姜廣明，馬海旭，梁 楊，王連盛，王志霞，胡 水

（1.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013；2.北京化工大學(xué)，北京 100029）

0 引 言

由于低 VOC 乳液和助劑的使用，合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、甲醛、苯系物以及重金屬的含量都非常低，它是目前最主要的水性內(nèi)墻涂料品種。為了追求更高的環(huán)保性和更豐富的功能性，目前市場(chǎng)上也推出了一些新的品種的無(wú)機(jī)涂料，如無(wú)機(jī)干粉涂料、液態(tài)硅藻泥涂料和內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料等。以堿金屬硅酸鹽［1］和硅溶膠［2］為主要粘接劑的內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料，具有透氣性、吸濕性、防霉菌滋生和不燃等特殊性能［3］。通過(guò)在堿金屬硅酸鹽［4-5］或者硅溶膠［6-7］中加入部分的乳液組成復(fù)合涂料，可以改善內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的脆性，增強(qiáng)漆膜的強(qiáng)度，提高涂料的耐洗刷性。在解決了貯存穩(wěn)定性、細(xì)度、耐洗刷性、掉粉甚至脫落和豐滿度等技術(shù)難題后，內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料被越來(lái)越多的消費(fèi)者所青睞。

本文檢測(cè)了內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的物理性能、水蒸氣透過(guò)率、有害物質(zhì)含量等性能，利用紅外光譜、有機(jī)物含量等分析手段解釋了各產(chǎn)品的性能差別，給出了國(guó)內(nèi)目前的內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有機(jī)物含量的范圍。

1 實(shí)驗(yàn)原料和設(shè)備

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

選取 6 個(gè)無(wú)機(jī)建筑涂料企業(yè)生產(chǎn)的 8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料，分別編號(hào)為 WJ-1，WJ-7，WJ-8，WJ-11，WJ-12，WJ-14，WJ-15 和 WJ-17。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備

物理性能，如低溫貯存穩(wěn)定性、熱貯存穩(wěn)定性、耐洗刷性、耐水性等的檢測(cè)依據(jù) JG/T 26－2002《外墻無(wú)機(jī)建筑涂料》。

水蒸氣透過(guò)率使用水蒸氣透濕杯測(cè)試，水蒸氣透過(guò)率的檢測(cè)依據(jù) JG/T 309－2011《外墻涂料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定及分級(jí)》，在多孔 PE 板上刷涂 2 道后測(cè)試。

有害物質(zhì)含量的檢測(cè)依據(jù) GB 18582－2008《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》。其中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量使用 GC126 型氣相色譜儀測(cè)試。

紅外光譜使用 Nicolet 6700 傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)試，掃描范圍為 4000～400 cm-1，分辨率為 4 cm-1。將涂料晾干后粉碎，用 KBr 壓片后測(cè)試紅外光譜。

熱失重分析使用 TGA/DSC1 同步熱分析儀（型號(hào) STARe system）測(cè)試；氮?dú)鈿夥諟y(cè)試的溫度范圍為室溫 ～900℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 物理性能和水蒸氣透過(guò)率分析

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的低溫貯存穩(wěn)定性、熱貯存穩(wěn)定性、耐洗刷性、耐水性和水蒸氣透過(guò)率的檢測(cè)結(jié)果，如表1所示。

表1 內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的物理性能和水蒸氣透過(guò)率

低溫穩(wěn)定性有同一廠家的 2 個(gè)產(chǎn)品出現(xiàn)了凝聚的現(xiàn)象。8 個(gè)產(chǎn)品的熱貯存穩(wěn)定性 100 % 合格。耐洗刷性除了 WJ-7 達(dá)到 2000 次外，其他產(chǎn)品的耐洗刷次數(shù)都在10000 次以上，這說(shuō)明內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的耐洗刷性非常優(yōu)異。

WJ-1 樣品出現(xiàn)了耐水后漆膜起泡的問(wèn)題，這可能是因?yàn)槠渲屑尤氲娜橐翰荒退木壒省Ａ硗獬?WJ-8樣品耐水無(wú)異常外，WJ-7、WJ-11、WJ-12、WJ-14、WJ-17等 5 個(gè)樣品都出現(xiàn)輕微掉粉的現(xiàn)象，WJ-15 還出現(xiàn)了嚴(yán)重掉粉的問(wèn)題。這是因?yàn)閮?nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的生產(chǎn)企業(yè)過(guò)分地追求內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的環(huán)保性能，加入的乳液含量都不是很多，導(dǎo)致內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的漆膜強(qiáng)度不高，容易發(fā)生輕微的掉粉；當(dāng)乳液含量極低時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的掉粉。

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的水蒸氣透過(guò)率，都≥1500g/（m2·d）。除了個(gè)別 PVC 特別高的合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料外，合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料的水蒸氣透過(guò)率一般都＜1000g/（m2·d）；而 PVC 特別高的合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料的耐洗刷性通常都很差。內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料在保證高透氣性的同時(shí)，又不降低耐洗刷性。這是由其物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分共同決定的，體現(xiàn)了與合成樹(shù)脂乳液外墻涂料相比的優(yōu)勢(shì)。

2.2 有害物質(zhì)含量分析

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有害物質(zhì)含量的檢測(cè)結(jié)果，如表2所示。

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料樣品都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且有害物質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，比一般的合成樹(shù)脂乳液內(nèi)墻涂料更加環(huán)保。

其中 WJ-1、WJ-8、WJ-14 的 VOC 含量在 8 個(gè)樣品中比較高一些，說(shuō)明這 3 個(gè)樣品中加入的乳液含量略高一些。高一些乳液含量造成涂膜的孔隙少一些，水蒸氣透過(guò)率低一些，因此這 3 個(gè)樣品的水蒸氣透過(guò)率也是 8 個(gè)樣品中最低的。

表2 內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有害物質(zhì)含量

2.3 紅外光譜分析

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的紅外光譜，如圖1所示。

圖1 外墻無(wú)機(jī)建筑涂料的紅外光譜圖

內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的紅外光譜的解析可以分為 3 組，各個(gè)峰的高低與各組分的相對(duì)含量成比例。

第一組中，3438cm-1的寬峰是 O-H 伸縮振動(dòng)峰，2956、2927、2873 cm-1是 C-H 的伸縮振動(dòng)峰，1729 cm-1是非常強(qiáng)的 C=O 伸縮振動(dòng)峰。這說(shuō)明內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料中都含有一定的聚酯成分。第二組中，1629 cm-1是 Si-O-H 的氫鍵伸縮振動(dòng)峰，1055 cm-1是非常強(qiáng)的 Si-O-Si 振動(dòng)峰。這是堿金屬硅酸鹽或者硅溶膠的紅外峰。第三組中，1432cm-1和 876 cm-1是 CaCO3的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和面外彎曲振動(dòng)峰。這說(shuō)明 CaCO3是內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料中最常用填料。

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的紅外光譜，基本完全一致。這說(shuō)明目前市場(chǎng)的內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的成分與含量，也就是配方基本相同；主要成分都是乳液，堿金屬硅酸鹽或者硅溶膠，還有一定量的 CaCO3等無(wú)機(jī)填料。

2.4 有機(jī)物含量分析

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的熱失重曲線如圖2所示。

圖2 外墻無(wú)機(jī)建筑涂料的熱失重曲線

8 個(gè)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料在各溫度區(qū)間的熱失重率和殘余物率，如表3所示。

有機(jī)物含量應(yīng)該是涂料中的 VOC 的含量和高分子有機(jī)物化合物的含量的總和。計(jì)算時(shí) VOC 成分未檢出的以檢出限含量計(jì)算，涂料密度以 1.3g/cm3計(jì)算。高分子有機(jī)化合物的含量以熱失重分析在 270～530 ℃ 的熱失重率計(jì)算。經(jīng)計(jì)算出來(lái)的有機(jī)物含量如表3所示。

表3 外墻涂料在不同溫度區(qū)間的熱失重率和有機(jī)物含量

從表3 可以看出，各企業(yè)生產(chǎn)的內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料中的有機(jī)物含量差異比較大，其中 WJ-1 和 WJ-8 的有機(jī)物含量達(dá)到 12%～13%，而 WJ-11 和 WJ-15 的有機(jī)物含量?jī)H僅達(dá)到 2 %～3 %。WJ-1 和 WJ-8 的有機(jī)物含量最高，與其 VOC 含量最高完全對(duì)應(yīng)。WJ-11和WJ-15的有機(jī)物含量最低，與其耐水性最易掉粉，以及水蒸氣透過(guò)率最高完全對(duì)應(yīng)。

因此，可以得出結(jié)論：有機(jī)物含量，也就是乳液含量的高低，對(duì)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的最終性能起到了至關(guān)重要的作用。因此為了達(dá)到物理性能與環(huán)保性能的平衡，有機(jī)物含量既不能太高，也不能太低。目前國(guó)內(nèi)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有機(jī)物含量應(yīng)該是≤8 %，但是不宜低于2.5%。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑的物理性能、水蒸氣透過(guò)率和有害物質(zhì)含量等方面進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)紅外光譜分析了內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的組成，利用熱失重分析和氣相色譜測(cè)試得到了內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有機(jī)物含量；發(fā)現(xiàn)有機(jī)物含量對(duì)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的性能至關(guān)重要。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，目前國(guó)內(nèi)內(nèi)墻無(wú)機(jī)建筑涂料的有機(jī)物含量應(yīng)該是≤8 %，但是不宜低于2.5%。