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国外涂料生产基本上实现了电脑控制, 液体输送 实现了管道化, 固体物料已采用气动和机械输送及计 量自动控制。某些大中型企业, 通过引进国外先进技 术和关键设备, 或者合资, 与国外建立合资企业, 大大 缩短了与国外涂料生产技术水平的差距。 1 2 3 先进的涂料检测技术
对涂料性能的评价已不再单凭外观、颜色、光泽、 硬度、冲击等宏观检测, 而将 X 射线分析仪、X 射线光 电子光谱仪、自动电子光谱仪、离子微分析仪、傅里叶 变换红外光谱仪、紫外光谱仪、核磁共振、色差计等现 代化仪器用于涂膜性能测试, 深入到内部组成结构和 界面状态等微观检测。此外, 还采用椭圆对称仪、综 合腐蚀速率测定仪、超声波显微镜对涂膜进行非破坏 性测定。
粉末涂料是一种环保型涂料, 它的最大优点是零
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VOC 排 放和高 利用 率。因 为粉 末涂料 完全 不用 溶 剂, 是一种既节省资源而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。
1 涂料高性能化的技术进展
1 1 乳液合成技术 1 1 1 无皂乳液聚合技术
无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化 剂或仅加入微量的乳化剂( 其浓度小于临界胶束浓度 即 CMC) 的乳液聚合过程。该技术 为从根本上改进 乳胶涂料的耐水性提供了技术基础。传统乳液产品 中残留大量的低分子乳化剂, 使得乳液成膜后的耐水 性、致密性、附着力等性能受到不同程度的影响。摒 弃了传统乳液聚合中的低分子乳化剂, 采用自身具有 引发能力的表面活性引发剂或具有聚合能力的表面 活性单体为乳化剂, 聚合后这些表面活性单体结合为 聚合物的一部分, 消除了低分子乳化剂的弊病, 提高 乳液涂膜的耐水性、附着力, 降低起泡性。 1 1 2 自交联技术
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[ 15] 。
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。 2 6 耐沾污涂料
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光催化特性将 有害 物氧 化、降 解或 使 用某 些 特殊 的 材 料来 实 现 的[ 16] 。目前使用的主要是纳米 TiO2[ 17- 18] 。
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。
该技术为协调乳胶涂料低温成膜性和高温耐沾
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污性矛盾并为大幅度降低乳胶涂料的有机挥发物提
供了有力的保障。核层聚合物和壳层聚合物各自贡 献自己优良的性能。一般使用软核硬壳乳液, 使得成 膜既保持一定的弹性, 又保持一定的耐沾污性。在相 同原料组成的情况下, 乳胶粒的核壳结构化可以显著 提高聚合物的耐磨、耐水、耐候、耐污、防辐射性能以 及抗张强度、耐冲击性和粘接强度, 改善其透明性, 并 可显著降低最低成膜温度, 改善加工性能。互穿聚合 物网络( IPN) 是由两种共混的聚合物分子链相互贯穿 并以化学键的方式各自交联而形成网络结构的, 其中 至少一种聚合物是网状的, 这种网络结构一般是由一 种聚合物 在另一种聚合物存在下进 行聚合、交 联而 得。互穿网络实际上也是核壳结构, 而此核壳结构乳 液的结合为接枝- 交联型, 故在成膜性、流变性、玻璃 化转变温度等方面表现出优异的性能。用乳液聚合 的方法得到的 IPN 称为乳液互穿聚合物网络( LIPN) 。 这种乳液兼具有各聚合物的优良性能, 在成膜性、成 膜强度、流变性、断裂强 度、拉伸 强度等方面均 有改 善。目 前 有 关成 功 地 合 成 LIPN 的文 献 大 多 为 专 利[ 3] 。 1 1 5 多种官能团改进技术
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[ 19] 。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。
耐沾污一词主要是针对通常的水性建筑涂料耐 沾污性能差而言的。一般来说, 常用的水性墙面建筑 涂料, 已被人们所接受, 能够满足使用要求, 但其耐沾 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。要解决涂膜耐沾污性不良的 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( 耐沾污剂) 。另一较新的技术 是对荷叶的仿生学研究得来的, 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 防止乱写乱画的建筑涂料, 墨水及漆类很难粘在其涂 膜上。
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。
2 2 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[ 8] 、聚氨酯防水涂料[ 9] 和丙烯酸防水涂 料[ 10] 。 2 3 高耐候性涂料
2 涂料产品的多样化和功能化
我国建筑涂料的产品规格已经由最初的单一性向 多样化( 内墙涂料、外墙涂料、地坪涂料、顶棚涂料等) 、 多档次( 优等品、一等品、合格品) 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 涂料的防水防渗功能、高耐污功能、防碳化、防霉、杀 菌、抗静电、保温隔热、防火阻燃、隔声等功能。 2 1 防火涂料
自交联技术为改进涂料涂膜硬度以及增加其耐 沾污性和耐老化性提供了可靠的技术途径。如常温 自交联丙烯酸树脂乳液由于含有自交联基团, 在常温 下能够在不加交联剂的情况下交联成膜, 这种膜具有 很好的耐候性[ 1] 。 1 1 3 有机- 无机复合乳液聚合技术
有机- 无机复合乳液聚合是把有机物和无机物 的优点结合起来的一种新型乳液聚合技术。无机材 料具有硬度高、耐老化、耐溶剂、价廉等优点, 而有机 材料具有成膜性好、柔 韧性好、可选择性强等 优点。 用有机- 无机复合乳液聚合技术得到的高分子乳液 具有附着性好、耐水性好、透气透 湿性高、抗 粘连性 强、力学性能好等优点。其中关键的技术是要解决两 种材料的界面亲和性。刘品华等研制出一种有机无机复合微乳胶囊内墙涂料[ 2] 。 1 1 4 核壳结构与互穿网络技术
第 34 卷第 7 期 2004 年 7 月
涂料工业 PAINT & COATINGS INDUSTRY
Vol. 34 No. 7 Jul. 2004
建筑涂料的发展方向
付少辉, 卿 宁 ( 陕西科技大学, 咸阳, 721081)
摘 要: 分别从技术进展、功能化、绿色化、纳 米材料的使用几个方面概述了建筑涂料的发展现状及方向。 关键词: 建筑涂料; 发展; 功能化; 绿色化; 技术进展 中图分类号: TQ 630 7 文献标识码: A 文章编号: 0253- 4312( 2004) 07- 0030- 04
该涂料是高性能、多功能的外墙涂料, 具有长耐 久性、高耐沾污性和杀菌性等, 主要是应用氟树脂[ 11] 或有机硅- 丙烯酸酯涂料[ 12] , 并常采用纳米材料[ 13] 或涂料自动分层[ 14] 等现代涂料制造技术。 2 4 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, 其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 附着在其表面的涂层产生裂缝, 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。 2 5 防虫防霉涂料
