全  站关键词

其提高涂料耐沾污性能的机理如下：对于PVC低于CPVC的涂料体系，聚合物含量较大，颜料、填料分散于软而粘的聚合物之中，造成尘埃颗粒容易粘附于涂膜上，加入部分遮盖聚合物，在干燥成膜后遮盖聚合物分布在涂膜中，使涂膜的硬度提高，从而改善涂膜的耐沾污性能；对于PVC高于CPVC的涂料体系，颜填料的含量较高，涂膜中颜、填料之间的空隙较大，粒径通常为5~30μm的尘埃易吸附于其中且不容易被清除，加入球形且粒径很小的遮盖聚合物后，可填充在颜、填料之间的空隙中，涂膜致密性提高，使尘埃难以被吸附于涂膜中。因而，无论PVC低于CPVC的涂料体系，还是PVC高于CPVC的涂料体系，遮蔽型聚合物微球的加入都会提高涂膜的耐沾污性能。另外，采用部分遮蔽性中空微球可以降低乳液用量，而不影响涂层的综合性能。__

（3）硅溶胶的使用

硅溶胶胶体颗粒比较细微，粒径一般在5~40nm之间，易于渗透，具有增强涂膜对基层的附着力和填充涂膜中孔隙的作用，成膜之后的结构非常致密坚硬，间隙极小，尘埃粒子不易侵入其间，使涂料的性能提高。很多涂料配方也证明了这一点。

2.4使用纳米技术

使用纳米材料可以制成耐沾污性能良好的外墙涂料。例如，某涂料利用纳米材料的疏水性、对紫外线的反射特性和氟碳乳液中氟碳链的耐化学性好，能够抵御光催化的氧化还原作用，使二者优势互补，得到新型水性高性能氟碳涂料。该涂料涂膜的微观结构有排列整齐的微孔，这些微孔在光合作用下会产生高活性羟基及电子空穴团，能够将污染物分解成H2O和CO2，易被雨水冲刷干净，具有良好的耐沾污性和自洁性。随着超细粉料和纳米级颜填料的快速发展，为提高建筑乳胶涂料的耐沾污性提供了更多的原料来源。利用纳米材料的优良性能，加强其在涂料中的应用研究，在提高涂料的耐沾污性等方面具有广阔的应用前景。

3.耐沾污外墙涂料的理论研究及现状

目前，在改善外墙涂料耐沾污性方面，主要有荷叶效应、自分层技术、微粉化技术和光催化效应等。

3.1荷叶效应

自然界很多植物叶子表面存在自清洁功能，最典型的就是荷叶。德国波恩大学的WBarthlott和CNeinhuis系统研究了荷叶表面的自清洁效应，发现荷叶表层生长着纳米级的蜡晶，使荷叶表面具有超疏水性，同时荷叶表面的微米乳突等形成微观粗糙表面，超疏水性和微观尺度上的粗糙结构赋予了荷叶“出污泥而不染”的功能，也就是荷叶效应（Lotus-effect）。荷叶效应的涂膜，必须同时具备3方面的特性：具有低表面能的疏水性表面；合适的表面粗糙度；低滑动角。通过2种方法可实现荷叶效应，一种是加入超强疏水剂，如氟硅类表面活性剂，使涂膜表面具有超低表面能，灰尘不易粘附；另外一种是模拟荷叶表面的凹凸微观结构设计涂膜表面，降低污染物与涂膜的接触面积，使污染物不能粘附在涂膜表面，而只能松散地堆积在涂膜表面，从而易于被雨水冲刷干净。目前，荷叶效应在指导人们进行超疏水自清洁表面设计方面取得了广泛的应用。MartinWulf等人分析了水滴在微观粗糙涂层表面润湿的热动力学过程，并将该理论移植到汽车清漆中，利用氟或蜡助剂赋予涂层疏水性，采用无机粒子或触变性基料构建微观粗糙结构，结果显示在粗糙结构表面，水不仅具有较高的静态接触角，而且滚动角很低，经雨水冲刷，灰尘很容易被洗净。

Degussa公司的EdwinNun等人在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中加入适量的超疏水性纳米颗粒，构建出接触角>150°而滚动角<2°的微观粗糙疏水表面。AshleyJones等人利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）上的羟基与纳米氧化硅表面存在的硅醇基反应将PDMS接枝在纳米氧化硅颗粒上制备有机/无机杂化涂层，AFM涂层形貌观测表明：氧化硅的加入大大提高了涂层表面的粗糙度，使PDMS的表面接触角最高可达172°，并且可通过氧化硅的掺量来控制表面的疏水性。利用荷叶效应改善外墙涂料的耐污染能力也是近年来建筑涂料研究的热点。以BASF、STO、BYK、Degussa等为代表的德国化工涂料公司与波恩大学合作，将荷叶效应移植到外墙涂料系统。STO公司应用荷叶效应原理开发了微结构有机硅荷叶效应乳胶漆，表面接触角高达142°，表现出了优异的自清洁能力。BYK-Chemical开发了BYKSilclean3700荷叶效应助剂，可显著改善外墙漆的耐沾污性。

3.2自分层理论

“自分层涂料”的概念由WFunke于1976年提出。20世纪90年代欧洲涂料聚合物委员会共同建立了名为Brite-Euram的项目，联合不同国家的7个实验室对自分层涂料的理论和应用进行了系统的研究。其思路是利用性能有差异的多种成膜物质组成的涂料体系，一次涂覆在底材上时，在介质挥发或固化过程中，能自发产生相分离和迁移，形成的涂膜组成和性质呈梯度性连续变化；其优点是具有明显的经济优势，层与层之间附着力更强。涂料自分层的动力主要来源于各相之间的不相容性和表面能差异，除此之外，还受到溶剂挥发速率、体系粘度等动力学因素的影响。自分层涂料为制备自清洁外墙涂料提供了全新的思路，利用氟硅组分与常规涂料组分之间的不相容性、自分层形成性能优异的低表面能面层，可以在较低用量下大大改善涂膜表面的自清洁性能。李永华等人利用有机硅树脂与丙烯酸树脂之间的性能差异制备自分层涂料，成膜过程中有机硅树脂迁移到表面产生低表面能、不粘尘、耐老化性能好的涂膜。现研究主要集中于溶剂型涂料体系，对于水性体系研究较少。

3.3微粉化技术

微粉化技术的设计思路是：在设计外墙涂料配方时，加入适量的易粉化颜料，并选择适当的颜料体积浓度（PVC），使涂膜干燥后在表面逐渐产生轻微的粉化，经雨水冲洗后，墙面的污物将会和粉化层一起由表面脱落，从而使涂膜具有“自清洁”功能。自清洁的关键在于控制粉化，涂膜每年的粉化层大约为6~8μm。其优点在于无论污染物是亲油还是亲水物，均会随雨水冲刷干净。但微粉化技术存在很多缺陷：（1）对涂膜的耐久性有较大损伤，侵蚀速度比非粉化涂膜快；（2）粉化层流落到其他色调的墙面上时，墙面会受到污染；（3）粉化速度主要取决于紫外线强度，但由于不同部位的紫外线强度不同，其粉化速度也不同，因此，该方法实用效果不理想。