耐沾污性建筑外墙涂料的研究

    李金辉（山东省科学院新材料研究所，济南250059）　　　　摘要：从外墙涂料的污染原因出发，分析了提高建筑外墙涂料耐沾污性的几种措施，综述了国内外耐沾污涂料的理论研究和现状，讨论了荷叶效应、自分层技术、微粉化技术以及光催化效应等方法在制备耐沾污性建筑外墙涂料中的优势和存在的问题，指出了制备耐沾污性建筑外墙涂料的方向。　　　　关键词：耐沾污；荷叶效应；自分层技术；微粉化技术；光催化效应　　　　耐沾污性是考察建筑涂料性能的重要指标之一，针对目前建筑涂料特别是外墙涂料耐沾污性不太理想的现状，高耐沾污性的涂料受到了越来越多的关注。近年来，人们不断尝试开发制备耐沾污涂料的新方法，本文从涂膜沾污的原因出发，介绍了提高涂膜耐沾污性的几种方法以及国内外耐沾污涂料的研究现状。　　　　1.涂膜污染的原因　　　　外墙涂料在使用的环境中，涂膜时刻遭受外界各种各样的污染。首先，大气中存在各种尘埃，飘浮着带有油性的烟雾；其次，随着我国工业的发展和家庭汽车的普及，排放的废气中含大量的污染物，这些污染物通过多种渠道和形式污染外墙涂层。归纳起来大致原因如下：　　　　1.1粘附　　　　一般而言，建筑外墙涂料的成膜基料（聚合物）为热塑性，玻璃化转变温度（Tg）一般为20℃左右，所以1年中有相当长的时间其涂膜温度处于Tg以上，涂层受热变软发粘而沾灰，或是涂层受雨水浸泡而软化，软化后的聚合物更容易粘附空气中的污染物。　　　　1.2吸附　　　　涂膜会因吸附灰尘而被污染。虽然涂膜属低能表面（临界表面张力约为50mN/m左右），吸附作用并不严重，但在一定的气候条件下涂膜易产生静电，特别在秋冬季节，空气干燥，一旦遇到相反电荷的微粒，相互吸引，形成污染。　　　　1.3吸尘　　　　从微观上看，涂膜表面凹凸不平，存在孔隙，细小的尘埃溶解或分散在雨水中形成胶体，通过涂膜的吸水性，进入涂膜毛细孔，水分蒸发后尘埃留在毛细孔内，沉积在涂膜表面，从而对涂膜造成永久性的污染。总之，涂膜的污染可以分为附着性污染和吸入性污染2种。前者指的是灰尘等污染物附着在涂膜的表面，而后者是指污染物在附着的基础上进入到涂膜的内部，相对于附着性污染，吸入性污染更难去除，涂膜的沾污通常是2种情况都包括。因此，提高涂膜的耐沾污性主要是通过改善涂膜的表面性能使污染物难以吸附并容易除去，以及提高涂膜的致密性使污染物不易渗入2个途径。　　　　2.提高涂膜耐沾污性的措施　　　　涂膜性能由涂料的组成和结构决定，并受外界条件的影响。因此，提高涂料耐沾污性需根据涂膜被沾污的机理，从涂料的组成和结构两方面进行探讨。　　　　2.1提高玻璃化转变温度（Tg）　　　　涂料中的成膜基料一般为热塑性聚合物，涂膜表面粘度和硬度取决于聚合物的Tg，故涂料中聚合物Tg的高低是影响涂膜耐沾污性的最重要因素。　　　　聚合物的__Tg过低，涂层易高温返粘、易沾尘，造成装饰效果降低；聚合物Tg过高，在常温下涂料不能有效地成膜，对施工不利，所以，聚合物玻璃化温度的大小对于涂膜耐沾污性和施工性是一对矛盾，配制涂料时，必须选择具有合适玻璃化温度的聚合物乳液。我国早期外墙建筑涂料用聚合物乳液的Tg一般在15~25℃，而日本产品一般选用Tg在30~40℃的乳液作为成膜基料，可以明显改善涂膜的耐沾污性，但涂料的成膜温度提高。为解决涂膜的耐沾污性跟涂料成膜性之间的矛盾，研究工作者采用核/壳乳液聚合、无皂乳液聚合及乳液互穿聚合物网络（LIPN）等较为先进的乳液合成方法，制备耐沾污性能较为优良的乳液体系。核/壳型乳液制得的乳胶涂料抗回粘性好，最低成膜温度低；无皂乳液聚合可以消除乳化剂带来的负面影响，提高涂膜性能，需解决的是提高乳液的稳定性和固含量等问题；LIPN技术类似核壳乳液聚合，所不同的是网络自身也有一定程度的交联，核/壳间聚合物链可在相当宽的范围内相互贯穿，使其在抗震、防水等方面表现出优异性能，满足长期使用要求。新的乳液聚合技术极大地提高了乳液的性能，促进了高性能外墙涂料的发展。　

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