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1、工程与实践 第 18 卷 第 3期重 庆 建 筑 大 学 学 报Vol 18No 3 1996 年9 月Journal of ChongqingJianzhu UniversitySep 1996 外墙涂料的耐候性测试方法研究 赵纯兰 重庆建筑大学基础科学系 630045 摘 要 暴露在大气中的外墙涂料受紫外线一热 雨水及空气中降尘作用使其保护 功能和装饰功能受到破坏 最终失去使用价值 本文根据重庆地区酸沉降危害严 重的特点 研究了该地区所使用的外墙涂料耐候性的测试方法 关键词 外墙涂料 耐候性 附着强度 色差 中图法分类号T U561 62 收稿日期 1995 03 06 赵纯兰 女 194
2、4 年生 讲师 国家自然科学基金资助项目 本文是阶段性研究成果之一 以混凝土或砂浆等碱性基材为涂装对象的外墙涂料 除应具备基本的耐水性和耐碱性 外 还经常受到强烈的阳光照射 温度变化 风吹雨淋以及大气中各种沉降物 尤其是酸性沉 降物的影响 使涂膜出现褪色 变色 龟裂 粉化 剥落 附着强度下降等一系列的老化现象 从 涂膜方面来看 难以引起这些变化的程度即为涂料的耐候性 我国幅源辽阔 各地区气候环境差异很大 在甲地具有良好耐候性的涂料在乙地的耐候 性不定良好 本文根据重庆地区的气候特点研究了酸雨污染地区外墙涂料耐候性的测试方法 1材料和试验 1 1主要仪器及设备 SH 60B 氙灯耐气候试验机 重
3、庆实验设备厂 氙灯功率 6 kW 降雨泵流量 2 L min AMSLER 4t 万能木材试验机 瑞典 PHS 3C 型酸度计 上海分析仪器厂 附着强度测 定模 自制 粘接面积 16 cm 2 1 2试 件 用厚度为 6 mm 的石棉水泥平板 按 GB 9152 建筑涂料涂层试板制备方法制作 1 3模拟酸雨 根据重庆市环科所提供的重庆地区降雨的化学成份 用分析纯试剂配制成 pH 值分别为 2 0 4 0 及 5 6 三种不同酸度的模拟酸雨 用硫酸调节 pH 值 138重庆建筑大学学报第 18 卷 图 1 附着强度测定模示意图 表 1 注 一个 N B S 单位表示一般目光所能辨别的颜色之间极
4、微小的差别 等级色差 N B S 单位允许误差 N B S 单位 50 0 2 41 5 0 2 33 0 0 2 26 0 0 5 112 0 1 0 表 2 综合等级 外观单项等级 起泡粉化脱落锈蚀变色 优00005 良11004 中22113 差33222 劣44331 1 4耐候性试验 以模拟酸雨加速老化和大气暴露试验结果为主 以酸雨喷淋和浸泡结果佐证 2测试项目及方法 2 1色差等级的测定 将进行过耐候性试验的试件 与标准样板 未作试验的样板 相 比较 其变色程度按 GB250 染色 牢度褪色样卡 以下简称 样卡 对比确定 样卡 共有五对样标 用五个等级来表示试件与标准样 板颜色的相
5、对变化程度 变色等级 由 5 级到 1 级渐差 评级时应在睛 天北面光线下进行 如果用其他光 源 照度不小于 540 勒克斯 光线以 45 角度投射于试件 视线与 样卡 平面垂直 其等级按表 1 规定划 分 2 2涂膜外观的测定 参考 GB1729 用粉化 脱落 锈 蚀 起泡四项指标测定涂膜的单项 外观变化等级 然后结合色差等级 按表 2条件对涂膜外观进行综合评 定 综合评定时 若涂膜有数项破坏 现象 则按破坏最严重的一项进行评 定 2 3附着强度的测定 将 附着 强度 测定 模 40 mm 40 mm 10 mm 的钢制附件用合适的粘接 剂粘贴在涂膜试件中央 在万能木材试 验机拉伸仪上以 9
6、80 N min 的加荷速度 作拉伸试验 如图 1 测得钢制附件与涂 膜之间被拉开的最大负荷 P 即为涂膜 的粘接力 再按下式计算出单位涂膜面 积的粘接力即为涂膜的附着强度 F P 16 10 1 第 3 期赵纯兰 外墙涂料的耐候性测试方法研究139 abcde fg i j l 劣劣劣中差差良差劣劣 表 5 表 4 abcde fg i j l 11 015 833 117 610 89 410 719 026 322 0 abcdefgijl 1112 3223 4312 表 3 式中 P 涂膜的粘接力 N F 涂膜的附着强度 MPa 本文是用附着强度下降率 R 来评价涂料的耐候性的 附着
7、强度下降率按下式计算 R F 0 F F0 100 式中 F0 标准样板的附着强度 MPa F 试件的附着强度 MPa 测试中 当有 50 以上的涂膜被拉掉时 测试结果有效 如果仅仅是粘接剂内部部或粘接剂与 涂膜之间破坏 测试结果无效 需另选合适的粘接剂 3结果与讨论 3 1大气中干沉降对外墙涂料的影响 通过大气暴露 300天涂膜 色差 表 3 R 表 4 和外观 表 5 的测定结果表明 暴露 在大气中的外墙涂料发生变色 和褪色 除雨水的影响而外 更 主要的是大气中各种颗粒 沉降物和飘尘 干沉降 对 涂膜的污染 污染成份往 往受各地区地理环境 气 象条件和能源结构等因素的 影响 测试中发现有的
8、涂料如 a b c j 如果按现行国家标准进行粉煤 灰试验 具有良好的耐污染性 然而 在重庆地区大气中暴露仅 300 天就 挂灰积尘 严重变色 装饰功能丧失而显示出较差的耐候性 因而不适宜在重庆地区使用 相 对而言 涂料 g 耐干沉降的性能较好 经其他试验方法佐证 结果有效 结果还表明 在酸雨污 染地区 大气中干沉降对涂膜外观的影响比对附着强度的影响更为显著 3 2湿沉降对外墙涂料的影响 在硫酸型酸雨污染区 湿沉降对外墙涂料的危害主要是雨水 雾水的酸度及硫酸根离子的 影响 经酸雨加速老化后的测试结果表明 雨水 雾水的 pH 值越低 硫酸根浓度越高 与试件 作用的时间越长 涂膜附着强度下降得越快
9、 表 6 湿沉降对涂膜外观的影响也很大 表 7 表 8 经测定 重庆地区酸雨成份是以 S O2 4为主 此外还含有NO 3 Cl F NH 4等离子 是 140重庆建筑大学学报第 18卷 个pH 值很低的复杂混合物 2 如果涂膜的水份控制能力差 大气中的湿气很容易透过涂膜进 入墙体 而墙体内部产生的水蒸汽又不能透过涂膜排入大气 在露点以下容易在墙面与涂层之 间凝露 形成液态水 然后与基材 砂浆 发生化学反应 生成水化产物氢氧化钙 2 3CaO SiO2 6H2O 3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca OH 2 1 2 2CaO SiO2 4H2O 3CaO 2SiO2 3H2O Ca OH
10、2 2 表 6酸雨老化 R 测定结果 酸 度 时 间 涂料 bcdefgij pH2 0 7h41 435 629 437 435 828 935 131 6 21h43 538 333 142 240 036 943 537 9 35h48 244 536 946 044 243 050 046 0 pH4 0 7h33 417 821 127 727 423 020 221 6 21h36 025 624 830 031 627 028 727 4 35h39 231 028 433 733 732 933 035 8 pH5 6 7h16 012 012 815 616 813 015
11、916 8 21h19 014 219 319 320 017 020 321 0 35h23 019 923 524 125 322 126 625 3 这种水化产物易吸收空气中的二氧化碳 发生碳酸化反应 生成碳酸钙结晶 由于氢离子 的存在 使碳酸钙溶解度增加 Ca 2 浓度增大 溶液中的 Ca2 极易与酸雨中的 S O2 4作用生成 疏松的石膏或氢氧化钙直接与硫酸作用生成硫酸钙结晶 使涂膜与底材之间附着力降低 作 用时间增长也会造成涂膜疏松 出现粉化 鼓泡或剥落而降低其外观等级 CaCO3 s H aq Ca2 aq HCO 3 aq 3 CaCO3 s S O 2 4 aq 2H aq
12、H 2O CaSO4 2H2O s CO2 4 Ca OH 2 H2SO4 CaSO4 H2O 5 在酸雨加速老化试验中 所用雨水与重庆地区的真实雨水基本相同 而且将国标中涂膜的 耐水性 耐酸性和耐人工老化性三种试验方法集中在一种方法中进行 老化时间由 200 1200 小时缩短为 7 35 小时 大大降低了试验成本并很快得出试验结果 经酸雨浸泡和喷淋的试 验结果佐证 本方法切实可行有效 测试结果具有可比性 例如涂料 d j 在 PH4 0 的酸雨中 仅老化7 小时 色差便 由 5 级降为 1 级 在同样条件下 涂料 f g 老化 21 小时仍不变色 老化 35 小时颜色及外观才有轻微的变化
13、附着强度下降率也低于其他涂料 表明该涂料耐湿沉降 性能较好 总的来看 在所试的十种外墙涂料中 只有涂料 g 抗酸沉降 干 湿沉降 性较好 适合在 第 3 期赵纯兰 外墙涂料的耐候性测试方法研究141 表 8酸雨老化外观综合评定结果 pH4 0 时 间 涂料 bcde fg i j 7h良良劣差优优劣劣 21h良良劣劣优优劣劣 35h良良劣劣优优劣劣 酸雨危害地区使用 表 7酸雨老化色差测定结果 涂 料 pH2 0pH4 0pH5 6 7h21h35h7h21h35h7h21h35h b441322433 c321322432 d121111211 e211211431 f532554555 g
14、543554555 i322222432 j111111111 4结论 1 酸雨加速老化和大气暴露是外墙涂 料进行耐候生试验的主要方法 2 涂膜的附着强度 色差和外观等级 的变化是评价外墙涂料耐候性的主要内 容 评价时 应将三项内容结合起来考 虑 3 本文采用的方法同样适用于其他酸 雨污染地区外墙涂料的测试 参 考 文 献 1 赵纯兰等 重庆酸沉降对建筑涂料的影响 重庆环境科学 1993 6 2 蔡素德等 建筑外墙砂浆防酸雨侵蚀研究 中日大气污染防治对策研讨会 重庆 92 论文集 302 3 李荫余 建筑材料与试验 南京工业出版社 1988 4 吴宝琨 建筑材料化学 中国建筑出版社 1984
15、5 中华人民共和国国家标准 合成树脂乳液外墙涂料G B9755 88 中国标准出版社 1993 6 中国新型建筑材料公司等 新型建筑材料实用手册 986 990 中国建筑工业出版社 1987 编辑 王秀玲 142重庆建筑大学学报第 18卷 The Research on the Methods of Weatherability Test of Outer Wall Paint ZhaoChun lan Dept of N atural Science CJU Abstract Owingto the fact that the outer wallpaint exposed to the w
16、eather is subjected to following attacks such as ultraviolet ray heat rainwater and dust deposit in the air the protective and decorative actions of outer wall paint are damaged and eventually the paint loses its practical use In this paper due to the fact that the acid deposit injury is very serious in chongging region the methods of weatherabilitytest applied for outer wallpaint in the region are studied Key Wordsouter wall paint weatherability adhesive streng th chromatism
