鐘萍 *，鐘銀花，袁興

（1.廣東科富科技股份有限公司，廣東 佛山 528200；2.湖南工程學院化學化工學院，湖南 湘潭 411104）

近年來，隨著我國建筑涂料工業(yè)的迅速發(fā)展，各種高性能建筑防腐涂料的需求不斷增長，納米材料和納米技術在建筑涂料中的應用為開發(fā)高檔次建筑防腐涂料提供了一條新的途徑。環(huán)氧樹脂性能優(yōu)異，是目前應用數(shù)量最多、范圍最廣的防腐涂料用樹脂，但是以環(huán)氧樹脂為成膜基料的涂層內應力大、質地硬脆，耐開裂性、抗沖擊性、耐濕熱性差，必須對環(huán)氧樹脂進行改性。納米粒子表面非配對原子多，與聚合物發(fā)生物理或化學結合的可能性大，加到環(huán)氧樹脂中，可得到有機–無機雜化改性環(huán)氧樹脂，增加涂料的韌性和延展性，使涂層的附著力大幅度提高，耐開裂性和抗沖擊性成倍增強；使孔隙率大幅度降低，防滲透性、屏蔽性能成倍增加，因而極大地提高了涂膜的防腐性能。經納米粒子改性后的環(huán)氧涂料性能優(yōu)異，符合日益增大的高性能建筑防腐涂料的市場需求，具有廣闊的發(fā)展前景。

建筑護欄的表面防護涂層要達到長期使用而不產生涂層變色、褪色、無光澤、開裂、脫落、銹蝕等影響美觀的現(xiàn)象，必須通過完整的涂料體系與施工方案來解決。本文以具有良好防腐性能的納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂底漆和耐紫外老化性能優(yōu)良的丙烯酸聚氨酯面漆配套使用，通過對涂料施工技術進行設計以及各施工環(huán)節(jié)的施工質量控制，達到對建筑護欄的長效防護和美觀設計的目的。

1 納米二氧化硅改性環(huán)氧底漆的性能

使用粒度小于100 nm 的納米級SiO2粒子對環(huán)氧樹脂進行改性，因納米粒子粒徑很小，具有獨特的表面效應、體積效應和量子效應，從而表現(xiàn)出常規(guī)填料所不具備的改性效果：SiO2粒子表面存在著不飽和殘鍵和不同鍵合狀態(tài)的羥基，可與環(huán)氧樹脂上的羥基發(fā)生脫水縮合，從而在樹脂中引入Si─O 柔性鏈段和富有彈性的網(wǎng)狀硅氧四面體結構，形成無機–有機雜化復合結構；無機相與有機相在納米范圍內結合，于兩相界面上有著或強或弱的各種物理和化學鍵合作用，形成致密的聚合物網(wǎng)絡。同時，納米粒子均勻分布在顏填料顆粒和樹脂之間，納米粉體的高表面能可以有效地改善樹脂與顏料顆粒之間的界面結合力，使孔隙率大幅度降低。采用納米SiO2改性后的環(huán)氧樹脂制備的涂料具有許多優(yōu)異的性能：

(1)施工性能好，流平、防流掛性能優(yōu)異；

(2)對聚氨酯面漆、氟碳面漆都有良好的適應性；

(3)可直接涂飾于處理好的鋼鐵、鋁等底材上，結合力顯著增強且有較好的耐久性；

(4)涂膜具有優(yōu)良的柔韌性、抗沖擊性、耐刮擦和耐開裂性能；

(5)漆膜更加致密，抗腐蝕介質滲透的能力大大增強，涂膜耐鹽水浸泡、耐鹽霧、耐酸堿等性能均遠高于傳統(tǒng)環(huán)氧漆。

本文使用廣東科富科技股份有限公司商品化的納米改性環(huán)氧底漆，性能如表1 所示。

表1 納米二氧化硅改性環(huán)氧底漆主要性能指標Table 1 Main performance indexes of nano-SiO2modified epoxy primer

2 建筑護欄防護施工工藝

2.1 施工工藝流程

底材前處理─噴涂二氧化硅改性環(huán)氧底漆─刮涂原子灰、填補表面凹凸部位─噴涂丙烯酸聚氨酯面漆─修補。

2.2 工藝說明

2.2.1 底材前處理

護欄主體一般為鋼構件，有些配件需使用鋁構件。要保證涂料工程的施工質量，使其經久耐用，必須對底材進行有效的前處理。底材前處理的好壞直接影響底漆的附著力、防腐效果和使用壽命。底材前處理包括以下工藝：

(1)除灰。用干燥的高壓氣徹底清除底材表面的灰塵、雜質，為下一步清潔工序做好充分的準備。

(2)清潔。采用除油劑清除底材內外表面油污、脫膜劑、蠟及其他雜物，使表面清潔干凈、無銹跡。用手或干凈棉布擦試檢驗，確保工件表面清潔到位。嚴禁除油劑回收再使用。

(3)打磨。對于清潔處理過的無銹跡、清潔的表面，使用砂紙打磨。鋁構件用180 目、鋼構件用80 目干磨砂紙進行機械打磨，確保打磨到位，不可漏磨，打磨至呈現(xiàn)金屬材料表面的光澤；去除底材表面留有的排列規(guī)則的砂紙痕，否則會影響底漆附著力；結構復雜部位及邊緣處要用手工及輔助工具打磨到位，不可漏磨。

(4)除灰除油。再次使用氣管吹除底材表面灰塵及其他雜質。然后使用除油劑將底材表面徹底清潔，并用濕布和干布配合清潔擦干，不可讓除油劑留在工件上自行干燥，否則會影響底漆附著。

2.2.2 噴涂二氧化硅改性環(huán)氧底漆

底漆直接噴涂在經表面處理的施工基材表面。選擇合適的底漆不但可有效增加基材、原子灰、面漆各層之間的附著力，防止基材氧化腐蝕，而且對面漆的耐久性、美觀性具有很大影響，改性環(huán)氧底漆不但保留了環(huán)氧漆附著力強、堅韌耐久等優(yōu)點，而且更具有良好的機械強度、韌性以及良好的防滲透性、耐蝕性、耐水性等優(yōu)點。

(1)配漆。將改性環(huán)氧底漆和固化劑以及稀釋劑按比例在調漆桶內配漆。使用200 目篩網(wǎng)過濾掉容易堵塞噴槍以及影響涂層表面質量的顆粒物，調節(jié)涂料施工黏度在16～18 s 之間(涂–4 杯)，配好的環(huán)氧底漆在25°C 下使用時限為4 h。不同溫度使用不同干燥速度的稀釋劑。

(2)噴涂。使用噴槍噴涂30～40 μm 的濕膜。噴涂前對噴槍進行檢查和調整，保證噴杯上氣孔無堵塞、密封圈無滲漏等現(xiàn)象，調整噴槍壓力、口徑等參數(shù)：噴槍口徑，上壺1.7 mm、下壺2.0 mm；空氣壓力3～4 bar。若需要噴涂得比較細膩，可用口徑1.5～1.6 mm的噴槍。

(3)閃干。閃干時間5～8 min。

(4)干燥?；臏囟冗_到80°C 開始計時，在此溫度下烘干20～30 min，才可進行下一步工序。

2.2.3 刮涂膩子層

在選材上要求膩子層能很好地與底漆層和面漆層牢固結合，且要涂刮性能、耐溫變性能和透氣性好，強度高及耐水。

(1)刮涂。工件表面大面積刮涂膩子層，填補底材凹坑、針/縮孔、裂紋和小焊縫等缺陷，滿足面漆前底材表面平整、光滑的要求。原子灰(由不飽和聚酯樹脂、顏料、防沉降材料、助劑等組成)與固化劑按比例調勻，25°C 干燥時間為5～7 min，連續(xù)刮涂原子灰2～4 遍，盡量做到膩子層不過厚，刮涂遍數(shù)不過多，以補平缺陷為準。涂刮時若有氣泡滲入，必須用刮刀徹底刮平。確保刮涂后表面邊角清晰、細膩光滑、無大缺陷。

(2)干燥。膩子層干燥可以采用烘烤(50°C，20～30 min)或自干(25°C，1～2 h)，干燥后方可打磨。

(3)打磨。打磨膩子層/底漆層使用的工具包括手工墊板、干磨裝置(0.7 mm 干磨機)、P80/P180 干磨砂紙。不建議濕磨，一般采用干磨打磨膩子層/底漆層到平整。用手摸膩子層，檢查有無凹凸不平、針孔，然后局部填補原子灰，再干燥打磨。做到修補一遍再檢查一遍，直至打磨到表面平整光滑、邊角清晰，才能進行下道工序。

(4)清潔。先用壓縮空氣清潔除塵，再對局部金屬表面除油。使用除油劑徹底擦抹工件表面并馬上擦干，不可讓除油劑留在工件上自行干燥，否則會產生不良的后果。

2.2.4 噴涂丙烯酸聚氨酯面漆

面漆是整個防護涂料體系的第一道關口，面漆要求具有防護和裝飾的雙重作用。特別是在酒店等高檔場所，涂料體系中面漆的裝飾效果非常重要。本文采用丙烯酸聚氨酯面漆，其漆膜裝飾性能好，保光、保色性能優(yōu)良，耐候性能優(yōu)異、耐化學品性能好，具有高附著力、良好的機械性能等優(yōu)點。

(1)調配面漆。丙烯酸聚氨酯素色漆與固化劑、稀釋劑調配，使產品充分混合，25°C 下使用時限為4 h，配合施工溫度選擇合適的固化劑與稀釋劑，調節(jié)黏度至16～18 s(25°C，涂–4 杯)，使用比例尺調配。

(2)噴涂面漆。第1 遍噴涂20～30 μm 濕膜，閃干10 min 左右，防止涂層流掛、失光；再進行第2 遍噴涂20～30 μm 濕膜。噴涂遍數(shù)視顏色情況而定。噴涂要均勻，無漏噴、無流掛，正確的噴涂方法可以保證漆膜厚度、耐久性及光澤度。噴涂參數(shù)：噴槍口徑，上壺1.7～1.8 mm，下壺2.0 mm；空氣壓力3～4 bar。

(3)流平。流平時間10～15 min，讓表面溶劑有一定的揮發(fā)時間。

(4)干燥。烘烤溫度80°C，時間40 min，使漆膜充分干燥。

2.2.5 修補

用砂紙打磨干磨受損部位，令周邊位置成羽狀邊緣，進行除灰除油。工件若需補土的地方應填補原子灰，干燥后打磨，再噴涂面漆找平。

3 涂層體系性能及應用效果

結合在建筑護欄表面的防護施工工藝和技術，對納米SiO2改性環(huán)氧底漆和丙烯酸聚氨酯面漆涂層體系的相關性能進行了測試和評估，結果如表2 所示。該涂層體系具有較好的抗沖擊性能、柔韌性以及附著力，耐鹽霧及耐老化性能優(yōu)良，應用在高檔建筑場所的護欄防護，能滿足各項性能的檢驗要求和使用要求。

表2 納米SiO2改性環(huán)氧主底要漆性和能丙指烯標酸聚氨酯面漆涂層體系的Table 2 Main performance indices of the coating system composed of nano-SiO2modified epoxy primer and acrylic polyurethane topcoat

納米改性環(huán)氧底漆和丙烯酸聚氨酯面漆配套體系在海南某高級酒店護欄表面的防護施工效果及投入使用一年后的效果如圖1 所示。投入使用一年后，涂層基本無變化，未發(fā)生失光、變色、斑點、裂痕、脫落、銹蝕等現(xiàn)象，顯示了非常優(yōu)異的防護性能和裝飾性能。

4 結語

圖1 納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂底漆及其與丙烯酸聚氨酯面漆涂層體系應用1 a 后的效果Figure 1 Photos showing the sprayed nano-SiO2modified epoxy resin primer and the coating system consisting of the nano-SiO2modified epoxy resin primer and acrylic polyurethane topcoat after application for one year

納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂底漆性能優(yōu)良，與丙烯酸聚氨酯面漆配套性好，該涂層體系在海南某高級酒店護欄上應用一年后表明，對底材前處理，底漆噴涂和干燥，膩子涂刮和打磨，面漆噴涂等施工環(huán)節(jié)進行有效設計和管控，可以更好地發(fā)揮底漆、膩子、面漆各自的優(yōu)勢，得到集裝飾性、防腐蝕性和耐久性于一體的高性能涂層。

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