[转贴]：建筑涂料的发展方向

liqin

近年来，涂料用乳液合成技术不断进步，出现了无皂乳液聚合技术、自交联技术、有机--无机复合乳液聚合技术、核壳结构与互穿网络技术、多种官能团改进技术等。同时，涂料助剂及其他相关技术也取得重大突破，高性能助剂、高自动化水平的涂料生产工艺、先进的涂料检测技术等全面推广应用，使得我国建筑涂料的产品规格已经由最初的单一性向多样化、多档次发展。其中种类最多、发展最快、最有前景的是功能性建筑涂料。随着各种建筑特别是高层建筑的大量出现，功能性建筑涂料越来越受到全社会的重视。尤其是外墙涂料除了对建筑物具有保护和装饰作用外，还应有其他特殊功能，如防渗、高耐污、防炭化、防霉、杀菌、抗静电、保温隔热、防火阻燃、隔声等功能。所以，功能化已成为建筑涂料的发展方向。

涂料产品的功能化

防火涂料。随着现代化建筑尤其是高层建筑火灾的不断发生，给人们的生活和经济造成了巨大损失，引起了各国政府对建筑防火的高度重视，纷纷制定了相应的标准和法规。因此，防火涂料的研究与应用近年来迅速发展。

防水涂料。传统的沥青基防水涂料普遍存在综合性能不好，质量、原材料不稳定等缺点，这方面发展较快的是有机硅防水涂料、聚氨酯防水涂料和丙烯酸防水涂料。

高耐候性涂料。该涂料是高性能、多功能的外墙涂料，具有长耐久性、高耐玷污性和杀菌性等，主要是应用氟树脂或有机硅-丙烯酸涂料，并常采用纳米材料或涂料自动分层等现代涂料制造技术。

弹性涂料。目前，大多数建筑涂料长时间应用后，都存在涂层开裂现象，主要原因是建筑墙体的水泥基材在施工中留下表面裂缝、孔隙等缺陷，而这些缺陷会造成附着其上的涂层产生裂缝，不仅影响美观，还会造成房屋墙面渗漏现象，较有效的解决方法之一是采用弹性涂料。这种涂料成膜后，由于具有一定的弹性，可随裂缝运动伸缩很好地防止涂膜开裂，从而使外墙具有优异的防水性能。

防虫防霉涂料。防虫防霉涂料主要是在保持涂料装饰性的前提下，添加具有生物毒性的药品制成的涂料。因此，高效优良且对人体无害的防虫防霉剂是生产优良的防虫防霉涂料的关键。防虫防霉涂料适用于经常受潮湿和温湿的建筑物内外墙，如食品、烟草等车间的墙面、顶棚、地面、地下工程等结构部位及一些常受霉菌侵蚀的饮料厂、食品厂和奶制品的墙面、天花板等以及卫生要求高的医院、宾馆、办公室、公共厕所、仓库、车船、饭店等公共场所及民用住宅的内墙。

耐玷污涂料。耐玷污一词主要是针对通常的水性建筑涂料耐玷污性能差而言的。一般来说，常用的水性墙面建筑涂料，已被人们所接受，能够满足要求，但其耐玷污性则难如人意。因为在使用过程中沾到涂膜上的污迹很难或无法清除。要解决膜耐玷污性不良的问题，须从提高涂膜致密性和憎水性两方面入手。一是使用有机硅-丙烯酸树脂乳液或氟树脂乳液，二是加入低表面能的材料（耐玷污剂）。另一较新的技术是对荷叶的防生学研究得来的，目前已有多种产品问世。如日本恒和化学公司于2003年6月开发一种可防止乱写了乱画的建筑涂料，墨水及漆类很难粘在其涂膜上。

隔热涂料。涂料的干密度较低，涂膜中含有大量的密闭空隙。涂膜的吸湿性很小，导热系数很低。因而，涂料涂覆于墙面上，能够阻隔建筑物内外热流的传递，增大涂膜的热阻，提高被涂覆部位的保温隔热性能，与其他绝热材料性比隔热涂层的整体性好，没有热桥。

目前，功能性建筑涂料有向功能复合化方向发展的趋势。

建筑涂料的绿色化

目前建筑涂料的绿色化方向主要是水性化、高固体化和粉末化。

发达国家的建筑涂料以乳胶漆为代表的水性涂料为主。美、法、英、荷、意、德等国乳胶漆的产量已占建筑涂料总产量的50％日本的建筑外墙80％采用了乳胶漆，我国的水性涂料比例也超过了60％。而与人民生活密切相关的内墙涂料更是实现了乳胶漆的一统江山，溶剂型已基本被淘汰。以乳胶漆为代表的水性涂料具有技术先进、工艺简捷、低能耗、低排放、安全无毒等优点。国内一些乳胶漆产品的质量与性能已达到国外同类产品的性能。如路国忠等研究出零VOC乳胶漆。

环保型涂料不仅对环境无害，而且可以净化环境中的有害物。一般是使用纳米粒子的催化特性将有害物氧化、降解或使用某些特殊的材料来实现的。目前使用的主要是纳密TiO2。

高固体分涂料是对环境友好的品种之一，它可使VOC（施工固体分）从70％～80％将降到30％～40％，同时也保留了一部分溶剂型涂料的特性。在今后相当长的时间内，仍会继续使用，并逐步向环保溶剂型发展。目前，国外研究开发的重点是低温或常温固化型和官能团反应型高固体分涂料，其要求是涂料固化快、耐酸碱、耐擦性好。

粉末涂料是一种环保型涂料，它的最大优点是零VOC排放和高利用率。因为粉末涂料完全不用溶剂，是一种既节省资源又无毒无污染的建筑涂料新品种，100％成膜，能耗比水性涂料和高固体分涂料低，涂膜具有优良的机械性和耐腐蚀性能。欧美等国家从20世纪60年代开始发展生产，并一直处于领先地位，产量已占有机涂料的20％，而且呈持续增长的势头。在制造和涂装技术上也有了突破进展。一些聚酯/聚氨酯系列粉末涂料已在欧洲国家广泛使用。如芬兰奥补地罗克公司开发的一种新型的多功能无机涂料为干粉状，属环保型材料，对人体无害。具有吸附能力强、坚固耐用和极好的耐候性等优点，没有普通涂料经常出现的开裂、脱落和变色等现象。施工简便快捷，无论是水泥墙还是砖墙等结构性建筑，只需按一定比例加水搅拌均匀后，即可用喷枪喷射或用腻刀进行手工涂抹，免去了在现场配料的各种弊端。

粉末涂料已由最初的耐候性差的环氧树脂系发展到装饰性和耐候性优良的丙烯酸系、聚酯系、聚氨酯系粉末涂料，美国Ferro公司开发了VAMP粉末涂料制造方法。VOC排放的限制促进了无溶剂粉末涂料市场的活跃，开发出很多新品种，如低温固化粉末涂料、紫外线固化粉末涂料、小粒径粉末涂料、高耐候性粉末涂料、抗菌粉末涂料、氟树脂粉末涂料等。阻碍粉末涂料及涂装普及应用的质量和技术问题都已得到了较圆满的解决。目前的发展方向是开发低温固化和快速固化粉末涂料、薄层粉末涂料，适用于高层建筑、大桥、高速公路的氟树脂粉末涂料及低光泽粉末涂料、透明粉末涂料等。

纳米材料的开发和进展

纳米材料是21世纪开发出的一类新兴材料，这一类材料具有许多一般材料所不具备的特殊性能，因而在科技界引起广泛的重视。随着STM（扫描隧道电子显微镜）的出现和相关技术的发展，人们对纳米材料的结构和性质有了进一步的认识，对它的生产制造技术和使用技术也有了长足的进步，现已生产出了多种纳米粒子，有金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、非金属氧化物纳米材料等，并在许多领域得到创新性的应用，如纳米碳管、纳米陶瓷等。现已发现某些纳米材料的特性将使之在高分子基建筑涂料这一领域得到崭新而广泛的应用，使这一类涂料的品种和质量得到提高。

纳米材料是指材料组成相或晶粒结构中至少有一维的尺寸在10～100x以下的材料。由于这类材料尺寸处于纳米数量级，使它很大比例的原子处在晶界环境，个畴（相或晶粒）之间存在较强的相互作用，因而导致纳米材料具备并表现出了许多与宏观材料大不一样的特殊性质。由于纳米材料的上述相关性质，两者界面存在很大的相互作用，具有很好的粘结性能，较好地消除了无机材料与有机聚合物间热膨胀系数不匹配的现象，使两者能够较为容易地结合在一起而成为具有优异性能的复合材料，赋予宏观材料许多特殊的前所未有的优良性能，如：强大的表面结合能；与聚合物复合后所具有的强粘结性；复杂使用环境下的尺寸稳定性；对紫外光和红外光的吸收作用等优异性能。并且改善高分子基箭镞涂料微裂痕自修复功能，赋予抗菌作用，改善涂料流动性，提高表面硬度和耐磨性。并将大大提高分子基建筑材料的施工性能和使用性能，减少涂料用量和成膜时间，减少溶剂用量和挥发量。目前主要使用的是纳米TiO2、SiO2、ZnO、碳酸钙这几种材料。

但同时，纳米粒子也存在着易团聚的缺点。以纳米TiO2为例，纳米TiO2本身的强极性和颗粒的微细化，使得纳米TiO2不易在非极性介质中分散，在极性介质中又易于团聚，直接影响TiO2本身优异性能的发挥。当涂料系统的颜料体积浓度（PVC）增加时，TiO2粒子互相靠近，甚至互相接触进而发生团聚，使TiO2粒子的光散射性能下降，出现光群集现象。人们试图在涂料配方中加入填料以间隔TiO2粒子，防止产生群集效应，但分布在涂料系统中的这些填料粒子很难使TiO2达到最高的遮盖力。因为填料粒子一般较粗，也可能是呈聚集体状态，在加入到配方中以后取代了树脂成分，提高了TiO2体积浓度，但却降低了其散射性能。因此，必须对纳米TiO2进行处理，以便获得良好的分散性，从而解决纳米TiO2本身的团聚及其在其他体系中的分散问题。

由于纳米材料是近几年才出现的新材料，我国同国外处于同一起跑线上，可以较快地获得技术领先，为我国发展高档建筑涂料和国外竞争提供了路径。