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談外墻乳膠漆測(cè)試結(jié)果和性能之間相關(guān)性

時(shí)間:2005-10-19

關(guān)鍵詞:外墻乳膠漆測(cè)試結(jié)果性能之間相關(guān)性來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)

本文分析了我國(guó)外墻乳膠漆測(cè)試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性，在與美國(guó)、歐盟和日本外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，提出一些建議。

1.我國(guó)對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定

在我國(guó)，對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定主要是按GB/T9755-2001《合成樹(shù)脂乳液外墻涂料》標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行的。當(dāng)然，測(cè)試的性能指標(biāo)不等于實(shí)際使用結(jié)果，但標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)試性能指標(biāo)能否反映實(shí)際使用結(jié)果是很重要。就最低要求來(lái)說(shuō)，二者趨向要一致，最好是二者之間相關(guān)性要好。

1.1 耐沾污性

一方面，我國(guó)環(huán)境污染比較嚴(yán)重，空氣中可吸入顆粒物（PM₁₀）比較高。另一方面，我國(guó)沒(méi)有屋檐的建筑物又比較多，以致墻面就成導(dǎo)流雨水的渠道。造成部分涂裝并非因涂膜降解破壞而失去使用價(jià)值，而是因?yàn)閲?yán)重污染而失去使用價(jià)值。因此在發(fā)達(dá)國(guó)家不是問(wèn)題的外墻面污染在我國(guó)就是一個(gè)突出的問(wèn)題。外墻建筑涂料的耐沾污性就成為我國(guó)的基本要求。

以粉煤灰為污染源，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的耐沾污性，與自然曝曬以及實(shí)際使用結(jié)果之間的相關(guān)性未見(jiàn)有文章報(bào)道。我們?cè)谏虾S內(nèi)90⁰朝南幾年自然曝曬結(jié)果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，在玻璃化溫度對(duì)耐沾污性影響方面，以粉煤灰測(cè)定的耐沾污性與自然曝曬、實(shí)際使用結(jié)果之間有一定的相關(guān)性。在PVC對(duì)耐沾污性影響方面，以粉煤灰測(cè)定的耐沾污性和自然曝曬、實(shí)際使用結(jié)果之間恰好相反。如對(duì)于低PVC建筑外墻乳膠漆，以粉煤灰測(cè)定的耐沾污性是差的，甚至是不合格的，但自然曝曬及實(shí)際使用結(jié)果卻是好的。所以以粉煤灰測(cè)定的耐沾污性有時(shí)會(huì)把人引向錯(cuò)誤的方向。

1.2耐人工氣候老化性

資料和經(jīng)驗(yàn)都表明，GB/T9755-2001中的耐人工氣候老化性與實(shí)際使用耐久性相關(guān)性不好。更何況我國(guó)各質(zhì)檢站的人工老化儀器、操作條件等相差甚大。因人工老化儀器和操作條件等波動(dòng)而造成測(cè)試結(jié)果的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于因產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)而造成測(cè)試結(jié)果的變化屢見(jiàn)不鮮。因此，僅以人工老化判定外墻涂料耐久性不夠科學(xué)。

這往往是因?yàn)槿斯だ匣渲写嬖诖髿庵袥](méi)有的紫外線、噴淋水沒(méi)有達(dá)到實(shí)驗(yàn)室二級(jí)水的要求等等。另外，自然條件很難模擬，更何況還要加速呢！

1.3耐水性和耐堿性

根據(jù)GB/T 9755-2001國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，耐水性和耐堿性按GB/T 1733和GB/T 9265進(jìn)行測(cè)試。對(duì)絲光、半光和有光外墻乳膠漆，甚至彈性建筑乳膠漆，也就是低PVC的乳膠漆，往往會(huì)出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果不合格的現(xiàn)象。而實(shí)際使用中，在完全成膜后，不存在該類(lèi)問(wèn)題。分析出現(xiàn)此矛盾結(jié)果的原因如下：

其一，就是GB/T 9755-2001規(guī)定試板的養(yǎng)護(hù)期是7d，其實(shí)乳膠漆要完全成膜需四周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。7d時(shí)，絲光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆只是部分成膜，其性能還不足以抵抗乳化劑等親水組分因吸水而產(chǎn)生的應(yīng)力，因此在測(cè)試中常出現(xiàn)耐水性問(wèn)題。

其二，測(cè)試條件與實(shí)際情況不符。實(shí)際使用時(shí)，涂膜不是浸泡在水中，而只是受到雨淋。

其三，這是因?yàn)榻z光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆，PVC較低，乳液含量較高，因此乳化劑含量也較高所致。在乳膠漆中，乳化劑作為穩(wěn)定劑而吸附在乳膠粒表面。在乳膠漆成膜過(guò)程中或成膜后，乳化劑作為中間相而處在乳膠粒的界面上，或遷移至基層界面處，或由于乳液聚合物分子的互相擴(kuò)散而夾雜在乳膠膜中。這些親水性的乳化劑就是造成涂膜對(duì)水敏感

和影響附著力的主要原因。

其四，由于絲光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆，PVC較低，因此涂膜較致密，孔隙率較低。水一旦進(jìn)入涂膜，蒸發(fā)時(shí)不易找到足夠多的通路離開(kāi)，所以易產(chǎn)生鼓泡。

另外，對(duì)于絲光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆，耐堿性測(cè)定結(jié)果不合格，往往實(shí)質(zhì)也是反映耐水性問(wèn)題。因?yàn)槟蛪A性試驗(yàn)時(shí)，是將試板浸泡在Ca(OH)₂的飽和溶液中。往往不是堿使其鼓泡，而是水使其鼓泡。

1.4保色性等

水桶理論告訴我們，一只水桶的盛水量多少只與最短的那塊板有關(guān)，而不管其它板的長(zhǎng)短。建筑涂料的質(zhì)量也一樣，其耐久性同樣取決最薄弱的組分。

例如彩色外墻乳膠漆，從分子量的角度看，乳液聚合物分子量高，約在10⁵-10⁷之間，而有機(jī)顏料分子量低，約在10²-10³之間。有機(jī)顏料分子量比乳液聚合物分子量低得多，約低2-5個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)然，它們的組成和結(jié)構(gòu)也是不同的。因此，用有機(jī)顏料配制彩色外墻乳膠漆時(shí)，往往首先是有機(jī)顏料降解褪色而失去裝飾效果。當(dāng)然，這是一個(gè)重要指標(biāo)，但GB/T9755-2001對(duì)彩色乳膠漆的保色性還沒(méi)有規(guī)定。

我們?cè)賮?lái)看看發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量的評(píng)定及其與實(shí)際使用性能之間的相關(guān)性，或許有些東西是可以借鑒的。

2.美國(guó)對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定

美國(guó)沒(méi)有乳膠漆的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而只有測(cè)試導(dǎo)則。如美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTM D5324-03《水性建筑涂料測(cè)試導(dǎo)則》（表1），它包括了內(nèi)墻建筑乳膠漆、外墻建筑乳膠漆和水性地板漆。

表1 ASTM D5324-03 水性建筑涂料測(cè)試導(dǎo)則

No	測(cè)試性能	ASTM試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)	聯(lián)邦試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)141	相應(yīng)ISO
1	取樣	D3925	1022	1512
2	液態(tài)涂料性能
2.1	容器中狀態(tài)		3011
2.2	粗粒子和雜質(zhì)	D185		787/7
2.3	密度	D1475		2811
2.4	細(xì)度	D1210		1524
2.5	氣味	D1296	4401
2.6	顏料相容性
2.7	PH值	E70		787/9
2.8	貯存穩(wěn)定性
2.8.1	熱穩(wěn)定性	D1849
2.8.2	凍融穩(wěn)定性	D2243
2.8.3	沉降性	D869
2.8.4	防腐性	D2574
3	施工性和成膜性
3.1	施工性		4541
3.1.1	涂刷性		2141
3.1.2	刷涂阻力	D4958
3.1.3	滾涂性		2112
3.1.4	滾涂濺落	D4707
3.1.5	噴涂性		2131
3.2	修補(bǔ)性	D3928
3.3	低溫成膜性	D3793
3.4	流變性
3.4.1	稠度(低剪粘度)	D562
3.4.2	非牛頓體流變性	D2196，D4287		2884
3.4.3	抗流掛性	D4400	4494
3.4.4	流平性	D4062
3.5	干燥時(shí)間	D1640	4061	1517,3678,4622
4	干膜外觀
4.1	目測(cè)色差	D1729		3668
4.2	儀器測(cè)定色差	D2244		7724-1～3
4.3	定向反射率	E1347		7724-1～3
4.4	光澤
4.4.1	60⁰	D523		2813
4.4.2	85⁰	D523		2813
4.5	遮蓋力	D344，D2805		3906,2814, DIS6504.2
5	干膜性能
5.1	內(nèi)用和外用涂料
5.1.1	耐磨性	D658，D968，D4064	6192	DIS7784-3
5.1.2	附著力	D2197，D3359		2409
5.1.3	濕附著力		6301
5.1.4	柔韌性	D522，D2370	6221 （D522，方法B）	1519,6860
5.1.5	耐家用化學(xué)品性	D1308		2812
5.1.6	涂膜起霜	D1736
5.1.7	基材泛堿
5.2	內(nèi)用面涂層
5.2.1	抗粘連性	D4946		4622
5.2.2	耐印痕性	D2064
5.2.3	涂膜孔隙率	D3258
5.2.4	耐洗性	D2486，D4213
5.2.5	洗凈性	D3450，D4828	6141（洗滌介質(zhì)除外）	FDIS11998
6	外用涂料
6.1	對(duì)粉化表面的附著力		6301
6.2	耐沾污性	D3719
6.3	耐煙霧性	D5324（10.3.3.1）
6.4	抗起泡性	D4585
6.5	耐候性	D1006，D1014		2810
6.5.1	粉化	D4214		4628-1～5
6.5.2	細(xì)裂	D660		4628-1～5
6.5.3	開(kāi)裂	D661		4628-1～5
6.5.4	侵蝕	D662		4628-1～5
6.5.5	片落	D772		4628-1～5
6.5.6	褪色	D2244
6.6	耐污染性 (stain resistance)
7	涂料分析
7.1	化學(xué)分析	D215		3856-1～7
7.2	揮發(fā)分	D2369		3251,1515
7.3	揮發(fā)性有機(jī)化合物	D3960		11890-1～2
7.4	水含量	D3792，D4017
7.5	顏料含量	D3723		DIS14680-1～3
7.6	顏料分析	D215	7261	591
7.7	漆基鑒定	D3168

由上表可以看出，導(dǎo)則除取樣外，分為六個(gè)方面，其中所列項(xiàng)目很多。有一點(diǎn)是很清楚的，美國(guó)人非常務(wù)實(shí)，對(duì)于外用涂料，重視自然曝曬的結(jié)果，許多指標(biāo)都是曝曬后測(cè)得的，如粉化、開(kāi)裂和褪色等，甚至包括耐沾污性。這就提高了測(cè)試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。盡管美國(guó)在制造人工老化儀器方面是世界上最強(qiáng)的，人工老化標(biāo)準(zhǔn)又最齊，但測(cè)試導(dǎo)則中沒(méi)有人工老化項(xiàng)目。

美國(guó)的耐沾污性是按ASTM D 3719-00《涂層耐沾污性定量測(cè)試法》測(cè)定的。將試板與水平成45⁰角朝南曝曬61天，在CIE1976 L*a*b*均勻顏色空間測(cè)定暴露前后的明度反射系數(shù)L*，并以下式計(jì)算耐沾污性。

D_c = （L* _B/ L* _A）×100

式中： Dc——耐沾污性；

L*_B——暴露后涂層反射系數(shù)平均值；

L*_A——暴露前涂層反射系數(shù)反射值。

目前，世界上發(fā)表的大多數(shù)論文中耐沾污性都是按該方法測(cè)定的。此方法的問(wèn)題是暴露環(huán)境一致性難以確定，試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)。另外，根據(jù)我們的試驗(yàn)結(jié)果，與實(shí)際耐沾污性相關(guān)性也不好，因?yàn)閷?shí)際墻面基本是與水平成90⁰角，而與水平成45⁰角試板積灰較嚴(yán)重。

3.歐盟對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定

德國(guó)和歐洲也沒(méi)有乳膠漆的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，只有分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要目的是協(xié)調(diào)涂料重要性能的評(píng)價(jià)，統(tǒng)一試驗(yàn)方法和分類(lèi)，而不是質(zhì)量?jī)?yōu)劣的排列。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1062-1 ：2002《色漆和清漆抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統(tǒng)分類(lèi)》（待批稿），不僅適合于外墻建筑乳膠漆，而且適用于所有用于抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統(tǒng)。它根據(jù)涂料的光澤、干膜厚度、細(xì)度（最大粒徑）、透水汽性、吸水性、遮蓋裂縫能力和透二氧化碳性（即防混凝土碳化性），共7個(gè)物化性能，將外用涂料和涂料系統(tǒng)分類(lèi)分級(jí)，以便于用戶(hù)選用，如表2所示。

表2 EN 1062-1 ：2002《色漆和清漆抹灰層和混凝土基面上的外用涂料和涂料系統(tǒng)分類(lèi)》

性能	指標(biāo)和分類(lèi)
光澤	分類(lèi)	G₁--有光		G₂--半光		G₃--啞光
	入射角	60⁰		60⁰	85⁰	85⁰
	光澤	＞60		≤60	＞10	≤10
干膜厚度	分類(lèi)	E₁		E₂	E₃	E₄	E₅
干膜厚度	厚度/μm	≤50		50＜E₂≤100	100＜E₃≤200	200＜E₄≤400	＞400
細(xì)度	分類(lèi)	S₁		S₂	S₃	S₄
	細(xì)度	細(xì)		中等	粗	很粗
	要求/μm	＜100		＜300	＜1500	≥1500
透水汽性	分類(lèi)	V₀		V₁	V₂	V₃
	透水汽性	/		高	中	低
	g/m²d	/		＞150	15＜V₂≤150	≤15
	m（靜止空氣層厚度）	/		＜0.14	0.14≤V₂＜1.4	≥1.4
吸水性	分類(lèi)	W₀		W₁	W₂	W₃
	吸水性	/		高	中	低
	kg/m²h^0.5	/		0.5＜	0.1＜W₂≤0.5	≤0.1
遮蓋裂縫	分類(lèi)	A₀	A₁	A₂	A₃	A₄	A₅
	裂縫寬度/μm	/	＞100	＞250	＞500	＞1250	＞2500
	拉伸速度/ mm/min	/	/	0.05	0.05	0.5	0.5
	測(cè)試溫度/℃	/	23	推薦 -10
透二氧化碳性	分類(lèi)	C₀		C₁
	g/m²d	/		＜5
	m（靜止空氣層厚度）	/		＞50

對(duì)于普通外墻乳膠漆，他們根據(jù)德國(guó)Kuenzel教授的外墻護(hù)理論，非常重視拒水透氣性，即透水汽性和吸水性。據(jù)報(bào)道，測(cè)試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性也不是很好。

4.日本對(duì)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定

日本與我國(guó)相似，也有外墻乳膠漆產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其要求如表3所示。

表3 日本JIS K 5663-2002 合成樹(shù)脂乳液涂料（僅列出外墻部分）

項(xiàng)目		性能
在容器中狀態(tài)		攪拌后無(wú)硬塊，呈均勻狀態(tài)
施工性		刷涂二道無(wú)障礙
涂膜外觀		正常
低溫穩(wěn)定性		-5℃ 不變質(zhì)
干燥時(shí)間（表干） /h ≤	20℃	2
	5℃	4
對(duì)比率（白色和淺色）		0.93
耐洗刷性/ 次 ≥		500
耐人工老化性（240h）		不起泡、不剝落、不開(kāi)裂、幾乎無(wú)粉化。與標(biāo)樣比較，變色不大。
耐水性（96h）		無(wú)異常
耐堿性（48h）		無(wú)異常
耐候性（曝曬12個(gè)月）		不起泡、不剝落、不開(kāi)裂。與標(biāo)樣比較，粉化變色不大。

因?yàn)槲覈?guó)GB/T9755幾版標(biāo)準(zhǔn)都是參照J(rèn)IS K 5663制訂的，所以二者是差不多的。不過(guò)JIS K 5663-1995就已向美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)，增加了曝曬12個(gè)月的項(xiàng)目，這一點(diǎn)是我們沒(méi)有的，從而提高了日本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。此外，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了5℃干燥時(shí)間。該標(biāo)準(zhǔn)目前最新版本為2002年版。JIS K5663-2002的指標(biāo)與JIS K5663-1995一樣，但測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)全部改為JIS K 5600-1999和JIS K5601-1999。如耐人工老化試驗(yàn)由原來(lái)的炭弧燈改為氙弧燈。

5.對(duì)我國(guó)外墻乳膠漆質(zhì)量評(píng)定的建議

根據(jù)以上分析，提出如下建議。

5.1耐沾污性

耐沾污性測(cè)試結(jié)果能否反映建筑涂料涂膜實(shí)際耐沾污性是最關(guān)鍵的。只有在能反映實(shí)際使用耐沾污性的前提下，再求試驗(yàn)方法的簡(jiǎn)便性和重現(xiàn)性才有意義。一個(gè)測(cè)試結(jié)果與建筑涂料涂膜實(shí)際耐沾污性相關(guān)性好的測(cè)試方法，才能促進(jìn)我國(guó)建筑涂料的生產(chǎn)、科學(xué)研究和開(kāi)發(fā)向著確確實(shí)實(shí)提高建筑涂膜耐沾污性的正確方向前進(jìn)。

5.2耐人工老化性

應(yīng)把人工老化和自然曝曬以及實(shí)際使用結(jié)果結(jié)合起來(lái)，并以自然曝曬和實(shí)際使用結(jié)果為主。這做起來(lái)有點(diǎn)難度，但一定要逐步向此方向努力，別無(wú)捷徑。幾個(gè)涂料強(qiáng)國(guó)都已這樣做了。

5.3耐水性和耐堿性

為了解決絲光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆實(shí)際使用時(shí)耐水性和耐堿性是好的，但檢測(cè)時(shí)耐水性和耐堿性不合格這一矛盾，建議將絲光、半光和有光乳膠漆以及彈性乳膠漆的試板養(yǎng)護(hù)期至少延長(zhǎng)至14d。這樣做雖不能完全解決上述矛盾，但至少能緩解矛盾。日本JIS K5660-2002《合成樹(shù)脂乳液有光涂料》規(guī)定對(duì)耐水性和耐堿性的試板養(yǎng)護(hù)期就是14d，而JIS K5663-2002《合成樹(shù)脂乳液涂料》規(guī)定對(duì)耐水性和耐堿性的試板養(yǎng)護(hù)期僅5d。美國(guó)和歐盟對(duì)乳膠漆沒(méi)有耐水性和耐堿性檢測(cè)項(xiàng)目。

5.4保色性

色彩豐富是乳膠漆的最大優(yōu)點(diǎn)之一。乳膠漆的裝飾性能主要通過(guò)色彩、質(zhì)感和光澤來(lái)體現(xiàn)。因此，保色性是外墻乳膠漆的重要性能。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)選擇保色性好的色漿，嚴(yán)格控制色漿用量和基礎(chǔ)漆的質(zhì)量，保證外墻乳膠漆的保色性。保色性可以通過(guò)自然曝曬等確定。

5.5看實(shí)際工程

也有用戶(hù)要看實(shí)際工程，如涂裝后若干年的工程。這也是即簡(jiǎn)便又有效的方法。

總之，GB/T 9755-2001雖然有些指標(biāo)測(cè)試結(jié)果和實(shí)際使用性能之間的相關(guān)性不那么好，但它對(duì)于規(guī)范我國(guó)外墻乳膠漆的質(zhì)量還是起了重要作用，并將繼續(xù)起作用。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能指標(biāo)雖不等于實(shí)際使用結(jié)果，但要基本反映實(shí)際使用結(jié)果，二者之間盡量要具有較好的相關(guān)性，決不能南轅北轍。不能反映實(shí)際使用結(jié)果的性能應(yīng)該改進(jìn)，或者廢棄，以不斷提高測(cè)試結(jié)果和使用性能之間的相關(guān)性。

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