左柒零

建涂事业部推广部经理

巴德富集团有限公司

企业已认证

乳液  

外墙真石漆让涂料人又爱又恨，爱其配方简单，生产方便，能给涂料企业提供产量和产值；恨其投诉率高，返工成本高，彩砂质量参差不起，货源紧张，调色难

研究课题：水性多彩涂料

作者| 左柒零、连坤

巴德富

摘要：外墙真石漆让涂料人又爱又恨，爱其配方简单，生产方便，能给涂料企业提供产量和产值；恨其投诉率高，返工成本高，彩砂质量参差不起，货源紧张，调色难。本文是想通过尝试不同的技术路径，开发出一款具有更好装饰性和保护性的产品来替代外墙真石漆，减少当下外墙真石漆内卷和低碳政策下产品存在的痛点和不足。

关键词：发花、低碳、轻质真石漆、新型技术工艺、液态彩砂

01/前言

外墙真石漆，因其外观如天然石材般自然、稳重、气派，装饰性好、性价比高，当下依然是各开发商提高短期利润的主流产品。具不完全统计，虽然当前建筑涂料市场不景气，真石漆市场容量依然有4-5%的复合增长，依然是各涂料厂提高产能和产值的核心产品。万达老板王健林说：“招标要有底线，竞价最低的进来干什么呀？他难道会亏本给你干吗？肯定会偷工减料或者就是在降低产品质量上去下功夫”。我们都知道真石漆的配方成本由四大块组成：乳液、彩砂、成膜助剂和增稠剂。通常配方成本中，乳液约占比45-50%，彩砂约占比35-40%，成膜助剂和增稠剂各约占比7-9%左右。你今天推出2.8元/kg的真石漆，我明天就搞出2.6元/kg投向市场，没有最低，只有更低，竞争和内卷达到白热化的程度。

企业为了盈利，老板或职业经理人就叫工程师和采购想办法降本，作为工程师首先就在真石漆配方中成本占比高的材料下手，首当其冲的就是乳液。工程师们把乳液用量从最初的18%降到现在10%左右，更有大胆的直接把乳液腰斩，降低到7-9%，乳液品质上从纯丙硅降到苯丙、苯丙加PVA、苯丙加硅溶胶。采购要乳液厂家降价，乳液厂家为了抢占市场和适度的利润，乳液性能也是从高性能往低性能走，固体含量从48%左右向40%左右走，JG/T24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》标准中虽对真石漆的柔软性没有强制性要求，但大部分涂料厂家还是有这方面的技术要求，在不增加乳液的情况下，达到柔软性的要求，乳液厂家就会降低乳液的Tg值，降低Tg值通常是多加丙烯酸丁酯来调整其玻璃化温度，从而来平衡粘结强度和柔软性两者的关系，柔软性好了，乳液的吸水率也会略变大，双向奔赴到死胡同。试想一想真石漆生产厂家把乳液含量降低下来，乳液厂家把固体含量降下来，实际留在真石漆上的乳液有多少呢？大家都知道涂料的好坏与涂料本身PVC有非常大的关系，当涂料的CPVC（CPVC=1/1+∑{(OA.ρ.v/93.5}同PVC一致时处于临界体积浓度，涂料配方性价比相对比较高；当PVC大于CPVC，配方中就会有部分颜填料没有被乳液或树脂包裹，当受到雨水和太阳光照射后，未被包裹的颜填料被雨水浸润，就会膨胀和被带走，留下空隙和雨痕，加速涂膜粉化和变浅，涂层寿命和装饰性大打折扣，这样的配方严格意义上只适用于内墙装饰体系。
外墙真石漆是一种复合涂层，一般是由底涂料、主涂料和面涂料组成。底涂料是用于封闭或渗透加固基材、防止泛碱盐析、增强主涂料与基材附着能力，以及降低因基层吸水率不同造成真石漆展色不一的发花等；面涂层主要用于主涂层上,起到增强整体防护、提高装饰效果的作用。而现实状况则是，因为罩面层常因施工不规范问题造成大面积发花，使得很多真石漆在实际施工中都默认不进行罩面,最终为真石漆涂层留下质量隐患，呈现出，如雨痕发花、颜色变浅等质量问题。而在这其中，发花问题是真石漆最大的痛点，我曾经在《真石漆发花那点事》中较详细阐述其逻辑关系，既有其配方和生产问题，也有其施工中的涂层配套问题。比如，真石漆的接头发花，既有真石漆配方问题（如表干快，彩砂粒径配比不合理、融合度差，粗砂易飞溅），又有喷涂施工时没有进行有效的施工管理（如斜喷、没有对搭接处进行施工处理和遮挡防飞溅等）。
如果说乳液是外墙真石漆的血肉，那么彩砂则是形成真石漆的骨架。在金山银山，不如绿水青山的大环境下，限制了山石的开采，货源紧张。同时也因为彩砂矿源不同，造成真石漆所使用的彩砂质量参差不齐（如色相、成分、金属氧化物、粒径分布、吸水率等）。有的企业为了缓解真石漆调色和彩砂货源紧张问题，同时兼顾给竞争对手设置调色门槛，通常会采用一些自制的煅烧砂和染色砂。这一类的彩砂因其在煅烧过程中，空隙变大或晶格被破环，其吸水率明显变大，理论上需要更多的乳胶粒子或树脂去包裹，否则就容易出现质量问题。有人会问，我们真石漆原来用12个点没有事，为什么现在就不行，前面我们讲过PVC与CPVC的关系，当PVC=CPVC是处于树脂或乳胶完全包裹颜填料，使其颜填料粒子之间没有形成空隙，是一个相对较完美的涂膜，但当所用的OA（即颜填料）质量一定，但其吸油量和吸水率发生变化，其CPVC就发生变化，OA越大就需要相应更多一点的树脂和乳胶粒子去包裹，否则涂膜就会不致密，产生部分孔隙，其耐水性和耐老化就会发生几何式变差。但真石漆在实际操作中很少有人去关注两者的逻辑关系，彩砂或煅烧砂进厂估计也从来没有人去关注其质量问题（如彩砂的主要成分、粒径分布、吸水率、金属氧化物含量等等）。我不知道大家在实际操作中有没有发现，用同样的真石漆浆料和彩砂级配按照某一个比例（如250：750）制备的真石漆，用白色的雪花白整体真石漆粘度偏低，甚至需要补加增稠剂，用同目数、同重量的新青灰彩砂替代雪花白制备的真石漆粘度就会比较高，如果想要达到适合的施工粘度需要额外补加浆料或水，这是因为新青灰彩砂吸水率大，在实际大生产中如果用真石漆浆料补加，出问题几率会小，如果用水补加出问题几率就相对会大得多。以往真石漆乳液添加量高，并通过罩面漆，对彩砂有很好的包裹性，能有效避免真石漆涂层，易出现吸水率大、雨痕和耐沾污差的问题。现生产真石漆的涂料企业为了降本把真石漆中的乳液往下降，对彩砂质量不给予控制，又因施工不规范或其他原因，造成真石漆罩面后出现发花现象变得严重，造成眼下施工完的工程无法验收交付，为此大部分外墙真石漆项目工程都采用不罩面或采用罩面漆加大量的水来应付，掩耳盗铃、变成皇帝的新装。

南京江北新区管委会关于提升江北新区新建商品住宅建筑质量的要求，发文宁新区管建（2022）107号文件，对该区域的楼盘外立面不得采用真石漆。为什么会出现这样一些声音？其原因个人认为是当下外墙真石漆主要存在以下四个方面的问题：

■装饰性差，各种发花 如配方中乳液用量少，粘结性不够，易飞砂，施工易接头发花；再比如，通常情况下真石漆的PVC是大于CPVC，一般是通过罩面漆来弥补这个PVC大于CPVC存在的诸多质量风险，如果在真石漆施工后不罩面，在实际大生产中，真石漆配方是没有变，但某种彩砂吸水率和吸油量变大，从而造成该批生产出来的真石漆PVC远远大于CPVC，由于漆膜的PVC远大于CPVC，其耐老化性变得相对更差，其涂层的吸水量也相对变大，当漆膜通过雨水的浸润，经过多次来回冲刷，涂层中的亲水物质或没有包裹住的粉被带出，留下孔隙，从而使真石漆所形成的漆膜颜色变浅发花。

■持久性差，使用周期短，工期长的项目还没有来得及验收交付，前面施工的墙面就出现各种脏。

■施工无规范，产生各种扯皮现象；

■返工、维修成本高（在整个外墙真石漆项目中材料成本占比约60%-70%，人工成本占比约30-40%）。

以上种种问题都给消费者留下了极其不好的印象。2022年10月，国务院正式将“砂石”纳入“碳达峰十大行动”之列，对推动砂石产业绿色高质量发展提出明确要求。生态环境部2022年第一季度共出台17项国家政策，对建筑行业减碳降耗也提出明确新要求，一方面要减少对资源、能源的使用；一方面要保证行业高质量交付使用。那么有没有一种产品能够解决当下外墙真石漆存在的诸多问题，又能提升外墙的装饰性、持久性和满足3060双碳政策下减碳降排的社会责任，给行业带来一波新的“春天的故事”-“低碳轻彩石”

“低碳轻彩石”创新思路与理念：

低碳轻彩石是一种复合涂层，由含砂抗碱底色漆+低碳轻彩石主涂层+高硬度超耐污哑光罩面漆组成。其主涂层低碳轻彩石是利用多彩水包砂的技术路径制备成的“液态彩砂”，来实现低碳轻彩石替代当下外墙真石漆的解决方案。达到色彩丰富，调色容易，批次差异小，制备的粒子圆润、饱满质感有层次、融合度高，粘弹性好，不易飞砂，无明显接头痕迹、无发花等现象，仿真度高，更具备天然石材的装饰效果。

■“低碳轻彩石”方案四大创新价值：

A、节能降耗：

a.去彩砂化：

相比传统真石漆中使用的大量天然彩砂，全部采用精白砂或雪花白，优化了成本；避免真石漆难以调色的问题。

b.避免供应风险：

利用水包砂多彩原理，还原彩砂的色彩，色彩更丰富、逼真，拓宽了原料来源，降低了对自然资源的破坏。不仅减少资源消耗，也减少了因天然彩砂原料紧缺带来的供应风险。

B、轻装安全

a.低用量：

每平米用量仅为传统真石漆的三分之一，极大降低了施工能耗、运输能耗和仓储能耗，给企业带来更高的性价比和可持续发展。

b.强质感、真石材：

方案专用乳液，提供了彩点超强内聚力，制备成的“液态彩砂”，实现了融合感更自然、色彩更丰富，使涂层回归到最初的强质感和荔枝面天然石材般的装饰效果。

C、施工便捷：

a.粘弹性高，不易飞砂：

在配方设计上，不仅对砂型进行优化级配，同时对砂子进行有效包裹，赋予其一定的粘弹性，不易飞砂，在材料端就降低了其易发花的风险，在实际应用中大大降低了施工难度。

b.安全快交付：遮盖力强，施工速度相比真石漆要快一倍，有效缩短工期；表干慢，实干快，不易产生接头现象，降低交付难度，有效帮助项目快速建设，保证守时、高效交付。

D、持久靓丽：

长寿命，高装饰：

传统真石漆易沾灰、不耐脏、耐候性差等诸多弊病，大家有目共睹。“低碳轻彩石”采用的是高耐候纯丙硅乳液，具备优异的抗紫外线和耐老化性，可以轻松通过2000h以上人工老化测试，保证了对建筑物更长久的装饰性和保护性，实现了高质量可持续发展。

02/应用实验

2、1、主要试验仪器

见表1：表1 试验仪器

2、2、实验配方

分别见表2、3、4、5、 6、7：

表2 配套含砂抗碱底色漆配方

表3：低碳轻彩石主涂层-基础漆配方

表4：低碳轻彩石主涂层-分散介质配方

表5：低碳轻彩石主涂层-连续相配方

表6：低碳轻彩石主涂层-成品漆配方

表7：高硬度超耐污耐候哑光罩面漆配方

2、3、试验方法和测试要求：

■粘度、触变

使用斯托默粘度计测试漆样KU粘度，使用旋转粘度计测试漆样粘度并计算触变值；

■粒子状态

将基础漆加砂后使用色浆（色浆添加量为0.1%-1%）调色，分散盘造粒，690r/min造粒40s，将造粒后的粒子静置一段时间后观察是否有渗色、渗乳液、分层现象，以及不同环境下存储观察粒子状态和罐内状况；

■通透性

按配方加入连续相后，观察漆样通透性；

■储存稳定性

将漆样分别置于5℃、23℃、50℃环境下储存，持续跟踪漆样粘度及罐内状态变化情况；

■早期耐水白性

将漆样批刮或喷涂制成样板，在23℃环境下干燥1d，在样板上滴水观察漆膜泛白情况；
■配套含砂底漆透水性、耐水性、耐碱性、抗泛盐碱性、热储存稳定性

按标准JG/T 210-2018《建筑内外墙用底漆》进行测试；
■配套含砂底漆厚涂抗开裂性

使用400μm框式制膜器在无石棉纤维水泥平板上制膜，自然干燥1d后观察漆膜是否有开裂现象；

■配套含砂底漆早期抗碱性、抗美纹纸撕裂性

在无石棉纤维水泥平板上批刮腻子，常温养护2h后轻微打磨平整，辊涂底漆并常温养护1h，测试底漆表面pH值；

在无石棉纤维水泥平板上批刮腻子，常温养护1d后打磨平整，刷涂底漆后常温养护，养护4h、24h后分别测试底漆的抗美纹纸撕裂性；

■配套哑光罩面清漆光泽、耐沾污性、耐污渍性、涂层耐温变性

参照标准HG/T 5065-2016《建筑涂料用罩光清漆》中的测试方法进行测试；
■配套哑光罩面清漆耐水白性

用100um线棒制膜，标准环境下养护1天，泡自来水1天后观察漆膜泛白情况及恢复情况；用100um线棒制膜，标准环境下养护7天，泡自来水1天、2天、3天、4天后观察漆膜泛白情况及恢复情况；

■配套哑光罩面清漆铅笔硬度

用削笔刀将铅笔削至4-6毫米柱型笔芯(不可松动或削伤笔芯)，握住铅笔与400#砂纸面垂直，在砂纸上磨划，直至获得端面平整，边缘锐利的笔端为止(边缘不得有破碎或缺口)，铅笔使用一次后要旋转180°再用或重磨后使用；

试样固定在水平台面，握住已削磨的铅笔与涂层成45度角，用力以每秒一毫米速度向前推进，用力程度使铅笔边缘破碎或犁破涂层为宜。从最硬的铅笔开始，每级铅笔划5次，5次中有两次能犁破涂层换用较软的铅笔一支，直至找出5次中至少有4次不能犁破涂层的铅笔为止，铅笔的硬度为被测涂层的铅笔硬度。

小结：含砂抗碱底漆用于封闭和加固腻子层、防止底材和腻子层泛碱盐析，增强主涂料与腻子层的附着和抗美纹纸撕脱的能力。

RS-309是利用乳液中特殊官能团和优异的涂层成膜性保证在未完全干燥的混凝土和水泥基的腻子层上施工具有快速固化实干，避免底材的盐碱在涂料干燥过程中就向上面涂层上迁移。

RS-66采用分子量控制技术，乳液粒子能够快速渗透到腻子内部，同时其表面的官能团在成膜过程中交联形成致密的涂层，从而达到加固和封闭的效果；低MFFT设计达到零添加成膜助剂和少添加成膜助剂；另其乳胶表面采用双电层保护技术，极少量的防冻剂即可拥有优异的冻融稳定性能，有效降低配方中的VOC。

引用石英砂不只是进一步提高涂层的抗美纹纸撕脱，也是增强和丰富整个涂层的质感。

本方案底漆是采用RS-309+RS-66+石英砂三合一的方式来实现“低碳轻彩石”的配套底漆。从测试结果来看涂层表面的PH值为中性，不仅具有良好的耐水耐碱性，更具备突出的抗泛盐碱性。为整个涂层体系打下扎实的基础。

2、4、2、分散介质粘度及触变指数

小结：保护胶改性剂与保护胶水溶液有很好的协同作用，通过多次交叉和梯度试验，当多彩保护胶造粒液中的保护胶浓度一定时，随着保护胶改性剂添加量增加，其假塑性就越来越强。反之保护胶改性剂一定时，随着保护胶浓度越高，制备的分散介质其假塑性也就越来越差。考虑配方中的成本等因素，比较理想的比例是分散介质（多彩保护胶造粒液）中的保护胶浓度为2%左右，保护胶改性剂的用量为4%左右。

2、4、3、粒子状态

粒子状态图片

小结：

RS-8300作为“低碳轻彩石”的基础漆是因为该乳液采用“分子设计”技术，与纤维素具有较强的缔合作用，给粒子提供超强内聚力，彩点韧性佳，易制备成“液态彩砂”，耐剪切和高气压。另通过“活性可控”技术，控制粒子表面电荷分布，具备与保护胶非常强的反应性以及适配性；不同条件下储存粒子形态都非常稳定。纯丙硅结构设计，具备优异的耐水性、耐水白性和耐候性；不含APEO，重金属，不人为添加甲醛等有害物质，满足高度环保要求的产品。

制备稳定的“液态彩砂”需选用对“液态彩砂”有很好的悬浮性产品是关键。根据涂料的流变学理论，通常情况下屈服值越高，对粒子的承载性就越好，反之就越差。之所以选用这类保护胶改性剂制备的“低碳轻彩石”的分散介质（保护胶造粒液）是因为该产品同保护胶（硅酸镁锂）之间有很好的纠缠协同作用，其低剪粘度和Ti值明显高于用黄原胶水溶液制备的多彩保护胶造粒液，但KU值确比用0.2%黄原胶制备的分散介质要低，这样更利于“液态彩砂”粒子的制备。用该保护胶改性剂制备的分散介质相比黄原胶体系，在“低碳轻彩石”主涂料实际应用测试中对多彩粒子承载性、抗渗色、抗渗乳液方面相比黄原胶体系均表现出明显的优势。传统黄原胶体系与保护胶（硅酸镁锂）也有很好的相溶性，随着浓度的增加对多彩的粒子承载性也会比较好，但该物质是多糖类高分子物质易生霉变，需要加更多的杀菌剂才能满足其罐内存储的要求；其次是完全水溶性产品，涂层的吸水率也会相应变大，在这两方面该类型的保护胶改性剂相对也是明显好很多。

10万羟乙基纤维素+疏水改性的缔合型纤维素+RS-8300+保护胶+雪花白石英砂+金红石型钛白粉，利用水包砂的技术路径，五者有机结合，彼此之间相互交接缠绕，实现“液态彩砂”可持续、工业化的生产。制备的“液态彩砂”大小可调配，粒子圆润，饱满有质感，富有粘弹性，在不同环境温度下存储罐内透通、粒子清晰、无渗色渗乳和分层等现象。

2、4、4、成品漆储存稳定性

成品漆储存后状态及通透性、耐水白图片

小结：

之所以选用RS-3900作为“低碳轻彩石”主涂料的连续相，是因为该乳液在其乳胶粒子最外面引入一层较厚的惰性保护层，确保了“低碳轻彩石”主涂料具备极佳的稳定性。其次是纳米硅结构设计，粒径更细小，成品更通透；既保障了漆膜具备优异的耐候性、又保证了漆膜具有突出的耐水白性和耐化学品性。EXP-007为分段溶胀工艺合成的纯丙乳液，由于其特殊的合成工艺和单体结构，能单独形成自增稠网状结构从而达到施工粘度，无需额外添加增稠剂；通过稳定体系的优化和粒径分布控制，具有优异的耐水白性、通透度和良好的储存稳定性。

方案中通过两种乳液的有机搭配是利用其低粘度高触变性的特质，确保彩点不易分层，特别适用于低碳轻彩石主涂料长时间储存和便捷性、连续化生产；配方中不用添加或少添加疏水改性的碱溶胀增稠剂就可以达到协同防沉效果，极大提升了低碳轻彩石主涂层的耐水和耐水白性能。

在不同的环境下（低温5℃、常温23℃、高温50℃）储存其稳定性都表现不错，都没有出现分层、渗色、渗乳的现象，漆样均无异常。用保护胶改性剂替换黄原胶，对多彩粒子承载性、抗渗色、抗渗乳液、储存稳定性等都有明显提升，对耐水白性也有不错的表现，其次保护胶改性剂相比黄原胶体系不易降解，最主要用保护胶改性剂替换黄原胶还可以降低造粒液中保护胶用量，达到降低配方成本的优势。

2、4、5、配套高硬度超耐污耐候哑光罩面漆性能

配套高硬度超耐污耐候哑光罩面漆耐沾污、耐污渍图片

配套高硬度超耐污耐候哑光罩面漆养护1d浸水和养护7d浸水耐水白图片

小结：

“低碳轻彩石”采用高硬度超耐污耐候哑光罩面漆作为整个涂层的最后一道保护层。该哑光罩面漆相比传统哑光罩面主要以哑光粉来消除漆膜光泽，本方案采用相分离聚合技术制备的水性高硬度哑光罩面漆，具备优异的自消光性和高通透性。完全去除了传统哑光罩面配方中的哑光粉，不仅降低了涂料配方成本，还减少了分散哑光粉的工序，简化生产工艺、节能减排，同时大大降低了生产中的安全隐患（哑光粉投料易造成粉尘飞扬，员工易患职业病，有粉尘爆炸风险）。

RS-8792是一款高交联度的硅丙乳液，具备高硬度和抗划伤。引入的特种有机硅使漆膜形成均匀的纳米空隙，可以使空气自由出入，同时又阻止了水分子的进出，透气不透水，既保证了漆膜的早期耐水性，又能使漆膜的早期强度快速建立。同时通过特定的亲水物质比例的最佳搭配，使漆膜在长期泡水时，水分子可以通过亲水物质的渗透调节，使漆膜在长期泡水时水分子可以通过亲水部分的自由调节，避免形成较大的水分子富聚区域从而造成漆膜泛白的现象。漆膜泡水后的通透性、强度、硬度和附着力均明显优于传统型的产品。

RS-8636采用硅改性纯丙烯酸乳液，具备优异的耐候性，特殊的功能材料和制备工艺，漆膜形成亲疏水结构让其内部形成自内而外的梯度分布；使得主体成膜物在成膜后形成大小不同的相分离结构层，达到各角度全哑光效果，其自消光设计机理不同于传统的哑光设计机理。因涂层具备良好的疏水性及致密性，从而具有优异的耐水性能、低透水率和优异的耐沾污性能（耐沾污性能可轻松通过HG/T 5065-2016标准外用要求），有效避免涂层后期易产生泛白、雨痕和耐沾污差等缺陷。

本试验方案是利用RS-8792的自交联高硬度、高耐水白、透气不透水的特质搭配RS-8636自消光全角度哑光和突出的耐沾污的特性。最终实现整个涂层具有优异的耐水白性、高硬度、低透水率和突出的耐沾污（低于6）、耐污渍（不低于85）；在光泽上可以通过两者不同的比例搭配达到自己想要的涂层光泽（60°角从可以6.1到21.3，85°角可以从13.6到49.9），自由调配，形成一加一大于二的协同效应。为整个涂层打造一道安全、持久、靓丽优质保护屏障。

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