为一种新型的外墙装饰板，在安装前需根据实际情况按尺寸进行必要的裁切，因此必须要求一体板具有良好的切割性，在切割过程中应保证一体板不出现崩边、爆边等的异常情况。而硅钙板本身的质量和底漆的性能直接对切割实效性产生影响，对此，将此作为评判底漆性能的试验之一，试验结果如表9所示。
由表9可以看出，溶剂型丙烯酸底漆体系和UV渗透底漆对基板均有不错的渗透加固作用，切割时爆边和脱层情况基本不存在，但UV体系小分子量的活性稀释剂和低聚物丙烯酸酯含量高，成膜后脆性较大，切割时会产生轻微崩边现象；而水性丙烯酸底漆由于其附着力和渗透性差，切割时，边缘会有涂层与基板脱层的情况发生，而且涂膜越厚，问题越严重。
2.5 底漆在一体板自动化上的生产效率
不同底漆由于固化和成膜方式不同，其应用在保温装饰一体板自动化生产线上的效率也大相庭径，其中，溶剂型丙烯酸底漆涂布完成后需分板上架干燥，对生产效率有较大影响；水性聚氨酯底漆在基材表面不粘速度快，涂布完成后即可叠板，节省了上架干燥的操作工序，在一定程度上对生产效率有所提高；而UV渗透底漆光固化反应迅速，通过UV光源迅速固化即可进行下一道工序，无需等待涂膜的实干，生产效率优势极为明显。
2.6 环保性
随着人们对环保的越来越重视，低VOC产品是行业发展的一个必然趋势，对试验的4种底漆进行环保性对比，结果见表10。
3 结 语
综上所述，选择水性聚氨酯体系作为多彩饰面保温装饰一体板的底漆，对硅酸钙板基层有较好的渗透和封固作用，又兼具了一定的透气性能，提高了整个多彩涂层体系的耐水性；而作为底漆有优异的附着力，在多彩仿石涂层和无机基板之间起到了很好的层间结合作用；表干速度较快，适合一体板自动化生产的要求；同时，对环境友好，低VOC排放，在保温装饰一体化板上具有良好的适用性和实用性。
发表于《中国涂料》2015年
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