铁红水泥彩瓦褪色机理及改进措施的研究

摘要

彩色水泥屋面瓦是一种新型的墙体屋面材料，具有强度高、质量轻、色彩丰富、装饰效果好等特点，在做屋面施工时可搭接悬挂，防水处理简单。而且更重要的是用水泥代替粘土生产彩色屋面瓦，可以有效地保护我国有限的土地资源，符合国家环保政策。因此国内彩色水泥屋面瓦的生产呈现出强劲地发展势头。由于彩色水泥瓦长期暴露于屋面经受风吹、日晒、雨淋，通常在出厂后三个月里就出现较为严重的褪色。该文的目的就是通过对彩色水泥瓦褪色机理的研究，找出有效的改进措施，改善其抗褪色性。 该文首先分析了引起彩色水泥瓦褪色的可能原因有五种：(1)由彩瓦基体表面和着色层表面泛霜引起的褪色；(2)由聚合物涂膜老化引起的褪色，包括物理老化和化学老化；(3)由彩瓦着色层中颜、填料化学组成变化引起的褪色；(4)由室外灰尘沉积引起褪色；(5)由酸雨沉降引起的褪色；其中前三种原因是导致彩瓦褪色主要的原因。然后分别针对每种褪色机理，提出相应的改进措施。 由泛霜引起褪色的机理，做了几组泛霜试验，研究不同的因素对泛霜程度的影响；为了配制具有较高耐候性的彩瓦罩光层，分别合成了纯丙、苯丙和丙硅三种聚合物乳液；由着色层中颜、填料化学组成变化引起褪色的机理，提出了六种着色层的改进配方；由涂膜化学老化引起彩瓦褪色的机理，提出三种改进措施；由涂膜物理老化引起彩瓦褪色的机理，分别做了光泽度的测定、折射率的测定、透光率及雾度的测定、不透水性试验、附着力试验和耐碱试验。 上述这些试验结果表明，(1)在彩瓦基体表面涂刷一层聚合物乳液可以阻断泛霜的形成。另外掺加高效减水剂降低水灰比，也可以抑制泛霜产生；(2)在着色层中掺加聚合物乳液，以及优良耐候性的金红石型钛白粉和BaSO4等填充料可以延缓着色层的老化。具体配方为：聚合物乳液10％～20％、水泥10％～20％、氧化铁红10％～20％、硫酸钡30％～40％、金红石型钛白粉3％～10％、蒸馏水15％～20％、JM-B型高效减水剂0.2％～0.3％；(3)彩瓦罩光层采用纯丙涂膜有利于延缓涂膜化学老化，如果表面涂两道聚合物涂膜，延缓老化的效果更明显；(4)涂膜物理性能试验表明，纯丙涂膜的综合光学性能最好，另外丙硅涂膜的耐水性要优于纯丙涂膜。 最后该文采用纳米TiO2改性彩瓦着色层，得到综合性能优异的着色层组成配方，具体为，纯丙乳液(固含量)：30％～40％、氧化铁红：8％～10％、BaSO4：8％～10％、纳米TiO2：5％、金红石型TiO2(非纳米级)：8％～10％、蒸馏水：40％～50％、分散剂Hydropalet3204：1％、消泡剂FoamStarA10：0.2％～0.3％。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明及使用授权声明

第一章绪论

1.1概述

1.2彩色水泥屋面瓦的生产工艺

1.3彩色水泥瓦的研究现状及存在问题

1.3.1国内外有关的研究成果

1.3.2目前彩色水泥瓦主要存在的问题

1.4本文主要研究内容及研究方案

1.4.1水泥彩瓦褪色机理及其影响因素的研究

1.4.2拟进行的实验

1.5本章小结

第二章水泥彩瓦褪色机理的分析

2.1由泛霜引起的褪色

2.1.1产生泛霜的原因

2.1.2泛霜与褪色的关系

2.2由着色层中颜料、填料化学组成变化引起的褪色

2.3由聚合物涂膜(彩瓦罩光层)物理老化引起的褪色

2.3.1涂膜物理老化的基本概念

2.3.2涂膜的失光

2.3.3由失光率确定涂层老化的等级

2.4由聚合物涂膜化学老化引起的褪色

2.4.1化学老化的基本概念

2.4.2化学老化的反应机理

2.4.3导致聚合物涂膜发生化学老化的主要因素

2.5由室外灰尘引起的褪色

2.6由酸雨沉降引起的褪色

2.7可能的改进措施

2.7.1抑制泛霜形成的改进措施

2.7.2改进彩瓦着色层的组成配方

2.7.3抑制聚合物涂膜老化的改进措施

2.7.4抑制聚合物涂料对灰尘的吸附

2.8本章小结

第三章试验的目的、原理及方法

3.1水泥彩瓦基体的原材料及配合比

3.2泛霜实验

3.3纯丙、苯丙和丙硅三种聚合物乳液的合成

3.4改进水泥彩瓦的着色层配方

3.5缓涂膜化学老化的试验

3.6涂膜物理老化性能的测定

3.7本章小结

第四章试验的结果与分析

4.1泛霜试验的结果与分析

4.2光泽度值的测量结果

4.3改进后的彩瓦着色层光泽度结果分析

4.3.1掺与不掺加优质填充料的彩瓦着色层光泽度比较

4.3.2掺与不掺聚合物乳液的彩瓦着色层光泽度比较

4.3.3改进后的彩瓦着色层扫描电镜(SEM)分析

4.4涂膜化学老化实验结果及分析

4.4.1纯丙、丙硅和苯丙性能的比较

4.4.2丙硅与丙硅+UV-327的比较

4.4.3水灰比大小的比较

4.4.4不同涂抹方法的比较

4.5涂膜物理老化的实验结果及分析

4.5.1折射率实验结果及分析

4.5.2透光率及雾度实验分析

4.5.3涂膜不透水性的试验结果及分析

4.5.4附着力实验的结果

4.5.5耐碱性实验的结果

4.6本章小结

第五章纳米材料对铁红彩瓦着色层的改性研究

5.1纳米TiO2、SiO2、ZnO简介

5.2纳米材料的分散

5.3配制纳米改性的彩瓦着色层

5.3.1三种不同分散剂分散效果的比较

5.3.2纳米TiO2与非纳米TiO2分散效果的比较

5.3.3纳米TiO2改性的彩瓦着色层配制

5.4比较几组改性的彩瓦着色层之间的差异

5.4.1纳米改性的着色层与非纳米着色层的比较

5.4.2比较不同组纳米改性的着色层之间的区别

5.4.3纳米改性着色层扫描电镜(SEM)分析

5.4.4各组试块一天和一个月后光泽度的比较

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1水泥彩瓦褪色机理的研究结论

6.2具体的改进措施

6.3未来工作的展望

参考文献

致谢