2023-05-11
 
建筑铝模板用粉末涂料的研究
2023年05月11日   阅读量:869

0 引言

随着政府和社会对环境、安全、能源等问题的越来越重视,粉末涂料、高固体分涂料、水性涂料、光固化涂料等环保型涂料已经成为涂料行业发展的趋势。目前建筑铝膜板在现代化建筑中,广泛应用于建筑修建工程中。施工商为了成本控制,需反复使用铝模板,直至整栋建筑完工后,铝膜板再回收处理涂料在线coatingol.com


为了保护铝模板和提高单个工程中铝模板的使用次数,少部分表面喷涂粉末涂料,但目前铝模板市场上使用的粉末涂料性能不佳,存在硬度差、不耐水、不耐腐蚀、表面不光滑、混凝土粘附难清理等问题,因此其对铝模板的保护作用和脱模效果十分有限,使用2-3次,涂层就会脱落。大部分铝模板为了更好地脱模,使用前需要在涂层表面刷一层脱模剂,防止其粘膜。铝模板脱模剂目前主要是水性或油性的液态涂膜剂,但其需多次涂刷和成膜时间需要5-8h,且对涂刷条件要求极高(在涂刷过程中需要注意厚度和均匀性,且保持被涂刷的板面的高度处于水平状态,否则脱膜剂易流坠),故受到施工空间小和交叉作业的限制,其成膜效果难以保证。并且大量使用脱模剂除了影响工程进度之外,还会对现场施工人员的健康产生一定的危害。


本文研制一种能够用于建筑铝模板粉末涂料,不仅满足铝模板防护的特殊要求(高耐碱性、高耐水性、高硬度、高耐磨性等),还有易脱模的特点,从而在使用过程中可以避免刷涂脱模剂,极大提高工程的进度和保证现场施工人员的个人健康。


1 试验部分

按设计配方称取各组分,万能中药粉碎机充分预混合完毕后通过双螺杆挤出机在设定温度下进行熔融挤出,挤出片料经冷却、粉碎、过筛、静电喷涂、热固化成膜,最后对涂膜进行性能测试。


2 结果与讨论

从铝模板的应用领域和使用环境可以了解,其涂装使用的涂料必须具备一定耐候性,避免其在户外暴晒时涂层粉化;同时也需要具备高耐碱性和高耐水性,防止浇注混凝土后腐蚀铝模板,从而降低混凝土表面的平整度和铝模板的使用寿命;混凝土内有大量的沙子和石子,浇筑过程中容易刮伤和冲击涂层表面导致涂层受损,影响其防护作用和脱模效果,因此涂层必须具备高硬度和高耐磨性;另外为了可以提高脱模效果,涂层表面需要具备低表面张力、疏水性强的特点,才能保证脱模时,混凝土难附着在涂层表面,简单清洁后就能重新使用。建筑铝模板用粉末涂料性能表征见表1。

表1 建筑铝模板用粉末涂料性能表征

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考虑到铝模板用粉末涂料的使用环境,应该具备一定的耐候性能和极高的耐碱性,而目前耐候性体系主要有丙烯酸体系、聚酯体系、聚氨酯体系。而相比丙烯酸体系,聚酯体系和聚氨酯体系固化后含有大量的酯基,而酯基遇碱容易分解,因此聚酯体系和聚氨酯体系的耐碱性能相比较差,因此本文优先考虑了丙烯酸体系。丙烯酸粉末涂料不仅具有极佳的耐候性能,同时耐碱性极好,而且涂层表面张力小,故混凝土砂浆脱模效果也较好。


2.1 不同丙烯酸成膜体系对粉末涂层性能的影响

丙烯酸粉末涂料品种较多,但从贮存稳定性和涂膜的综合性能来考虑,工业化的耐候性丙烯酸粉末涂料主要是缩水甘油基丙烯酸树脂用多元羧酸固化体系和羟基丙烯酸树脂用封闭型多异氰酸酯固化体系。本文考察几种耐候性丙烯酸成膜体系,结果如表2所示。


表2 不同耐候性丙烯酸成膜体系涂层性能

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从表2结果可以看出,不同丙烯酸体系耐碱性能和耐候性能均极佳。缩水甘油基丙烯酸树脂用多元酸固化体系相比于另外两个固化体系,其冲击性能和硬度较差。缩水甘油基丙烯酸树脂用羧基聚酯树脂固化体系和羟基丙烯酸树脂用封闭型多异氰酸酯固化体系性能较为接近。考虑到封闭型多异氰酸酯成本较高以及其在固化过程中释放封闭剂造成环境污染的因素,本文最终选择了缩水甘油基丙烯酸树脂用羧基聚酯树脂固化体系,但为了能适当提高成膜物的交联密度,进一步拼用少量十二碳酸二羧酸得到均匀固化涂膜。


2.2 树脂对粉末涂层性能的影响

因建筑铝模板涂装用粉末涂料需要具备高耐碱性、高耐水性、高硬度、高冲击性能等,因此选择的缩水甘油基丙烯酸树脂和羧基聚酯树脂需要具备良好的性能,本文考察几种缩水甘油基丙烯酸树脂和羧基聚酯树脂,结果见表3和表4。


表3 不同缩水甘油基丙烯酸树脂制备的涂层性能

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表4 不同羧基聚酯树脂制备的涂层性能

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从表3和表4的结果可以看出,选择玻璃化转变温度高和官能度高的缩水甘油基丙烯酸树脂和羧基聚酯树脂,可以明显提高涂膜的硬度,但树脂玻璃化温度高会导致涂层脆性增大,附着力和冲击性能会有一定程度下降,因此综合,最后选择了缩水甘油基丙烯酸树脂B和羧基聚酯树脂a。


2.3 填料对粉末涂层性能的影响

在粉末涂料中,添加合适的填料可以提高涂膜的硬度、耐划伤性、耐磨性等物理性能,因此本文考察几种填料,结果见表5。


表5 不同填料的粉末涂料性能

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从上表可以看出,添加硫酸钡对涂膜的硬度没有明显提高,添加碳化硅微粉和多孔粉石英可以明显提高硬度,但碳化硅微粉对冲击性能有一定的影响,而多孔粉石英对冲击则没有降低涂层的冲击性能,主要是多孔粉石英表面含有一定数量的羟基,作为极性官能团,用于粉末涂料中有助于提高涂膜的附着力和粘结性,同时多孔粉石英含有二氧化锆,其性质稳定,硬度高,加上多孔粉石英的多孔结构使得涂层具有硬度好的特性,又有抗冲击的性能。


2.4 助剂对粉末涂层性能的影响

为了提高粉末涂料涂层混凝土的脱模效果,需要降低涂膜表面的表面张力,表面张力越小,混凝土砂浆越难附着在表面,浇筑成型后容易清洁,不容易造成涂层脱落或者开裂。常用的流平剂都具有降低表面张力的功能,但有机硅改性丙烯酸酯聚合物流平剂比不改性丙烯酸酯聚合物流平剂降低表面张力的功能更显著,通过试验测试后,添加有机硅改性丙烯酸酯聚合物流平剂可以更好提高涂膜的脱模效果,次数从原本30次提高到40次以上脱模涂层才开始脱落。


同时添加聚四氟乙烯蜡可以明显提高涂膜硬度和抗划伤能力,同时也能提高涂膜的脱模效果,添加量为配方总量的0.4%最为合适。


2.5 技术水平

通过对体系、树脂、助剂等各组分的研究,成功研制出一种高性能建筑铝模板用粉末涂料,其性能明显优于市场上普通建筑铝模板用粉末涂料,对比结果见表6。另外高性能建筑铝模板用粉末涂料在进行40次循环混凝土脱模试验后,涂层表面并未出现大面积腐蚀现象,表面平整度较高,涂膜的硬度和附着力仍具有较优异的表现,涂膜和混凝土出现了分离脱落现象,说明其耐混凝土效果较为优异。测试方法和测试结果分别见图1和图2。


表6 建筑铝模板用粉末涂料性能对比结果

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图1 混凝土脱模测试过程(左上为铝模板部分展示图,左下为模拟铝模板灌注混凝土过程,右下为混凝土成型效果,右上为混凝土脱模过程)


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图2 高性能铝模板粉末涂料40次后混凝土脱模测试结果


3 结 语

本文通过选择了玻璃化温度高、官能度高的缩水甘油基丙烯酸树脂和羧基聚酯树脂交联固化,同时搭配多孔粉石英填料、含硅流平剂、增硬蜡粉等方式制备出一种建筑铝模板用粉末涂料,其具备高耐碱性、高硬度、高耐磨性和易脱膜的性能。


本文研究的铝模板用粉末涂料解决了普通涂料涂层因性能不佳导致对铝模板的保护作用不佳和脱模效果差的问题,促进了国内铝模板粉末涂料制造与涂装技术的进步。


作者 | 戴碧珍,史中平,吴鹏洲,等

(擎天材料科技有限公司,广东东莞523980)


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