水性纳米罩光防污涂料的应用

data-full-width-responsive="true"> 0 前言纳米科技的迅猛发展为传统建材的产业升级提供了强有力的技术支撑，而随着环境保护、石油资源的紧缺和国家节能减排政策的推行，具有经济、环保、节能和减排特点的水性化产品性能日益改善，应用市场将愈加广阔。表面防水防腐处理技术在石材表面防护、内外墙自清洁、金属防腐蚀等方面有着广阔的应用[1]。根据涂层耐沾污机理，防污涂料主要有2 种：（1） 低表面能疏水型；（2） 亲水性表面型。亲水性表面防污涂料以干燥涂层具有显著亲水性为其特征，在水流作用下污物与水一起流失而呈自清洁作用，这种亲水表面耐沾污涂料对短期耐沾污性特别是耐雨迹污染有明显的改进，但存在漆膜耐水性降低、耐久性和长期耐污染性变差等不足，漆膜表面结构不密实、硬度低、强度小，不耐磨[2]。疏水型耐沾污涂料则利用涂层的低表面能特性或与仿生技术相结合将污物排斥在外，这些耐沾污涂料常采用氟硅树脂，以溶剂型为主，不仅污染环境、影响健康，而且价格高昂[3-4]。本文根据作者多年从事有机硅氟材料研发的经验，利用溶胶-凝胶技术和纳米杂化技术，研制出一种新型的无溶剂水性纳米低表面能光亮防污涂料，并探讨其在建筑抛光砖、文化石、墙面、水磨石地板等表面罩光防污处理中的应用。1 实验11 主要原料硅溶胶（pH 值=3~4，固含量30%）、正硅酸乙酯、功能性有机聚硅氧烷、含氟表面活性剂、流平剂等，均为工业品。12 水性纳米罩光防污涂料的配制按图1 中的方法在室温下制备水性纳米罩光防污涂料。13 膜的制备将上述制得的水性纳米罩光防污涂料在干净平整的玻璃板及表面未处理的抛光砖、文化石、墙面、水磨石地板等底材上涂刷，经振动让其自然流平，室温自然干燥3 d，膜厚保持在10～20 m。14 主要仪器和测试方法日本电子公司JEM -CX100 Ⅱ 型透射电子显微镜；用日本rma 角度计式接触角测定仪测试涂料在玻璃片上自然干燥成膜后表面的水接触角。按GB/T 67391996、GB/T 17201989 和GB 176379测试涂膜的铅笔硬度、附着力和耐化学试剂性。15 防污性测试将水性涂料处理抛光砖表面1 遍，室温放置3 d 后分别进行墨水、油性笔、水泥浆等防污性能测试。将污染物墨水滴在经防护液表面处理过的抛光砖表面，保留一段时间，然后用清水擦洗；或者将油性笔在砖表面做记号，一段时间后用乙醇擦洗，考察其表面对各种污渍的防污、抗污效果。水泥浆试验是将水泥浆涂在砖表面上，然后用皮鞋的硬底用力踩踏多次，最后用水清洗并用干净的湿布擦抹干净，观察砖表面的抗磨损能力和防污性能。2 结果与讨论21 水性防污涂料透射电镜表征将有机硅前驱体与不同量的水性纳米硅溶胶在催化剂作用下于室温搅拌混合均匀后，分别测试其复合前后的透射电镜TEM，观察纳米粒子的形态和粒径。图2 是纳米硅溶胶用量较多[m（硅溶胶）∶m（有机聚硅氧烷）=90∶10，下同]时制备的水性防污涂料的TEM。图3 是有机聚硅氧烷用量较多[m（硅溶胶）∶m（有机聚硅氧烷）=20∶80），下同]时制备的水性防污涂料经磷钨酸负染色后得到的TEM。由图2 可见，水性涂料溶胶-凝胶复合前后，纳米硅溶胶粒子形态没有明显变化，测得纳米粒子平均粒径为10~20nm。由图3 可见，水溶液中同时存在纳米级小颗粒和微米级大颗粒2 种结构的粒子。22 水性防污涂料IR 表征我们通过测定水性涂料固化后经105 ℃烘干4 h 后固体微粉的IR 光谱图来确定其复合情况（见图4）。