我国耐沾污自清洁涂料的发展现状Word格式.docx

1、题，在建筑领域有着巨大的市场潜力，已成为建筑涂料发展的一个重要方向。2014 年 6 月在上海田林宾馆举行了的 2014 高装饰功能型建筑及地坪涂料研讨会开展了耐沾污自清洁涂料专题研讨。50 多位专家从不同角度探讨了耐沾污、自清洁涂料的相关标准、测试情况、技术路线、应用情况等内容。这对于推动我国耐沾污自清洁涂料的技术进步和发展将会起到深远的影响。1耐沾污自洁涂层体系的评价及相关标准1.1现行涂料耐沾污和自清洁相关标准（1）涂料耐沾污相关标准涂料耐沾污标准已经做了很多年工作，从 GB/T9755 2001合成树脂乳液外墙涂料 到 GB/T 9780 2013建筑涂料涂层耐沾污性试验方法 、 HG

2、/T4756 2014内墙耐污渍乳胶涂料标准，检测方法和技术指标都在不断地进步。耐沾污主要针对外墙的平涂、 砂壁状涂料、 乳胶漆 （自然污染源） ，耐污渍主要针对内墙涂料（人为污染源） 。不足是外墙涂料普遍存在的共性问题，这大大影响了建筑涂料的装饰性和功能性。（2）涂料耐沾污自洁效果测试涂料自清洁是依靠涂层自身所具有的亲 -疏水物理特性来起到易洁和自洁作用， GB/T 23764 2009 光催化自清洁材料性能测试方法已经实施，其中涂料耐沾污自洁效果通过“雨痕”实验进行检测， 即将实验样品置于带有亲油性及“雾霾”污染源的大气自然环境下一定周期，测试污染前后涂料外观的变化，这种测试能够体现在自然

3、环境下的实际污染情况。对氟碳漆进行“雨痕”实验检测后发现，溶剂型氟碳漆虽然综合性能很好，但“雨痕”实验或多或少存在一些问题；水性氟碳漆相对好一些。通常情况下，自清洁涂料的性能我们仅用“接触角”来表征，其实“雨痕”实验也是一种很好的表征方式。现在的涂料项目检测多数是采用 GB/T 9755 2001 ， 耐沾污检测项目出现问题的多发生于砂壁状涂料、溶剂型外墙漆、氟碳漆等涂料产品检测。隔热反射涂料要考查污染物对隔热温差的衰减影响， JG/T235 2014建筑反射隔热涂料中规定，要按标准测试涂料在耐沾污、人工加速老化前后的太阳光反射比下降率；弹性涂料相对其他涂料品种来说耐沾污确实比较差， JG/T

4、 172 2005 弹性建筑涂料中规定，耐沾污（ 5 次）白色或浅色明度值变化要达到 30% ，这一指标一般比较难达到；真石漆涂装有些需要清漆罩光，不罩光则耐沾污项目要求往往不通过；砂壁涂料由于涂层表面呈多孔状态， 涂层也是很难做到耐沾污， 除非它的颜色和 PM2. 5近似，砂壁涂料表面罩光也要选用自洁类的罩光清漆。与涂料自清洁相关的标准还有 : GB/T 30191 2013外墙光催化自洁涂覆材料 、 GB/T 9780 2013 建筑涂料涂层耐沾污性试验方法 、 GB/T 9276 1996涂层自然气候曝露试验方法及 ASTM D3719 2000 外用涂漆板上收集污物的标准试验方法 。1

5、.2 “雨痕”实验耐沾污性检测结果 建筑外墙涂料今后的一个重要发展是解决自清洁的问题。耐沾污性的评价以往采用的是“粉煤灰”实验，实际使用中评价 效果不理想，现采用“雨痕”实验来进行评估。众所周知，涂膜硬度高、光洁度好、耐水性优异，则表面污 渍就易于清洗。不同体系的建筑涂料耐沾污性相差很大。根 据“雨痕”实验测试，建筑涂料耐沾污性优劣次序是：乳胶漆 溶剂型丙烯酸漆溶剂型氟碳漆。溶剂型氟碳漆的好处是 表面比较硬，容易清洗，但最容易脏；很多乳胶漆产品，如 弹性乳胶漆，它的污染往往是永久性的，污染物都渗透到了 涂膜里面，沾污只能靠涂料自身的微粉化解决问题，因此常 常会出现涂料在刚开始使用的一段时间越来

6、越脏，后来反而越来越干净的奇特现象。1.3“雨痕”实验结果的正确解读 一些学者认为，氟碳涂料的耐候性、耐水性及耐化学品性等 综合性能很好，在自然界中即使受到一定程度的均匀沾污后， 可能同样会感觉到美观实用，能够被人们所接受，并不需要特别优异的耐沾污性。在欧洲和美国，涂料领域光催化技术用得比较少，光催化有 超亲水和分解有机物的功能，但它没有被当作耐沾污、自清 洁的标准来看待。超疏水和超亲水在耐沾污、自清洁方面的 应用效果分别在欧洲和日本获得了极大的成功，然而在我国 海南和常州地区进行的“雨痕”实验检测却显示，超亲水产品的耐沾污效果非常好，而超疏水产品的实验结果不好。这说明： （ 1 ）特定地区的

7、污染物性质决定了表面自清洁方式的作用效果，各地区的大气污染物成分差别很大，工业发达地区的污染物以溶剂型为主， 90% 的污染物均为有机物 1，油脂性物质 20% ，而工业欠发达地区、旅游城市、乡镇等地污染物则是以亲水性的粉尘污染为主，污染性质截然不同，使得超疏水和超亲水在不同地区的应用效果差异极大； （ 2）进行“雨痕”实验检测的污染源及气候条件必须与涂料实际应用的场合条件相吻合。脱离应用环境的检测数据与实际应用效果必然相去甚远，这样的检测数据不可采信。1.4做好基础数据统计和跟踪大气条件发生变化，空气中的污染物成分也将发生极大变化。对于污染物对建筑的危害程度，传统建筑涂料产品及新的超亲、疏水

8、涂料产品的耐沾污性，以及人们对现有建筑物及构筑物饰面沾污的容忍度等，行业应做系统的数据跟踪统计，并在数据统计分析的基础上，科学地建立建筑涂料领域的评价体系，明确研究发展方向。如德国耐沾污自清洁技术路线普遍采用超疏水处理，日本采用超亲水处理。根据目前国内实验结果，表明超疏水处理效果不佳。现在大气污染源变化比较大，污染物的成分变得越来越复杂，将来超亲水处理效果是否一定显著还值得研究，所以要做好基础数据的统计工作，正确分析污染物的性质，选用相应的涂料品种。结合建筑节能隔热保温涂料的技术要求，涂料耐沾污性的研究及标准制订工作还需要进一步提高。2 涂层耐沾污自清洁基础研究2.1基于表面能理论的耐沾污自洁

9、机理耐沾污和自清洁是 2 个不同的概念。 耐沾污是指容易脏， 但又很容易洗的情况，也称之为抗污或易洁；利用表面能达到不容易脏、雨水易冲洗干净的情况称之为自清洁。基于不同的“自清洁”原理，现在经常会提到 2 种理论，一种是低接触角高表面能的“超亲水自清洁涂层” （超亲水指水接触角 10水滴在表面上会完全铺展） ；另一种是高接触角低表面能的“超疏水自清洁涂层”（超疏水指水接触角 150，滚动角10，水滴在材料表面保持圆滴状，易滚落，具有基本不“沾水”的特点） 。理论研究表明，涂层的表面能与涂层的耐污性能有着非常密切的关系。 （ 1 ）低表面能超疏水和高表面能超亲水涂层在一定的环境条件下，都具有较好

10、的耐污性能； （ 2）自洁的决定性条件是实现涂层的超亲水或超疏水，同时长期保持该状态；（ 3 ）光催化涂层正是通过吸收太阳能，使其表面产生对有机污染物的分解和光诱导亲水性（ PIH ） ，以保持涂层的超亲水状态，实现自洁效果。耐污性自清洁技术的难点在于：在户外自然条件下如何保持超亲水或超疏水的表面状态， 以达到长期的耐污自洁效果 22.2耐沾污光催化涂料技术光催化的原理是结合了亲水和微粉化的作用。在我国沿海地区，城市污染多是溶剂型的污染，很多污染物是油性的，在亲水性涂层表面不容易附着上去，而即便发生了一些粘附，因水接触角小，水润湿的比较好，所以也容易被冲洗下来。当靠雨水的力量冲不下来时，可通过

11、涂层表面光催化作用将油性污染物降解，多数油性污染物并不是难以降解的齐聚物，它们的能量比较小，被降解成小分子的有机物后，与涂层的粘结力会明显降低，在雨水的均匀润湿下很容易被冲洗下来，而恢复到原有的清洁状态。涂层表面罩光是耐沾污处理最经济可行的有效方法。罩光用纳米光催化涂料产品目前分为渗透型（纳米溶胶）和成膜型（纳米溶胶 +树脂乳液） 2 类，分别适用于多孔涂层和较致密涂层。渗透型多为纯无机（ Si 、 Ti ）溶胶类型，通过分子的吸附作用改变涂层表面状态；成膜型多为乳液（ Si、 Ti）溶胶杂化而成，用于低表面能涂料的光催化罩面。渗透型适用于多孔性底涂的罩面（包括水泥基材） ，直接喷上去无需成膜

12、。真石漆带有粗糙的表面，渗透型纳米光催化涂料可以从多孔部位渗入，附着性比较好；而包括弹性涂料在内的较致密的涂层，使用渗透型的则可能会出现附着不好的问题，应该选择成膜型的产品。纳米光催化涂料主要是利用纳米材料的表面能效应，因此只 需在表面薄薄的罩一层，用量很少，非常经济。2.3纳米光催化涂料的光催化活性纳米光催化涂料中的主要功能性材料为纳米 Si, Ti 溶胶光触媒，要达到好的自清洁效果，作为光触媒的 Si,Ti 溶胶的一次粒子粒径应为 10 20 nm ，溶胶粒子呈有效分散状态。实际应用时， 光触媒的平均粒径一般至少要 60 70 nm ， D90 80 nm ，这种条件下光触媒的效率才能充分

13、发挥。研究表明，光触媒应用的基本要求是：光触媒结晶度要高，水汽和氧气要充足，充分接触才能有效地分解有机物。因此，不建议将光触媒直接加入到外墙涂料中。光触媒的作用结果是超亲水和分解有机物， 这 2 种作用同时发生。 在沙漠地区光触媒是否有效果还值得研究。通常， 光触媒有粉态和溶胶态 2 种形态。 目前涂料工艺很难解决粉态纳米级分散的问题，粉态粒子在没有达到稳定分散的情况下，贮存过程中会发生粒子间的内聚。内聚的极端结果是产生物料分层，在喷涂成膜过程中也会出现相分离问题，因此粉态的应用效果要比液态的差。光触媒在使用过程中利用紫外线做能量转换。涂料中的颜料吸收紫外线会使光触媒对紫外线的利用率降低，树脂对光线的遮蔽阻挡也会使紫外线的利用率变得更低。这实际上是光触媒利用阳光中的紫外线问题。纳米光催化涂料具有良好的透明性对这类产品来说非常重要，所以建议使用光触媒时尽量把它做成透明状态，如透明涂料。成膜型纳米光催化涂料中的光触媒在使用初期被有机物（树脂乳液）所包覆，没有效果， 一段时间后包覆物被分解了， 自洁效果才会显现。 Si 、Ti 溶胶涂覆的初期涂层表面不亲水，接触角在 40 60，没有亲水自洁效果， 但在阳光下照射 7 15 d 后， 涂层的上表面（朝向阳光的那面）树脂被破坏了，光触媒被激活，接触角