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      環保型金屬幕墻用可剝性涂料的研制

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      0 引言
      金屬幕墻是一種新型的建筑幕墻形式,輕量化的材質減少了建筑的負荷,其防水、防污、防腐蝕性能優良。因此,金屬幕墻作為一種極富沖擊力的建筑形式,倍受青睞。但由于金屬材料在加工、運輸、安裝施工時易受到外界氣候因素影響,故需要對其進行臨時性保護,加工運輸結束后可剝除。傳統的臨時性保護方法大多使用不干膠紙,但這種保護方法防護效果欠佳,不易剝離,且剝離后常有膠體遺留在幕墻表面,不易清除干凈。目前較為先進的方法是使用可剝性涂料,但目前的可剝性涂料中大量使用有毒有害溶劑,在涂裝過程中有70% ~75%的溶劑揮發,對環境造成嚴重污染。本試驗研制出一種適合人類生活和良好工作環境的涂料,不含有毒溶劑,減輕環境壓力,且固化成膜后膜層易于剝離,具有極好的抗劃傷和耐磨損性,充分實現臨時保護的作用。
       
      1 試驗部分
      1.1 原料及儀器
      原料:甲基丙烯酸(AR),天津試劑廠;甲基丙烯酸甲酯(AR),天津試劑廠;乙烯基硅烷偶聯劑,哈爾濱化工研究所;引發劑(BPO)、120# 汽油、碳酸酯類溶劑、乙醇,北京化學試劑廠;SBS 樹脂,岳陽樹脂廠;酚醛樹脂,重慶化工廠;滑石粉、白炭黑,沈陽化工集團。
      儀器:電動攪拌器、電加熱套、黏度計、研磨機。
      1.2 工藝路線
      工藝路線如下:
      工藝路線
      1.3 涂層性能表征與測試
      涂層性能表征與測試結果見表1。
      涂層性能表征與測試
      2 結果與討論
      2.1 主成膜物的選擇
      成膜物是涂料的主要組成部分,是構成涂料的基礎,決定著涂料的基本性能。以前常用的可剝性涂料大多采用氯乙烯類或SBS 類樹脂為主成膜物,其主成膜物附著力高,脆性較大,難以順利成片剝離。按本試驗技術路線制成的環?蓜冃酝苛,采用丙烯酸改性有機硅樹脂。試驗方法是將丙烯酸單體與乙烯基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷加入反應釜,在引發劑引發下發生自由基聚合反應,得到丙烯酸改性有機硅樹脂,然后輔以SBS 樹脂和螯合酚醛樹脂在高速攪拌下進行物理改性,得到性能優異的有機硅樹脂,以此作為主成膜物。
      2.2 主成膜物各組分配比的確定
      由于使用時大面積涂刷,整張剝除。因此,要求成膜材料對基材有較小的剝離強度,而膜材料本身又要有較高的拉伸強度,為提高主成膜物的綜合性能,改善膠膜的柔韌性、剝離強度、附著性、施工性能等,有機硅樹脂與SBS 和螯合酚醛樹脂的配比十分重要,我們作了主成膜物各組分配比試驗,各組分分別為有機硅樹脂、SBS、酚醛樹脂。試驗結果見表2。
      主成膜物各組分配比試驗
      從表2 得知,隨著SBS 用量的加大,剝離強度增大,膠膜較難剝離,因此選擇w 有機硅樹脂∶ wSBS ∶ w 酚醛樹脂為40 ∶ 50 ∶ 10 為主成膜物的最佳配比。
      2.3 溶劑的選擇
      以前常用的可剝性涂料大多采用丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯為主要溶劑,但是在其涂刷過程中,有70%~75%的溶劑從膠膜中揮發,對環境和周圍人群健康造成了嚴重威脅。本文研制的環保型可剝涂料采用碳酸酯溶劑,該溶劑是以生物物質為原料,對環境無污染,對人體無危害。但碳酸酯溶劑揮發速度快,溶劑的揮發速度直接影響到膠膜材料析出的順序和結晶的排列情況,從而對膠膜的強度產生影響。而復合溶劑體系更有利于膠料的溶解,揮發速度適中,溶解能力強,流平好,可以很好地保證膠膜的表觀性。經試驗對比,選擇了以乙醇、120# 汽油和碳酸酯溶劑為主體的復合溶劑體系。
      溶劑的種類確定后,又做了各組分溶劑用量試驗,以溶解樹脂效果、膠膜固化后表面狀態、膠膜表干時間、價格等多角度綜合因素作為考核指標,確定了各組分溶劑的用量。試驗結果見表3。
      溶劑各組分用量試驗
      從表3 得知,綜合性能最好的混合溶劑各組分用量為:120# 汽油45%,碳酸酯類溶劑45%,乙醇10%。
      2.4 填料的選擇
      可剝性涂料中使用填料主要目的是保持膠液的固體含量,提高膠膜的柔韌性、剝離強度和硬度。選擇了3 種混合填料進行對比試驗,試驗結果見表4。
      填料對比試驗
      從表4 可知,填料3 可以改善膠膜的觸變性和挺度,膠膜拉伸后不變形,加入填料3 可以改善膠膜的綜合性能。填料3 是白炭黑和滑石粉的混合,它們化學性質穩定,具有很好的補強性。
       
      3 結語
      以丙烯酸改性有機硅樹脂為主成膜物,以無毒的碳酸酯為主的混配溶劑,再加入各種填料和助劑制成的環保型可剝涂料,能夠在常溫下快速成膜,可用于金屬幕墻表面的臨時性涂裝。涂層具有良好的附著力、柔韌性、可回收性等性能,可剝離性好,對涂物表面起到很好的防護作用。本項目的研制可從源頭上制止污染的產生,做到了不向環境排放有毒物質,消除了威脅周圍人群健康的弊端,而且具有施工工藝簡單,成本低,綜合效益顯著等優勢。
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