[精品]自清洁外墙涂料的研究与应用

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1、自清洁外墙涂料的研究与应用作者:不详信息来源:互联网络发布时间:2007-10-170引言外墙涂料色彩丰富，饰面灵活多样，能表达丰富多彩的建筑风格，施工简便，维护更新容易，自重轻，安全可靠，正在成为我国外墙饰而材料的主导，同时也是国家极力侣导推广的外墙饰面材料。我国目前正处于城镇化建设高峰期，高品质外墙涂料有广阔的需求空间和发展潜力。住宅产业化和建筑节能的实施也对外墙涂料的推广应用起到巨大的推动作用。涂层耐沾污能力不足是外墙涂料普遍存在的共性问题，也是制约我国外墙涂料推广应川的突出技术难题［1・2］o外墙饰面被污

2、染，人人彩响了建筑的美观性和耐久性。人们一肓期望开发不易附着污染或者使附着污染物能借助于雨水、风力等外界自然条件被去除的自清洁涂料。冃前，在改善外墙涂料口清洁性方面，主耍有微粉化技术、荷叶效应、气球陶瓷理论、口分层技术及光催化效应等理论与技术。本文综述了这些理论的基本原理与应用进展。1微粉化技术微粉化技术的设计思想是［3］:在设计外墙涂料配方时，加入适最的易粉化颜料，并选择适当的颜料体积浓度(PVC),使涂膜干燥后在表血逐渐产牛•轻微的粉化，经雨水冲洗后，墙血的污物将会和粉化层一起由表面脱落，从而使涂膜有“口清洁

3、”功能。口清洁的关键在于控制粉化，涂膜每年的粉化层人约6〜8gmo-K优点是无论污染物是亲汕还是亲水的，均会随用水冲刷干净。石玉英，等［4］在配制硅丙外墙涂料时采用适量易粉化的锐钛型二氧化钛颜料，涂膜在紫外线照射卜•发主微粉化，使沾在墙体上的灰尘随之脱落，墙体能长期保持清洁。郑兰枝［5］采用固特异(GoodYear)公司具有微粉化功能的苯丙树脂配制溶剂型外墙涂料，取得了较好的效果。但微粉化技术存在很多缺陷［6］:(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)粉化层流落在其他色调的墙面上时，其他色调

4、的墙面会受到污染;(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，而根据不同的粉化速度配制涂料以适应各个部位的紫外线强度是相当I木I难的。因此，该方法实用上不理想，通常应用于溶剂型涂料，在降雨虽较大的地区冇一定的可行性。2荷叶托珠效应自然界很多植物叶了表而存在自清洁功能，最典型的就是荷叶。徳国波恩人学WBarthlott和CNcin2huis系统研究了荷叶表Ifli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血，

5、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(44Lotus-effectn)［7-9］。中科院江雷，等［10］研究发现荷叶表而乳突(平均直径5〜9pm)上述存在纳米结构［(124.3土3.2)nm］,这种微米结构与纳米结构札I结合的阶层结构是产生超疏水和H清洁效应的根木原因。合适的表面粗糙度对于构建疏水性口清洁表面非常重要。根据Wenzel理论，浸润性由固体表面的化学组成和微观儿何结构共同组成，一定的表血微观粗糙度不仅可以增大表血静态接触角，进一步增加表面疏水性，而且更重要的是

6、可以赋予疏水性表面较小的滚动角，从而改变水滴在疏水性表面的动态过程。荷叶效应的涂膜，必须同吋具备3方面的特性［11］:具有低表面能的疏水性表面；合适的表面粗糙度；低滑动角。通过两种方法可实现荷叶效应，一种就是加入超强疏水剂如氟硅类表血活性剂，使涂膜表血貝-有超低表血能，灰尘不易黏附；另外一种就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，使污染物不能黏附在涂膜表面，而只能松散地堆积在表面的凹凸处，从而容易被雨水冲刷干净。冃前，荷叶效应在指导人们进行超疏水口清洁表面设计方而取得了广泛的应用。

7、王庆军，等［12］综述了超疏水表血'的制备技术及应用概况。MartinWulf,等［13］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屮，利用氟或蜡助剂赋了涂层疏水性，釆用无机粒子或触变性棊料构建微观粗糙结构，结果显示出在粗糙结构表面，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［14］向聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)屮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。的微观粗糙疏水表而。AshleyJon

8、es,等［15］利用聚二甲基硅氧烷(PDMS).上的轻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，便PDMS的表面接触角授高可达172。，并月•通过氧化硅的掺量可控制表面的疏水性。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［16・18］。以BA