摘要：介紹了外墻外保溫體系對(duì)涂料的要求。 硅樹(shù)脂涂料完美地將涂料的高透氣性，低吸水率和耐久性結(jié)合在一起，它是外墻外保溫體系最理想的涂層 。

　　　1 前言

　　隨著國(guó)家對(duì)能源問(wèn)題的重視，節(jié)能成為我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。在建設(shè)部有關(guān)民用建筑節(jié)能管理規(guī)定的頒布后，全國(guó)各地均制定了相應(yīng)的政策推廣外墻外保溫系統(tǒng)，目前外墻外保溫的市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。

　　在目前外墻外保溫裝飾面層中，使用最多的是建筑涂料，建筑涂料選擇正確與否，直接影響外保溫的效果和壽命。

　　2 外墻外保溫系統(tǒng)存在的涂裝問(wèn)題

　　根據(jù)調(diào)查目前多數(shù)已施工的外墻外保溫工程存在不同程度的涂裝問(wèn)題，其中一個(gè)突出的問(wèn)題就是起皮剝落現(xiàn)象。

　　從客戶那里得到的評(píng)論是高檔涂料容易出問(wèn)題，低檔涂料反而不出問(wèn)題。其主要指高檔涂料容易出現(xiàn)鼓泡、起皮剝落的現(xiàn)象，低檔涂料則不會(huì)。剝落主要出現(xiàn)在陽(yáng)光照射的地方，問(wèn)題主要出現(xiàn)在苯板接縫處。

　　通常所說(shuō)的高檔涂料，一般指乳液用量大，成本較高的涂料，如有光涂料，彈性涂料，金屬漆等。低檔涂料，一般是指乳液用量少，成本較便宜的涂料。

　　進(jìn)一步分析：高檔涂料一般顏料體積濃度較低，漆膜比較致密 ; 低檔涂料顏料體積濃度較高，漆膜比較多孔。高檔與低檔涂料的主要差別是空隙率不同，透氣性也不同。

　　原因分析，做過(guò)外保溫的建筑很容易在保溫層下面結(jié)露而產(chǎn)生液態(tài)水 . 加之外保溫體系如果施工不嚴(yán)格或材料本身原因，也很容易吸收雨水 .

　　天晴時(shí)，太陽(yáng)照曬的地方，墻面溫度升高，液態(tài)水受熱變成水蒸氣，水蒸氣體積膨脹，水蒸氣就會(huì)向四處擴(kuò)散。 因?yàn)楸桨逋笟庑暂^差，結(jié)露生成的水只能從最薄弱的地方 -- 苯板縫逃出 . 當(dāng)涂料不透氣時(shí)，剝落首先出現(xiàn)在苯板接縫處。

　　因此，涂料透氣性差是外保溫用涂料鼓泡、起皮剝落的主要原因 .

　　在外墻外保溫系統(tǒng)中應(yīng)用的一些低檔涂料，同樣也會(huì)出一些問(wèn)題，但不易出現(xiàn) 起皮剝落的問(wèn)題，其主要問(wèn)題是涂料泛堿、發(fā)花等問(wèn)題。

泛　　堿

　　原因分析：低檔涂料乳液用量少，孔隙率高，透氣性好，所以不會(huì)出現(xiàn)起皮剝落的現(xiàn)象。但其耐水性差，易泛堿，耐候性差，時(shí)間一長(zhǎng)，就容易褪色和粉化 . 其耐久性也很差。

　　因此外保溫系統(tǒng)對(duì)涂料的要求是：既要透氣，又要防水，同時(shí)有很好的耐久性 .

　　3 外墻外保溫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑涂料的要求

　　JG149-2003 《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》規(guī)定，作為外墻外保溫飾面的建筑涂料，必須與薄抹灰外保溫系統(tǒng)相容，其性能指標(biāo)應(yīng)符合外墻建筑涂料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)整個(gè)外保溫層浸水 24 小時(shí)，吸水量要小于 500 g/m2 ( 包括涂料層 ) ；外保溫系統(tǒng)防護(hù)層和飾面涂層一起水蒸氣濕流密度要 ≥0.85g/(m2.h) 。

　　JGJ144-2004 《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，外墻外保溫工程的使用年限不應(yīng)小于 25 年。

　　據(jù)此總結(jié)一下外保溫系統(tǒng)對(duì)涂料的要求

　�。� 1 ）相容性

　�。� 2 ）吸水量

　�。� 3 ）透氣性

　�。� 4 ）耐久性

　　3.1 相容性

　　是否是所有建筑涂料都可以用于外墻外保溫系統(tǒng) ? 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做了一個(gè)試驗(yàn)，在養(yǎng)護(hù)了 28 天的外保溫樣板上連續(xù)滴醋酸丁酯溶劑，抹面砂漿層沒(méi)有什么變化，一段時(shí)間后，鋸開(kāi)樣板，在砂漿層下發(fā)現(xiàn)被燒蝕出一個(gè)洞 ( 如圖 1 所示 ) 。由此可見(jiàn)有機(jī)溶劑會(huì)透過(guò)砂漿層而溶解聚苯乙烯板。通常溶劑型涂料中常用的溶劑如，甲苯，二甲苯，酯類，酮類都會(huì)溶解聚苯乙烯板或聚氨酯發(fā)泡材料，揮發(fā)越慢的溶劑，其越易往下滲透，對(duì)苯板的腐蝕越嚴(yán)重。在實(shí)際工程上也發(fā)生過(guò)這樣的案例，抹面砂漿層與苯板脫離，就是因?yàn)橛昧巳軇┬屯苛弦�起的。所以這里不建議在外保溫上使用溶劑型涂料。

　　圖 1

　　另外，玻纖網(wǎng)格布外的涂塑也可能被溶劑溶解，使其耐堿性降低甚至喪失，從而使防護(hù)層失去抗裂和抗沖擊等性能。

　　3.2 吸水量

　　JG149-2003 規(guī)定，整個(gè)外保溫系統(tǒng)的吸水量要 ≤500 g/m 2 · d ，那么對(duì)其中的涂料層而言，其吸水量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 500 g/m 2 · d ，這樣才能使整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)該項(xiàng)指標(biāo)。

　　但目前的狀況是大多數(shù)生產(chǎn)保溫砂漿的廠商不生產(chǎn)涂料，而生產(chǎn)涂料的廠商不生產(chǎn)保溫砂漿，生產(chǎn)涂料的廠家對(duì)外保溫了解較少，生產(chǎn)保溫砂漿的廠家對(duì)涂料了解也不多，而中國(guó)的涂料標(biāo)準(zhǔn)中也無(wú)這樣的要求，所以目前很少有涂料廠能說(shuō)出其涂料能滿足該要求。

　　歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 1062-3 ： 1998 《色漆和清漆 磚石和混凝土表面外用涂料和涂料系統(tǒng) 分類 --3. 吸水性的測(cè)定和分類》對(duì)涂料吸水率作了明確規(guī)定（表 1 ）。

表 1

　　外墻涂料吸水量 500 g/m 2 d ，相當(dāng)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)中要求最高的涂料， 24 小時(shí)吸水率 W 24 為 0.1 kg/m 2 h 0.5 。涂料吸水率是外墻涂料的一個(gè)極重要的指標(biāo)，墻體的破壞，吸潮，長(zhǎng)霉，泛堿都是因?yàn)橥苛衔�水率過(guò)高引起的。但我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里卻沒(méi)有這一項(xiàng)指標(biāo)。

　　對(duì)于外墻外保溫系統(tǒng)而言，涂料的吸水率指標(biāo)更加重要，涂料吸水率過(guò)高，不僅會(huì)導(dǎo)致墻體長(zhǎng)霉，泛堿等，而且會(huì)影響外保溫的保溫效果，因?yàn)樗�在墻體內(nèi)會(huì)增大導(dǎo)熱系數(shù)。但目前絕大多數(shù)涂料生產(chǎn)廠家也都不能提供其涂料的吸水率數(shù)據(jù)。

　　3.3 透氣性

　　JG149-2003 規(guī)定了外保溫系統(tǒng)防護(hù)層和飾面涂層一起其水蒸氣濕流密度不小于 0.85g/(m 2 .h) ，這里水蒸氣濕流密度指的就是透氣性。就水蒸氣濕流密度來(lái)說(shuō)，一般外層要求比內(nèi)層高，也就是說(shuō)外飾涂層要高于防護(hù)層，即涂層水蒸氣濕流密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 0.85g/(m 2 h) ，這樣水蒸氣才能暢通無(wú)阻地排出。

　　ISO 標(biāo)準(zhǔn) ISO7783-2 《色漆和清漆 磚石和混凝土表面外用涂料和涂料系統(tǒng) 2 . 水蒸氣透過(guò)率的測(cè)定和分類》，對(duì)涂料透氣性測(cè)試和分類作了明確規(guī)定。同樣中國(guó)的涂料標(biāo)準(zhǔn)里也沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　JG149-2003 標(biāo)準(zhǔn)中的水蒸氣濕流密度是按 GB/T17146-1997 《建筑材料水蒸氣透過(guò)性能試驗(yàn)方法》中的水法測(cè)定，是將涂料外保溫樣板（涂刷面朝上）密封在試驗(yàn)杯上，杯內(nèi)預(yù)先裝入定量的水，稱重后，置于 23 ℃ ，相對(duì)濕度 50% 的恒溫恒濕環(huán)境中，杯內(nèi)水的相對(duì)濕度 100% 與實(shí)驗(yàn)室相對(duì)濕度 50% 有一濕度差，杯內(nèi)的水蒸氣就會(huì)擴(kuò)散到室內(nèi)，定期稱量試驗(yàn)杯的重量，就可以計(jì)算出外保溫系統(tǒng)的水蒸氣透過(guò)率，其單位用克每平方每小時(shí)表示。而 EN ISO 7783-2 的測(cè)試方法與 GB/T17146-1997 不同。它是用飽和的磷酸二氫銨溶液代替水，其相對(duì)濕度是恒定 93% 與實(shí)驗(yàn)室相對(duì)濕度 50% 差產(chǎn)生水蒸氣流。其結(jié)果可用水蒸氣透過(guò)率 V 表示，其單位是 g/(m 2 d) ，也可用透氣阻力 Sd （擴(kuò)散等量空氣層厚度）表示，其單位是米，兩者的換算關(guān)系是 Sd=20.357/V ，但 Sd 值表征涂料的透氣性更科學(xué)和直觀，所以歐洲的外墻涂料均有 Sd 值這一項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)。根據(jù)我們?cè)诘聡?guó)的檢測(cè)結(jié)果，兩種測(cè)試方法所得結(jié)果差別不大。水蒸氣濕流密度 0.85g/(m 2 h) ，相當(dāng)于 V=20.4 g/m 2 d ，即相當(dāng)于 Sd=1.0 m 靜止空氣層厚度透氣阻力，屬于 ISO7783 標(biāo)準(zhǔn)中的中等透氣水平 .

　　從 ISO7783-2 可得出這樣一個(gè)方程式 :

　　1/V EIFS =1/V 砂漿 +1/V 涂料

　　再根據(jù)方程式 Sd=20.357/V

　　我們可以得出這樣一個(gè)新的公式 :

　　SdEIFS=Sd 砂漿 +Sd 涂料

　　這樣外保溫生產(chǎn)廠家測(cè)量出砂漿的 Sd 值，涂料生產(chǎn)廠家測(cè)量出涂料的 Sd 值，就很容易算出外保溫系統(tǒng)的 Sd 值是否符合要求。 Sd 值是越小越好，對(duì)應(yīng)涂料的透氣性越高。

　　涂料透氣性差，涂料就容易起泡，開(kāi)裂及脫落。如彈性涂料的起泡，主要原因是彈性涂料的透氣性不好造成的。對(duì)于外保溫系統(tǒng)，其透氣性更為重要，因外保溫自身的原因更容易導(dǎo)致墻體結(jié)露，結(jié)露造成的潮氣必須得到釋放，否則易導(dǎo)致 EIFS 砂漿粘結(jié)力以及保溫效能的下降，長(zhǎng)期的潮濕導(dǎo)致墻體長(zhǎng)霉，最后造成外保溫系統(tǒng)的破壞 . 墻體中的濕度越高，導(dǎo)熱系數(shù)越大，隔熱效果越差。

　　圖 2 冬天外保溫示意圖

　　3.4 各種涂料的透氣性

　　下面是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)量的不同涂料的透氣性（表 2 ）

　　表 2

　　從上表可以得出結(jié)論，溶劑型氟碳漆 ,PVC23% 有光涂料不能通過(guò) JG149 標(biāo)準(zhǔn)，屬于不合格產(chǎn)品，不能適用于外保溫體系，主要原因是涂料 PVC 越低，其涂料膜就越致密，孔隙率就越低，涂料就越不透氣 . 這也能說(shuō)明部分氟碳漆工程起泡的原因了。

　　在外保溫實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)用戶的反饋，往往是高檔涂料容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，低檔涂料反而沒(méi)有質(zhì)量投訴。這是因?yàn)楦邫n涂料其 PVC 較低，乳液含量高，涂膜較致密，透氣性差；低檔涂料其 PVC 較高，乳液含量低，涂膜孔隙率高，透氣性好，所以其不易出現(xiàn)質(zhì)量投訴， 但可能帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是涂料的吸水率會(huì)增加，涂料的耐侯性也會(huì)下降， 容易粉化和褪色。 因此 對(duì)于外墻外保溫體系，吸水率和水蒸氣濕流密度（透氣性）是要同時(shí)滿足的，所以要綜合平衡，對(duì)涂料配方工程師提出了極大的挑戰(zhàn)。

　　目前外保溫體系用得較多的涂料是彈性涂料，因?yàn)榇蠹叶紦?dān)心開(kāi)裂的發(fā)生，想通過(guò)彈性涂料來(lái)彌補(bǔ)砂漿層的開(kāi)裂，結(jié)果很容易出現(xiàn)彈性涂料的鼓泡現(xiàn)象，這說(shuō)明 彈性涂料的透氣性也不太好，雖然其能過(guò) JG149 標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際中，彈性涂料出現(xiàn)問(wèn)題的概率也很高，這說(shuō)明 水蒸氣濕流密度大于 0.85g/(m 2 h) 這個(gè)指標(biāo)太低了。事實(shí)上砂漿層開(kāi)裂了，飾面涂層很難擔(dān)當(dāng)抗裂作用。如彈性涂料飾面的外墻外保溫照樣開(kāi)裂和滲水就是例證。外保溫的抗裂要靠科學(xué)的配方和正確的施工工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。 事實(shí)上在歐洲幾乎沒(méi)有彈性涂料用于外保溫系統(tǒng)，在歐洲用得較成功的是硅樹(shù)脂平面涂料和質(zhì)感涂料，根據(jù)德國(guó)的工程跟蹤，使用硅樹(shù)脂飾面的外保溫工程經(jīng)過(guò) 14 年的考驗(yàn)仍然保持完好。

　　3.5 涂料的耐久性

　　JGJ 144-2004 《外墻外保溫工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，外墻外保溫工程的使用年限不應(yīng)少于 25 年。一般外墻涂料使用年限約為 5-10 年，如果選用耐久性更好的外墻涂料，必將延長(zhǎng)外保溫系統(tǒng)的壽命，從而降低維護(hù)費(fèi)用。硅樹(shù)脂涂料的實(shí)際應(yīng)用工程已超過(guò)三十年的考驗(yàn)。

　　4 硅樹(shù)脂涂料的原理

　　4.1 硅樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)

　　硅樹(shù)脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于石英。它們都是以硅 / 氧為骨架， 但與石英不同的是， 在硅樹(shù)脂中，每四個(gè)氧原子就有一個(gè)被有機(jī)基團(tuán) R 取代。因此它可以描述為是一種有機(jī)改性的石英結(jié)構(gòu)。另外，所有的硅樹(shù)脂均由三官能硅單元組成，使硅樹(shù)脂在化學(xué)性能上成為介于純粹無(wú)機(jī)物和純粹有機(jī)物之間的中間體系（圖 3 ） [1] 。

　　圖 3

　　硅樹(shù)脂由 30 至 80 個(gè)硅的 T 單元組成，分子量從 2000 至 5000 ，這與其他聚合物樹(shù)脂相比低得多。硅樹(shù)脂中還含有約 2% 至 4% 的乙氧基。這些乙氧基能相互起化學(xué)反應(yīng)，或與顏、填料上的羥基，或與底材上的羥基起化學(xué)反應(yīng)，生成硅氧鍵。因此硅樹(shù)脂表現(xiàn)出比其他樹(shù)脂更好的顏料潤(rùn)濕性，硅樹(shù)脂包裹在顏填料的表面，提高了填料的耐久性。

　　4.2 硅樹(shù)脂涂料的組成

　　硅樹(shù)脂涂料與普通乳膠漆最大的差別是其采用兩種聚合物乳液——硅樹(shù)脂乳液和丙烯酸聚合物乳液作粘結(jié)劑，這樣就把兩種聚合物的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。

　　硅樹(shù)脂既有無(wú)機(jī)性質(zhì)，也有有機(jī)性質(zhì)，在涂料體系中，硅樹(shù)脂在聚合物乳液和無(wú)機(jī)顏料、填料之間以及礦物底材和硅樹(shù)脂涂料體系之間起到了粘合作用，其作用類似于硅偶聯(lián)劑。由于這種強(qiáng)粘合作用，就可以配制較高顏料體積濃度的涂料，而不喪失其耐久性，同時(shí)其孔隙率相對(duì)較高，具有較好的透氣性，硅樹(shù)脂本質(zhì)上是疏水性的，降低了涂料的吸水率。

　　硅氧鍵能與碳碳鍵能、碳氧鍵能相比，高很多，紫外線的能量不足以使硅氧鍵斷裂。（如表 3 所示） 所以硅樹(shù)脂具有很好的附著力和耐久性。

　　表 3

　　完全固化的硅樹(shù)脂是三維交聯(lián)的剛性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不熔不溶，其在長(zhǎng)期處于 200 ℃的高溫條件下，也不會(huì)有任何變化，可耐堿，耐酸雨和太陽(yáng)光中的紫外線、紅外線。

　　4.3 硅樹(shù)脂涂料的特點(diǎn)

　　1. 耐久性

　　硅樹(shù)脂涂料的工程，經(jīng)過(guò)三十年的風(fēng)雨考驗(yàn)仍然保持完好。

　　硅樹(shù)脂涂料的樣品經(jīng)國(guó)家涂料檢測(cè)中心檢測(cè)通過(guò)了 2000 小時(shí)人工老化。

　　2. 透氣性

　　根據(jù) JGJ149, 在外墻外保溫系統(tǒng)上檢測(cè)其透氣性，硅樹(shù)脂涂料與其它涂料相比較，其透氣最好。 水蒸氣濕流密度 3.2 g/(m 2 h) 。

　　3. 吸水率

　　硅樹(shù)脂的無(wú)機(jī)部分將填料和顏料 ” 接合 ” 在一起 . 疏水性基團(tuán)會(huì)滲入至毛細(xì)管和微孔內(nèi)部，使得它們具有憎水性能，這就使得硅樹(shù)脂涂料具有很低的吸水率。根據(jù) JGJ149 要求， 外墻涂料的吸水量要小于 500 g/m 2 d ，硅樹(shù)脂涂料 24 小時(shí)吸水率 W 24 為 0.01 kg/m 2 h 0.5 ，相當(dāng)于 JGJ149 中吸水量為 50 g/m 2 d ，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求高 10 倍。

　　硅樹(shù)脂涂料的吸水率不會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，根據(jù)德國(guó)的檢測(cè)，經(jīng)過(guò)八年的連續(xù)檢測(cè)，硅樹(shù)脂涂料樣板經(jīng)過(guò)八年的戶外試驗(yàn)，其吸水率與第一年的檢測(cè)結(jié)果相同。

　　4. 耐沾污性

　　用硅樹(shù)脂改性的乳膠漆具有良好的耐沾污性，隨著硅樹(shù)脂的用量增大，涂料的耐沾污性隨之提高。 硅樹(shù)脂本身已部分交聯(lián)，成膜后繼續(xù)交聯(lián)形成硅樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)，高溫不回粘，浸水不溶脹。把涂過(guò)粉煤灰的硅樹(shù)脂涂料樣板置于 50 度烘箱中八小時(shí)，立即用水沖洗，粉煤灰很容易被沖走，而用普通彈性涂料做同樣的試驗(yàn)，樣板很臟。這是模擬夏天戶外的外墻外保溫狀況，據(jù)測(cè)量夏天的外保溫墻面溫度達(dá) 80 度，一般的涂料很容易變軟回粘而沾污灰塵，硅樹(shù)脂可以長(zhǎng)期經(jīng)受 200 高溫。

表 4 硅樹(shù)脂用量與耐沾污性

　　5. 抗微生物生長(zhǎng)

　　硅樹(shù)脂涂料的憎水性是由于永久結(jié)合的硅樹(shù)脂，能讓墻體長(zhǎng)期保持干燥狀態(tài)，這樣就降低了霉菌和藻類的滋生，使墻面保持更持久的外觀。

　　6. 可重涂性

　　　硅樹(shù)脂是有機(jī)硅產(chǎn)品中唯一可以涂飾的種類。它與有機(jī)硅油和有機(jī)硅彈性體完全不同。

　　4.4 適合于外墻外保溫體系的硅樹(shù)脂涂料配方

　　涂料性能

　　硅樹(shù)脂涂料 -- 國(guó)家涂料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)報(bào)告 ( 報(bào)告編號(hào) :TW06988-2W1)

　　5 結(jié)論

　　綜上所述，冠旗硅樹(shù)脂涂料完美地將涂料的高透氣性，低吸水率和耐久性結(jié)合在一起，所以它是外墻外保溫體系最理想的涂層。