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环保型金属幕墙用可剥性涂料的研制

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0 引言
金属幕墙是一种新型的建筑幕墙形式,轻量化的材质减少了建筑的负荷,其防水、防污、防腐蚀性能优良。因此,金属幕墙作为一种极富冲击力的建筑形式,倍受青睐。但由于金属材料在加工、运输、安装施工时易受到外界气候因素影响,故需要对其进行临时性保护,加工运输结束后可剥除。传统的临时性保护方法大多使用不干胶纸,但这种保护方法防护效果欠佳,不易剥离,且剥离后常有胶体遗留在幕墙表面,不易清除干净。目前较为先进的方法是使用可剥性涂料,但目前的可剥性涂料中大量使用有毒有害溶剂,在涂装过程中有70% ~75%的溶剂挥发,对环境造成严重污染。本试验研制出一种适合人类生活和良好工作环境的涂料,不含有毒溶剂,减轻环境压力,且固化成膜后膜层易于剥离,具有极好的抗划伤和耐磨损性,充分实现临时保护的作用。
 
1 试验部分
1.1 原料及仪器
原料:甲基丙烯酸(AR),天津试剂厂;甲基丙烯酸甲酯(AR),天津试剂厂;乙烯基硅烷偶联剂,哈尔滨化工研究所;引发剂(BPO)、120# 汽油、碳酸酯类溶剂、乙醇,北京化学试剂厂;SBS 树脂,岳阳树脂厂;酚醛树脂,重庆化工厂;滑石粉、白炭黑,沈阳化工集团。
仪器:电动搅拌器、电加热套、黏度计、研磨机。
1.2 工艺路线
工艺路线如下:
工艺路线
1.3 涂层性能表征与测试
涂层性能表征与测试结果见表1。
涂层性能表征与测试
2 结果与讨论
2.1 主成膜物的选择
成膜物是涂料的主要组成部分,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本性能。以前常用的可剥性涂料大多采用氯乙烯类或SBS 类树脂为主成膜物,其主成膜物附着力高,脆性较大,难以顺利成片剥离。按本试验技术路线制成的环保可剥性涂料,采用丙烯酸改性有机硅树脂。试验方法是将丙烯酸单体与乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷加入反应釜,在引发剂引发下发生自由基聚合反应,得到丙烯酸改性有机硅树脂,然后辅以SBS 树脂和螯合酚醛树脂在高速搅拌下进行物理改性,得到性能优异的有机硅树脂,以此作为主成膜物。
2.2 主成膜物各组分配比的确定
由于使用时大面积涂刷,整张剥除。因此,要求成膜材料对基材有较小的剥离强度,而膜材料本身又要有较高的拉伸强度,为提高主成膜物的综合性能,改善胶膜的柔韧性、剥离强度、附着性、施工性能等,有机硅树脂与SBS 和螯合酚醛树脂的配比十分重要,我们作了主成膜物各组分配比试验,各组分分别为有机硅树脂、SBS、酚醛树脂。试验结果见表2。
主成膜物各组分配比试验
从表2 得知,随着SBS 用量的加大,剥离强度增大,胶膜较难剥离,因此选择w 有机硅树脂∶ wSBS ∶ w 酚醛树脂为40 ∶ 50 ∶ 10 为主成膜物的最佳配比。
2.3 溶剂的选择
以前常用的可剥性涂料大多采用丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯为主要溶剂,但是在其涂刷过程中,有70%~75%的溶剂从胶膜中挥发,对环境和周围人群健康造成了严重威胁。本文研制的环保型可剥涂料采用碳酸酯溶剂,该溶剂是以生物物质为原料,对环境无污染,对人体无危害。但碳酸酯溶剂挥发速度快,溶剂的挥发速度直接影响到胶膜材料析出的顺序和结晶的排列情况,从而对胶膜的强度产生影响。而复合溶剂体系更有利于胶料的溶解,挥发速度适中,溶解能力强,流平好,可以很好地保证胶膜的表观性。经试验对比,选择了以乙醇、120# 汽油和碳酸酯溶剂为主体的复合溶剂体系。
溶剂的种类确定后,又做了各组分溶剂用量试验,以溶解树脂效果、胶膜固化后表面状态、胶膜表干时间、价格等多角度综合因素作为考核指标,确定了各组分溶剂的用量。试验结果见表3。
溶剂各组分用量试验
从表3 得知,综合性能最好的混合溶剂各组分用量为:120# 汽油45%,碳酸酯类溶剂45%,乙醇10%。
2.4 填料的选择
可剥性涂料中使用填料主要目的是保持胶液的固体含量,提高胶膜的柔韧性、剥离强度和硬度。选择了3 种混合填料进行对比试验,试验结果见表4。
填料对比试验
从表4 可知,填料3 可以改善胶膜的触变性和挺度,胶膜拉伸后不变形,加入填料3 可以改善胶膜的综合性能。填料3 是白炭黑和滑石粉的混合,它们化学性质稳定,具有很好的补强性。
 
3 结语
以丙烯酸改性有机硅树脂为主成膜物,以无毒的碳酸酯为主的混配溶剂,再加入各种填料和助剂制成的环保型可剥涂料,能够在常温下快速成膜,可用于金属幕墙表面的临时性涂装。涂层具有良好的附着力、柔韧性、可回收性等性能,可剥离性好,对涂物表面起到很好的防护作用。本项目的研制可从源头上制止污染的产生,做到了不向环境排放有毒物质,消除了威胁周围人群健康的弊端,而且具有施工工艺简单,成本低,综合效益显著等优势。
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