当水凝结在刚干的油漆墙上时，油漆会滤出，留下闪亮的垂直“蜗牛痕迹”，改变和恶化façade的外观。

到目前为止，预测涂料配方的浸出趋势是困难的，因为对这种现象知之甚少，也没有标准化的分析方法存在。一种新开发的测试方法可以模拟浸出条件，并有助于研究涂料成分对螺迹发生的影响。此外，我们设计了一种新的聚合物分散剂，它是抗浸出的，以辅助配方。

新涂的façades受天气的影响，特别是在春天或秋天，当温度在绘画期间更容易降到露点[1]以下。在这些条件下，乳胶漆的膜固化过程变慢，使油漆易受湿度影响。如果粘结膜没有完全密封油漆表面，凝结水可以动员水溶性油漆成分，然后迁移到表面。当凝结水蒸发时，浓缩残留物会以污渍、光泽图案或蜗牛痕迹的形式出现。目前还不完全清楚提取了哪些成分，但表面活性剂被怀疑是主要因素，因为它们的水溶性和流动性。它们通过粘合剂、颜料膏、润湿剂和乳化剂被引入到最初的涂料配方中。然而，研制无表面活性剂的涂料是徒劳的，因为表面活性剂在涂料制造和应用过程中起着至关重要的作用。

蜗牛留下的痕迹是深色的一个特别的问题，因为着色剂可以引入大量的水溶性成分。即使白漆经过了优化，所有的好处也会被着色所抵消。闪亮的“蜗牛痕迹”与façade终点的其余部分形成了强烈的对比。其后果是客户投诉，甚至法律索赔，这可能导致façade不得不重新油漆和赔偿费用方面的油漆制造商。用白色涂料，当微生物或污垢粘在上面时，“蜗牛痕迹”就会显现出来，使它们看起来变黑。这被称为污垢收集。

新的测试方法有助于追踪蜗牛足迹的来源

为了更深入地了解蜗牛足迹的来源，而不是猜测，我们开始开发可以以定性和半定量的方式研究这一现象的方法。迄今为止发表的方法主要集中于粘结剂本身[3]或对环境的影响[4]。ASTM标准D7190-10(2015)关于如何评估表面活性剂的浸出，只在水滴停留在漆膜上时给出光学评级。

定性测试应允许筛选涂料配方，并迅速排除那些滤出。半定量试验应与标准对照，确定负责的成分。通过直接比较，两种成分可以被量化。

定性测试——涂料配方是否有蜗牛痕迹?

对于定性分析，传统的Kesternich橱柜很容易使用。感兴趣的涂料应用于黑色Leneta擦洗试验板(聚氯乙烯/醋酸酯共聚物;根据DIN 53778)。涂料以400 μm湿膜厚度(相当于façade上大约两层漆膜)涂上，在面板的短端留下3-4厘米的空白。干燥后，一块面板被切成两块，以重复进行测试。每个面板的剩余空白端用胶带形成“口袋”，这样从涂漆表面流下的浸出洗脱液就可以收集起来(图1)。箔纸的灵活性也允许打孔。打孔作为一种手段，把锡箔垂直挂在Kesternich橱柜，模仿façade的方向。量身定制的挂钩也确保了油漆表面向外指向凯斯特涅奇房间的玻璃墙，这样它们就暴露在大量的水中。

根据“Schwitzwassertest”(DIN 50017)的要求，将涂料表面置于温暖的水蒸气中并经过完全干燥时间后，对其进行评估。蜗牛痕迹的存在可以在着色的油漆上迅速判断出来。在手持显微镜的高倍放大下可以看到它们(图2)。除了油漆表面外，凝结水可能聚集的小袋可以作为浸出的指标。干燥后，残留物的存在暗示了高水溶性浸出成分，可能在小面板上看不见，但可能会在高façade上造成问题。在我们的标准测试中，我们在Kesternich室中悬挂了一组重复的箔片，并同时研究了三个油漆样品。这种凯斯特涅试验是一种可靠的筛选各种涂料配方的方法。

说明测试的实际用途:油漆配方中的各种粘合剂

作为概念验证，我们研究了各种粘合剂对高度简化的白色涂料配方的影响。涂料配方被制成一批浆料，然后被分成与不同粘合剂混合的批次，以避免其他成分的称重误差。一些被怀疑会滤出的成分被故意遗漏了。因此，该涂料配方不包括消泡剂，也不包括研磨步骤后的附加流变改进剂(疏水改性碱膨胀乳液(HASE)增稠剂)。润湿剂减少到研磨二氧化钛和填料所需的最小量。

我们评估了粘合剂中几种不同的单体组成和最低成膜温度(MFT)(表1和表2)。在一种具有挑战性的高PVC涂料中，得到了不同的结果。粘合剂3和4几乎没有蜗牛痕迹和干净的口袋，而粘合剂1和2在油漆表面明显有光泽的痕迹和口袋里的残留物(图3)。这意味着粘合剂1和2的数量应该增加，以更好地密封油漆表面，并提供类似粘合剂3和4的效果，即使在高PVC配方中也能发挥作用。由于粘结剂1和2的MFT较高，为了获得更好的性能，可能需要使用聚结剂。

定量检测:找出涂料浸出的根本原因

虽然Kesternich橱柜测试有助于判断涂料配方是否容易浸出，但它不能揭示在更复杂的涂料配方中，是哪种成分导致了蜗牛的痕迹。为了回答这个问题，我们需要一个更复杂的测试。对于一种已知的涂料配方，通过液相色谱(小分子高效液相色谱(HPLC)和聚合物凝胶渗透色谱(GPC))分析了那些可能是影响因素的成分的保留时间。该涂料配方被应用到陶瓷瓷砖(浴室瓷砖)的背面作为矿物基材。用泡沫辊刷涂漆，并记录油漆的重量。每瓦片(约14 × 14厘米)约11克未干油漆是理想的(大致对应于用于Kesternich试验的面板上的400 μm层厚度)。

Kesternich橱柜被换成了一个改良的水族箱，上面附有一个冷水蒸汽冷凝器(图4)。冷水蒸汽被用作春天或秋天晨露中真实浸出条件的比较。

在改良的水族箱中，可以一次研究四块瓷砖。我们用的是复制品，所以我们同时研究了两种涂料配方。每块瓷砖都是用一个金属支架固定在一个扁平的玻璃盆里。洗脱液收集在玻璃盆中。在“浸出循环”结束时，将玻璃盆中的水称量，然后进行浓缩，以补偿高效液相色谱检测限。色谱图中任何峰的保留时间都可以与已知标准相比较。这样就可以识别出浸出的油漆成分。测试本身比凯斯特涅奇测试的视觉评估更麻烦。然而，如果需要确定浸出的根本原因，它是非常有价值的。在半定量的方法中，可以对浸出成分的数量进行相互比较。 Weighing errors can occur during the eluate transfers or sample concentration. In addition, the amount of the paint on the tile can vary slightly and additional weighing errors occur when determining wet and dry paint. All these slight variations lead us to the conclusion that a completely quantitative evaluation is not possible. It also may not be required for the time being, as the study of the root cause of snail trails in various paint formulations has only just begun.

案例研究:分散剂

一种分散剂存在于(着色的)油漆中，当它滤出时，一定量的分散剂会导致façade的光学性能下降。因此，我们将注意力集中在开发一种新型聚合物分散剂上，以克服这一挑战。从理论上讲，由于较慢的布朗运动和聚合物链与其他涂料成分的纠缠，聚合物分散剂在涂料配方中的流动性较低。为了研究这种效果，制作了一种以新型聚合分散剂为特征的颜料糊和一种以传统表面活性剂型分散剂为特征的对比糊。两种浆糊被用来给同一种白色底漆着色。作为一种颜料，我们选择了氧化铁红(PR 101)，因为蜗牛的痕迹在较暗的色调更明显，而且无机颜料经常用于外墙。这个公式如表3所示。同样，为了避免其他成分的影响，它尽可能地简化了。在基础漆中加入8%的颜料膏。

光学评估与Kesternich橱柜测试显示，光滑的颜料表面有光泽的蜗牛痕迹，油漆已与表面活性剂型分散剂配方。然而，用这种新型聚合物配制的涂料，即使在经受了测试之后，也没有发生变化。为了量化浸出成分的数量，我们还用瓷砖作为基质进行了水族馆测试。

采用两种分散剂的标准液色谱法进行方法开发。从图5可以看出，表面活性剂在HPLC色谱图上的保留时间为15 min。另一方面，由于聚合物的分子量较高，需要通过凝胶渗透色谱进行检测。其保留时间约为20 min。当将相应玻璃盆的洗脱液注入高效液相色谱装置时，表面活性剂从瓷砖中滤出，在保留时间为15 min时出现一个较大的峰值。相比之下，含有聚合分散剂的瓷砖洗脱液只有一个小峰。利用曲线下的面积并将其与校准曲线进行比较，我们可以非常粗略地量化浸出的分散剂。表面活性剂型分散剂的检测结果为2.1 g/L，而聚合物的检测结果仅为0.4 g/L。这些数字不应被视为绝对数字，而应被视为彼此之间的相对数字。作为一个比例，我们看到聚合物分散剂比表面活性剂型分散剂少5倍。

参考文献

1. Schoff, C.K，涂料临床:水与涂料，JCT CoatingsTech 2015, 72

2. 非浸出活性表面活性剂，化学学报2018,34,36-41

3. Schoknecht, U, Sommerfeld, Th。， Borho, N, Bagda, E, façade涂层实验室浸出试验过程的实验室间比较，有机涂料进展2013,76,351-359

4. 陈振宇，乳胶漆膜上的污垢吸附，涂料学报2002,12,1-3

5. Astm d7190-10 (2015)

本文最初发表于《欧洲涂料杂志》2019年2月号。