内墙无机建筑涂料的检测与性能探析

内墙无机建筑涂料的检测与性能探析

窦艳伟 于雷明

临朐正信工程质量检测有限公司 山东 潍坊 262600

摘要：检测内墙无机建筑涂料的物理性能，水蒸气渗透性，有害物质含量和其他性能，并使用红外光谱，有机物含量和其他分析方法来解释产品性能的差异，当前的国内的内墙无机建筑涂料具有多种有机含量，本文探讨了内墙无机建筑涂料的检测与性能，希望对相关行业有所帮助。

关键词：内墙无机建筑；涂料的检测；性能探析

由于使用低VOC乳液和添加剂，合成树脂乳液的内墙涂料中挥发性有机化合物（VOC），甲醛，苯和重金属的含量非常低。当前，它是水性内墙涂料最重要的类型。为了追求更高的功能性和环保性，目前市场上还有几种新型的无机涂料，包括无机干粉涂料，液态硅藻泥和内墙无机建筑涂料。内墙的无机建筑涂料使用碱金属硅酸盐或硅溶胶作为主要粘合剂，具有特殊的性能，如透气性，抗污染性，耐霉菌性和不燃性，以及良好的环保性能。通过将一部分乳液加入碱金属硅酸盐或硅溶胶中以形成复合涂层，可以改善内墙建筑涂料的脆性，提高涂料的强度并提高涂料的耐洗刷性。在解决了储存稳定性，细度，耐洗刷性，粉末掉落甚至起泡的技术问题之后，越来越多的消费者青睐于内墙无机建筑涂料。在本文中，我们测试了建筑内墙涂料的物理性能，水蒸气透过率和有害物质含量，并使用红外光谱，有机物含量和其他方法来分析每种产品的性能的不同，得出了目前我国无机建筑涂料中有机物的建议掺量。

1. 实验原料和设备

首先是实验材料，是八种内墙无机建筑涂料，分别为WJ-1，WJ-7，WJ-8，WJ-11，WJ-12，WJ-14，WJ-15，WJ-17。其次实验方法与设备，根据《外墙无机建筑涂料》（JG/T26-2002）测试了部分物理性能，如耐洗刷性和耐水性，低温、热贮存稳定性。利用标准JG/T309-2011规定的试验杯来测定涂料的水蒸气透过率。依据《室内装饰材料 内墙涂料中有害物质限量》（GB18582-2008）测定涂料中有害物质含量。其中，挥发性有机化合物含量（VOC）的测定所用设备为GC112N型气相色谱仪。测定红外光谱所用仪器Nicolet 600鲍里斯特红外光谱仪，扫描范围为4000-400 cm^-1，分辨率为4 cm^-1。将少许待测涂料涂抹到KBr片并保持恒温恒湿，每隔一段时间进行红外光谱测定。使用TGADSCI同步热分析仪测试热重量分析，氮气气氛测试的温度范围是室温至900°C。

2. 结果与讨论

1. 物理性能和水蒸气透过率分析

表1显示了八种内墙无机建筑涂料的3次低温贮存稳定性、30d热贮存稳定性，耐洗刷性，耐水性和水蒸气透过率的测试结果。其中低温贮存稳定性只有两种涂料有凝聚现象出现，八种产品的热贮存稳定性均经符合要求。除达到2000次的WJ-7以外，其他产品的耐洗刷性均超过10000次，这表明内墙无机建筑涂料具有优异的耐洗刷性。WJ-1样品存在一个问题，即耐水性试验后涂膜膨胀起泡，可能是由于这种涂料添加的乳液不耐水。耐水性试验除了WJ-8样品的外，WJ-7，WJ-11，WJ-12，WJ-14，WJ-17五个样品均显示轻微的掉粉，WJ-15出现严重掉粉。这是因为用于内墙的无机建筑涂料的制造商过度追求建筑涂料的环保性能，所添加的乳液含量不是太高，因此该涂料的涂漆膜强较低并且会有轻微的掉粉现象。如果乳液掺量极低，则粉末会严重脱落。八种内墙无机建筑涂料的水蒸气透过率均大于1500g/（m²·d）。合成树乳液的内墙涂料的水蒸气透过率通常小于（个别PVC特别高的除外）1000 g /（m²·d），而PVC特别高的合成树脂乳液的内墙涂料耐洗刷性一般都很差。内墙无机建筑涂料不仅可确保高透气性而且不降低耐洗刷性，而耐洗刷性由其物理结构和化学组成决定，并体现出与合成树脂乳液外墙涂料相比的优势。

2. 有害物质含量分析

表2显示了八种内墙无机建筑涂料中有害物质含量的测试结果，这八种样品均符合国家标准要求，有害物质含量远低于国家标准要求。 它比普通合成树脂乳液的内墙涂料更环保。其中，WJ-1，WJ-8和WJ-14的VOC含量在8个样品中相对较高，表明这3个样品的乳液掺量略高。乳液含量越高，涂膜的孔隙率越低，水蒸气渗透率越低，因此，三个样品的水蒸气渗透率也是八个样品中最低的。

（三）红外光谱分析

对内墙无机建筑涂料红外光谱的分析可分为三组，每个峰的高度与每种组分的相对含量成正比。在第一组中，3442 cm^-1的宽峰是O-H拉伸峰，2961，2924和2869 cm^-1是C-H拉伸峰，1732 cm^-1是非常强的C = O拉伸峰。这表明无机建筑涂料包含一定量的聚酯。在第二组中，1629 cm^-1是Si-O-H的氢键伸缩振动峰，而1052cm^-1是非常强的Si-O-Si振动峰，这是碱金属硅酸盐或硅溶胶红外峰。在第三组中，CaCO

₃的反对称伸缩振动峰为1435cm^-1，面外弯曲振动峰为873 cm^-1。这表明CaCO₃是用于内墙无机建筑涂料的最常用填料。八种内墙无机建筑涂料的红外光谱基本相同。这表明，当前市场上用于内墙的无机建筑涂料的组成和含量差不多，即配方基本相同。主要成分是碱金属硅酸盐或硅溶胶作为主要成膜物，掺加乳液，一定量的CaCO₃和其他无机填料。

（四）有机物含量分析

有机物含量应为涂层中VOC含量与聚合物有机化合物含量的总和。在计算中，密度按1.3g/cm³计算，未检出的VOC成分按限制值计算。高分子有机化合物的含量由270至530°C的热失重率计算得出。从计算结果可以看出，由不同厂家生产的内墙无机建筑涂料的有机含量差异很大。 WJ-1和WJ-8的有机含量达到12％-13％，W-11和WJ-15的有机含量仅为2％至3％，WJ-1和WJ-8达到最高有机含量，这恰好对应于最高的VOC含量。 WJ-11和WJ-15具有最低的有机含量，准确地对应于它们的最差耐的水性和最高的水蒸气透过率。因此，可以得出结论，有机含量或乳液含量水平在内墙无机建筑涂料的最终性能中起着重要作用。因此，为了平衡物理性能和环保性能，有机含量不应太高或太低。目前，我国内墙无机建筑涂料的有机掺量应为8％以下，但必须为2.5％以上。

结语:综上所述，本文测定了内墙无机建筑涂料的物理性能，水蒸气透过性能以及有害物质的含量，内墙无机建筑涂料的组成，通过气相色谱法以及热失重分析获得建筑涂料中的有机物掺量。有机含量或乳液含量对内墙无机建筑涂料的最终性能起重要作用。根据实验结果，目前我国内墙无机建筑涂料的有机物掺量应为8％以下，且在2.5％以上。

参考文献：

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