建筑涂料漆膜为什么会产生缩孔?

建筑涂料漆膜为什么会产生缩孔?

涂料的应用中会碰到各式各样的问题,漆膜产生针孔、缩孔是最常见的问题之一,它会导致建筑物的表面出现缺陷、影响光泽和耐沾污性,降低涂层屏蔽性,使建筑物的整体效果大打折扣,严重影响涂料的使用寿命.
涂膜的表面缺陷主要是凹陷、针孔、以及边角的缩边或厚边等现象.涂膜表面凹陷有两种情况,一种是圆形凹陷、一种六角多边型凹陷.涂膜表面出现的凹陷是由表面张力梯度造成的,由于涂料组成的变化和温度变化导致表面张力不均,流体由低表面张力处流向高表面张力处,结果在流体表面形成凹陷,也称为 Maragoni 效应,最终出现边缘隆起、中心下陷成圆形的缩孔,或边缘隆起、中心下陷为六边形槽的贝纳尔多旋涡.缩孔中心有低表面张力的物质存在,其与周围的涂料存在表面张力差,这个差值就是缩孔形成的动力,促使周围的液体流体向四周背离它(缩孔污源)而流开成凹陷-缩孔.
涂料在施工干燥过程中形成缩孔,有涂料本身的问题和基材清洁问题,由于涂料本身有低表面张力液滴的存在、或被涂饰表面因污染存在有低表面张力区,造成表面张力的不均匀, 涂料在表面张力差的作用下,由低表面张力处流向高表面张力处,结果形成一个个中心凹陷的孔洞-缩孔.我们将表面张力的不均匀归为缩孔形成的内因.其实涂料本身的一些性质, 如涂料粘度、触变性、涂料干燥速度以及涂膜厚度等,能加剧或减弱涂料流体的流动能力, 从而会加剧或减弱缩孔的程度,我们将这些因素归为缩孔的外因.内因是缩孔的必然条件,外因可以适当控制或加剧缩孔的程度.
涂料施工后,干燥成膜过程中,表面溶剂挥发,表面聚合物的浓度增高,涂料粘度增高,都会导致表面张力和表面密度超过本体,形成凹陷.总的来说,较厚涂膜(> 4 mm)的液体涂层,主要是密度梯度驱使流动,较薄的液体涂层是表面张力梯度控制流动,形成一个个缩孔.
消泡剂的影响乳胶漆中使用了乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂等,原料中含有表面活性物质或表面活性剂,容易生成气泡.泡沫阻碍颜填料分散、降低设备利用率、延长生产周期,严重的带来涂膜缺陷、针孔和缩孔.涂料生产好后第二次使用,施工工具带进空气,涂料润湿基材置换出基材空隙中的空气,这些空气在表面活性物质的作用下成为气泡,因此要使用消 泡剂消除这些气泡.消泡剂的表面张力应小于消泡液体的表面张力,在消泡体系中溶解度尽 量小,有良好的分散性.不能与体系中其它物质反应,不影响颜填料及乳液的稳定性,有很强的扩散能力,不能影响涂料的性能.消泡剂选择最重要的是干膜的性能选择.
为保护涂料生产和施工的正常,使用消泡剂,从涂料成分与性能关系分析,虽然消泡剂对涂料及涂膜性能的影响很小,但它是一种表面活性剂,表面张力低于涂料体系,通常其 HLB 值在 3 左右,它不溶解于涂料体系,但可以微小液滴形式分散在涂料体系中,其最佳液滴的直径大小就是气泡壁的壁厚.消泡剂液滴过大或过小都会影响到涂料的性能,消泡剂液滴过小(消泡剂过度分散)消弱了消泡性能；过大,则涂料体系中有表面张力低于本体涂料的液滴存在,导致涂膜缩孔现象.因此,有关消泡剂引起的缩孔主要是消泡剂本身存在相容性欠佳,或分散性欠佳,消泡剂在涂料体系中分散的颗粒过大,或消泡活性物质容易聚集成较大的消泡剂微滴.选用醋丙、醋叔和苯丙乳液制备三个 PVC ~ 40%的有光涂料,光泽在20 ~ 45% (苯丙光泽 20%),选用三种不同的消泡剂：含少量硅矿油的 Foamaster NXZ、分散性较好的 Foamaster 111 以及分子级消泡剂 FoamStar A10.从表 1 结果看,普通消泡剂不具备光泽潜力,容易产生缩孔,分子级的消泡剂 FoamStar A10 相容性最好,可明显减少漆膜缩孔.


聚合物 Tg 后, 分子链节运动变得容易,链节间距离加宽,结构气孔变大,通透性加强.由于涂料本身存在表面张力不均匀的小分相,或基材被污染等问题,导致涂料施工过程中涂料对基材润湿不良,结果涂膜表面出现针孔和缩孔.针孔的尺寸在 10-3 ~ 10-1 mm,缩孔尺寸大小能达几毫米甚至几十毫米.缩孔很容易透过液体水,在毛细作用下针孔成为水流通的通道.
针孔和缩孔的存在不仅影响涂膜的外观,涂装验收难以通过,更严重的是影响涂漠的防水渗透功能,缩孔的存在,降低涂膜的封密性,水进出涂膜变得更容易.涂膜通透性加强,水分的渗透最终会导致墙体湿度增加、室内潮湿、滋生霉菌,涂膜变色,起泡、脱落、泛碱, 涂膜加速老化等. 4.涂膜缩孔的影响因素
4.1.消泡剂的影响乳胶漆中使用了乳液、润湿剂、分散剂、消泡剂、增稠剂等,原料中含有表面活性物质或表面活性剂,容易生成气泡.泡沫阻碍颜填料分散、降低设备利用率、延长生产周期,严重的带来涂膜缺陷、针孔和缩孔.涂料生产好后第二次使用,施工工具带进空气,涂料润湿基材置换出基材空隙中的空气,这些空气在表面活性物质的作用下成为气泡,因此要使用消 泡剂消除这些气泡.消泡剂的表面张力应小于消泡液体的表面张力,在消泡体系中溶解度尽 量小,有良好的分散性.不能与体系中其它物质反应,不影响颜填料及乳液的稳定性,有很强的扩散能力,不能影响涂料的性能.消泡剂选择最重要的是干膜的性能选择.
为保护涂料生产和施工的正常,使用消泡剂,从涂料成分与性能关系分析,虽然消泡剂对涂料及涂膜性能的影响很小,但它是一种表面活性剂,表面张力低于涂料体系,通常其 HLB 值在 3 左右,它不溶解于涂料体系,但可以微小液滴形式分散在涂料体系中,其最佳液滴的直径大小就是气泡壁的壁厚.消泡剂液滴过大或过小都会影响到涂料的性能,消泡剂液滴过小(消泡剂过度分散)消弱了消泡性能；过大,则涂料体系中有表面张力低于本体涂料的液滴存在,导致涂膜缩孔现象.因此,有关消泡剂引起的缩孔主要是消泡剂本身存在相容性欠佳,或分散性欠佳,消泡剂在涂料体系中分散的颗粒过大,或消泡活性物质容易聚集成较大的消泡剂微滴.选用醋丙、醋叔和苯丙乳液制备三个 PVC ~ 40%的有光涂料,光泽在20 ~ 45% (苯丙光泽 20%),选用三种不同的消泡剂：含少量硅矿油的 Foamaster NXZ、分散性较好的 Foamaster 111 以及分子级消泡剂 FoamStar A10.从表 1 结果看,普通消泡剂不具备光泽潜力,容易产生缩孔,分子级的消泡剂 FoamStar A10 相容性最好,可明显减少漆膜缩孔.
表 1 亲水涂料体系中消泡剂缩孔比较
注：涂料体系：乳液 = 40%,粉体 = 39%,PVC ~ 40%的涂料,玻璃板基材,湿涂膜厚度 100 μm；缩孔定级：5 – 没有缩孔,1 – 膜严重缩孔.