自潔涂料的發(fā)展

1、2016年前言自清潔 概念自20世紀(jì)90年代提出以來, 對(duì)其的研究和商品化進(jìn)程發(fā)展迅速，由于具有環(huán)保和節(jié)省清洗費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn), 自清潔涂料越來越受到市場的青睞。根據(jù)自清潔的原理不同,自清潔涂料可以分為超疏水和超親水2類, 它們都是通過水的作用達(dá)到本身自清潔效果的。所不同的是, 超疏水涂料是通過水滴的滾動(dòng)帶走污物, 而超親水涂料是通過在其表面形成水膜并帶走或隔絕污染物而實(shí)現(xiàn)自清潔的作用。尤其是后者在光輻射下還具有光催化特性,可以降解有機(jī)物, 進(jìn)一步起到殺菌消毒和凈化環(huán)境的作用。1 超疏水自清潔涂料 疏水型自清潔涂料通常具有很低的表面能，水和污染物很難在其表面附著，這樣涂膜表面就具有了自清潔的效果，這

2、也是制備耐沾污涂料最常采用的方法，目前此方面的研究很多，典型的制備途徑有兩種，一種是利用仿生技制備具有“荷葉效應(yīng)”的涂料以達(dá)到疏水自清潔效果，另一種是在涂膜的表面引入低表面能的組分，大幅降低涂膜的表面能從而達(dá)到疏水自清潔的效果。1.1 “荷葉效應(yīng)”自清潔涂料 德國波恩大學(xué)植物學(xué)教授Barthlott W 研究發(fā)現(xiàn)荷葉表面存在納米蠟晶，這種特殊結(jié)構(gòu)使荷葉表面幾乎可以不被水潤濕，同時(shí)荷葉表面微米乳突形成微觀粗糙的表面，由于污染物的粒徑一般都大于蠟晶，所以污染物只會(huì)疏松地附著在乳突的凸出部位，雨水沖刷時(shí)很容易將污染物帶走，從而達(dá)到自清潔的效果。所以“荷葉效應(yīng)”涂料的表面應(yīng)同時(shí)具有合適的粗糙度及較低表

3、面能的疏水性。目前，許多公司都研究開發(fā)出具有“荷葉效應(yīng)”的產(chǎn)品，包括“荷葉效應(yīng)”乳膠漆及“荷葉效應(yīng)”助劑1.2 低表面能自清潔涂料 通過化學(xué)改性或物理混拼引入低表面能物質(zhì)可以大幅降低漆膜的表面能，從而達(dá)到疏水自清潔的效果。目前最常見且易被廣泛使用的低表面能物質(zhì)主要為有機(jī)硅、有機(jī)氟類化合物。有機(jī)硅、有機(jī)氟改性過的涂料在成膜時(shí)，其中的硅氧烷基團(tuán)和氟代烷基團(tuán)會(huì)遷移堆積在涂膜的表面，大幅降低了涂膜的表面能，起到疏水自清潔效果。2 親水型自清潔 涂膜的親水性一般可以通過下面兩種途徑實(shí)現(xiàn)，一是在制備涂料時(shí)添加親水助劑或填料；二是在合成樹脂時(shí)引入特定親水基團(tuán)進(jìn)行親水改性。基材的超親水性處理可分為有機(jī)系處理、

4、無機(jī)系處理和有機(jī)、無機(jī)復(fù)合系處理。有機(jī)親水性涂料 有機(jī)親水性涂料是通過有機(jī)親水性樹脂中的-OH、- NH2、- SO3H、-COOH、- C- O-C- 等親水性基團(tuán)來發(fā)揮作用, 當(dāng)水珠與此類親水性薄膜接觸時(shí), 水珠迅速鋪展形成水膜流掉, 帶走污染物, 從而實(shí)現(xiàn)自清潔的效果。無機(jī)親水性涂料 無機(jī)親水性涂料是在基材表面沉積或涂覆納米S iO2 或納米T iO2 膜, 此類超親水自清潔涂膜常通過2種典型 的特性發(fā)揮自清潔性能: 一是納米S iO2 或納米T iO2 的光催化特性, 可以光降解有機(jī)污染物; 二是納米SiO2 或納米T iO2 的光致超親水特性, 在基材上形成水膜, 隔絕污染物的附著。

5、而其中以納米T iO2 的應(yīng)用最為 廣泛。3 微粉化 微粉化技術(shù)是在涂料組份中加入適量的易粉化顏填料或樹脂，涂膜表面在紫外光照射下會(huì)逐漸產(chǎn)生輕微的粉化，在得到雨水沖刷時(shí)附著在涂膜表面的污染物會(huì)隨著粉化缺陷突出 這種效果是通過犧牲涂膜的厚度來實(shí)現(xiàn)的，這一方面會(huì)縮短涂膜的使用壽命，另一方面粉化層會(huì)對(duì)其他涂層造成二次污染，且不同部位的粉化速度各不相同，自清潔效果也不相同層一起被沖走，使涂膜產(chǎn)生自清潔效果。4 光催化自清潔 納米TiO2 具有較高的光催化性，可以高效分解有機(jī)物，殺菌能力強(qiáng)40。光催化納米TiO2 在光照下能充分顯示出半導(dǎo)體材料的性質(zhì)，表面產(chǎn)生電子和空穴，可激活空氣中的氧和水與有機(jī)物污染

6、物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解有機(jī)污染物；將TiO2 涂膜長時(shí)間暴露在太陽光下，其對(duì)水的接觸角可降至0，顯示出超親水性。光催化涂層的分解有機(jī)污染物能力以及表面超親水性可使附著在涂層表面的污染物能夠很容易地被分解，隨著雨水被沖洗掉，兩方面的協(xié)同作用，可使涂層具有很好的自清潔效果。光催化自清潔示意圖 TiO2 光致超親水性自清潔涂料的應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)硅罩面漆 基于涂層的自清潔涂料的優(yōu)缺點(diǎn)，我公司應(yīng)用硅樹脂乳液作為罩面清漆的主要成膜物質(zhì)，硅樹脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于石英。硅樹脂均由三官能硅單元組成，使硅樹脂在化學(xué)性能上成為介于純粹無機(jī)物和純粹有機(jī)物之間的中間體系具有優(yōu)異耐久性，且表面能很低,

7、 具有良好的憎水性。使罩光清漆表現(xiàn)出超耐候和超疏水自清潔特性。耐沾污測試白色質(zhì)感漆+罩面污染后白色真石漆+罩面污染后清水清洗后競品1競品2空白公司DZM公司GZB公司GZB蠟+乳液水性聚氨酯（雙組份）競品3白色質(zhì)感漆基層競品1競品2公司DZM空白公司GZB水性聚氨酯（雙組份）公司GZB蠟+乳液競品3白色真石漆基層結(jié)語 我國空氣質(zhì)量普遍較差，尤其是粉塵及懸浮顆粒含量污染嚴(yán)重，對(duì)外墻涂料尤其是乳膠涂料的抗污染能力提出了很高的挑戰(zhàn)。限于不同的地域環(huán)境、氣候條件和污染源的復(fù)雜多變性，上述技術(shù)都有一定的適應(yīng)性和局限性。涂料的耐沾污性很大程度上取決于基礎(chǔ)成膜物質(zhì)的抗污能力，如何通過化學(xué)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的聚合技術(shù)來提高成膜有機(jī)物的耐沾污性是提