data-full-width-responsive="true"> 外墙乳胶漆耐沾污性的分析及发展状况庞文武1，陈炳耀2，毛秋燕2，温海军2，何冬梅2（1广东顺德三和化工有限公司，广东佛山528325；2广东三和化工科技有限公司，广东中山528429）0 引言随着工业废气及汽车尾气排放量的增加，外墙涂料的污染日益严重，涂料装饰的美观性能受到前所未有的挑战。为了有效改善外墙涂料抗污染性能差的现状，人们开始不断地探索和研发高耐沾污性能涂料配方，从涂料助剂配方调整到施工工艺改善都颇有成效。本文结合前人的研究成果，从涂膜黏附污染因素出发，总结出几种提高涂膜耐沾污性的有效方法。1 涂膜污染的原因1 1 黏附目前市场上销售的外墙涂料，其成膜物质普遍运用热塑性聚合物基料，该基料玻璃化转变温度（T g）要求太低（一般为20 ℃ 左右），一年中真正能够达到20℃ 的天气少之又少。外墙涂料涂膜温度大部分时间都处于T g 以上，没有形成玻璃化的涂层其耐沾污性能大打折扣。外墙涂料涂层在高温高湿的环境中，涂膜容易软化和发黏，自然就很容易黏附空气中的灰尘、废气等污染物。1 2 吸附外墙涂料涂层属于低能表面，一般情况下并不具备吸附的功能。但是在秋冬干燥的季节里，空气中的水蒸气无法提供足够的导电性来抑制静电荷的聚集，高电阻的涂层表面容易产生静电，很容易吸附悬浮在空中的废气、灰层等带有相反电荷的污染物微粒，最终造成涂膜污染。1 3 吸尘外墙涂料刷涂后的涂膜表面粗糙不平，大量的孔隙容易吸水吸尘，灰尘、废气颗粒在雨水的融合下形成污水，污水在散落到外墙涂层表面时容易经过涂膜毛孔吸入到涂膜中，雨过天晴，涂层内部的水分不断蒸发，留下灰尘、废气颗粒沉积在涂膜中，永久性地污染涂膜。2 提高涂膜耐沾污性的措施2 1 提高玻璃化转变温度（T g）黏附空气中的污染物微粒是造成外墙涂料污染的原因之一，涂层的黏附与涂层表面的黏度与硬度有关。如何增强涂层硬度、减少涂膜发黏是涂料制备过程中成膜物质选择的难题。聚合物的T g 决定了涂层表面的黏度和硬度，所以说涂料耐沾污性最终受聚合物T g 的影响。目前涂料生产企业普遍选用热塑性聚合物作为乳胶漆的成膜基料，所以在选用成膜基料时，必须选择拥有适当T g 的聚合物作为成膜物质。2 2 降低涂膜表面张力吸水是外墙涂料涂膜污染的重要来源，而吸水的原因主要是涂膜表面凹凸不平，所以在改善外墙涂料耐沾污性措施中，有效降低涂膜的表面张力是很好的方法。降低表面张力后涂膜会更加平整光滑，污染的雨水就不会那么容易地渗入到涂膜中，最终达到提高外墙涂料耐沾污性能的效果。近年来，涂料市场上很多通过添加超疏水性界面剂或耐沾污剂等助剂，研发制备出具有疏水表面的涂层来实现防污目的。耐沾污助剂不溶于水，不会因为搅拌分散而影响性能。该类涂料涂装后耐沾污助剂会以微细粒子的形式存在于涂膜中，助剂超低的表面能赋予涂膜疏水性，涂膜不会黏附空气中的污染颗粒，也不会受污水渗透影响造成涂膜污染，有效提高了外墙涂料的耐沾污性能。2 3 提高涂膜的致密性如果仔细观察，会发现涂料涂刷固化后不仅表面粗糙、凹凸不平，而且涂层的内部还有许多微孔，涂膜内部存在大量的毛细孔隙，这也是降低外墙涂料耐沾污性能的影响因素。黏附在涂膜表面的污染物，如果经雨水分解后通过毛细管效应最终吸附到涂膜内部，随着后期雨水蒸发，污染物就会永久地留在涂膜内，这会给涂膜带来致命的污染。通过设计适当的颜料体积浓度，采用遮盖性聚合物乳液、硅溶胶等都可以有效提高外墙乳胶漆涂膜的致密性，致密性提高后涂膜内部的结构变得更加致密坚硬，间隙极小，尘埃粒子不易侵入其间，最终达到提高涂膜耐沾污性能的目的。2 4 使用纳米技术运用纳米技术制备的外墙涂料具有良好的耐沾污性与自洁性效果，因为该技术生产的涂料涂刷后涂膜在微观结构上的微孔排序整齐，这些整齐的微孔通过光合作用产生能将污染物分解成H2O 和CO2 的电子空穴团和高活性羟基，雨水可以很容易地将分解后的污染物冲刷干净。随着纳米技术的不断成熟，各类纳米级颜填料和超细粉料的研发取得了突破性进展，耐沾污性外墙涂料的制备拥有更多的颜填料选择。3 耐沾污外墙涂料的理论研究及现状3 1 荷叶效应荷叶效应又称为自清洁效应。荷花能够出淤泥而不染，很多人都以为是因为
它光滑的缘故，其实用放大镜观察，会发现荷花表面也很毛糙。荷花的自洁密诀在于花瓣表面具有很好的憎水性，荷花从淤泥中冒出来的时候，污染物经过荷叶表面的蜡晶聚集到叶片的凹陷部分，在雨水冲淋时污染物会受到很强的亲和力，当亲和力大于叶片表面的黏结力时，污染物就会随着雨水流动被冲刷走，最终保持了荷叶的干净与清洁。近年来，涂料工作者不断地尝试将荷叶效应运用到外墙涂料的生产中，特别在微结构有机硅乳胶漆的研发过程中，有效地提高了外墙涂料的自洁性能。微结构有机硅乳胶漆模拟了荷叶的表面构造，通过在生产配方中添加憎水性乳化剂、有机硅乳液原料，最终达到涂膜拒水保洁的功能。3 2 自分层理论自分层涂料指的是由2 种或2 种以上的成膜物质组成的涂料，该涂料一次性地施工在墙面后，能够在固化过程中自发产生分离或迁移，最终形成不同性质的复合型多涂层体系。涂料分层机理来自于涂料中不同成膜物质的差异性和互斥性，形成性质不一的梯度性涂膜。自分层涂料能给建筑物提供多层的保护，一次性涂刷工艺有效解决了多层涂膜间的附着力问题，大大降低了施工成本。目前很多涂料厂运用性能互斥的丙烯酸树脂与有机硅树脂生产复合型涂料，配方思路借鉴于自分层理论。该法制备的涂料在施工固化过程中，有机硅树脂渐渐地浮到涂膜表面形成性能优异的低表面能面层，低表面能涂膜不黏尘、不吸水，可以有效改善涂膜的自清洁性能。3 3 微粉化技术所谓的微粉化技术，简单来说就是涂膜在一段时间内会在表层发生粉化，通过雨水冲刷掉粉化的涂膜达到自洁的效果。微粉化外墙涂料的制备过程，就是需要在颜填料配方中加入适当的易粉化颜料，该颜料制备出来的涂料涂刷到外墙上，每隔一段时间就能在涂膜表面产生轻微的粉化。微粉化技术运用的关键在于如何有效控制涂膜粉化层的厚度，粉化层太薄则达不到自洁的效果，太厚则严重影响到涂料的使用寿命。微粉化自洁技术虽然能够有效清洁各类亲油、亲水等污染物，但涂膜粉化过程严重损伤建筑物，粉化）过程不易控制，实用效果不理想。3 4 光催化效应利用二氧化钛的光催化效应，也是提高外墙涂料耐沾污性能的有效方法。所谓光催化效应清洁法是指二氧化钛在光照的条件下能够催化产生高活性氧化-还原电子，高活性氧化- 还原电子很容易吸附水的羟基，水失去羟基后易潜入到微生物细菌及油性污染物下方，雨水就能够轻松地将涂层表面的微生物细菌及油性污染物冲洗干净。利用光催化效应制备自洁涂层受到消费者的喜爱，目前普遍运用于厕所装修和房屋墙壁涂刷。但光催化效应在有效分解污染物的同时，也会对涂膜造成负面损伤，在促使涂层自清洁的同时如何减少涂膜的分解，是光催化技术亟待解决的难题。4 结语乳胶漆制备所需材料丰富多样，外墙涂料耐沾污性能改善需从多方面共同协调。一方面，外墙涂料耐沾污性能首要攻克的就是成膜物质，通过有效权衡软硬单体比例和成膜聚合物的研发，改善外墙涂料涂膜表面的黏度和硬度，减少外墙涂膜遇热发软黏附空气中的灰尘。另一方面，加强耐污功能型颜填料的研发和推广，利用超细粉料和纳米级颜填料的优异性能，可有效地从源头提高外墙涂料的耐沾污性能。
