水性建筑涂料施工技术进展研究

进入新世纪，人们对乳液的合成有了更深入的研究，新的乳液不断出现，如有机硅改性丙烯酸乳液，氟碳乳液等。但从世界范围看，各国对发展乳胶漆的技术不尽相同，例如以罗门哈斯为代表的美国公司以发展丙烯酸乳液合成技术为主;以瓦克化学为代表的欧洲公司则以发展醋酸乙烯乳液技术为主;我国目前相关的乳液合成技术还落后于西方发达国家，特别在高新能树脂合成和规模化工业生产方面。经过近十年的发展，由于采用国外先进的乳液和水性助剂，我国的乳胶漆性能与国外品牌已比较接近，主要差异在建筑涂料的开罐效果和施工性上稍有不足，目前市面大量使用的是纯丙烯酸、苯乙烯—丙烯酸酯和醋酸乙烯乳液。

2.水性建筑涂料施工技术进展

水性建筑涂料主要由基料(成膜物质)、颜填料、各种助剂(成膜助剂、分散剂、杀菌剂、消泡剂、增稠剂等)和水组成。提高水性建筑涂料的性能关键有三个要素：基料、适合的助剂和颜填料。

2.1颜填料对水性建筑涂料施工性能的改性

颜填料对建筑涂料性能的改性主要是指通过对颜填料粒径的控制和对颜填料表面进行物理、化学包覆。颜填料改性的主要目的是提高涂料的应用性能，如分散性、稳定性和提供其他特殊功能等。其中采用具有纳米粒径和表面改性的颜填料来提高水性建筑涂料的耐沾污性、隔热性、抗菌性等是近年来研究的热点。张超灿等采用水性有机硅和无皂乳液聚合法对纳米SiO2表面进行改性，改性后的纳米SiO2应用于普通水性丙烯酸酯外墙涂料，其耐沾污性有了较大提高。张永进，赵石林将纳米级氧化锡锑(ATO)应用于水性单组份聚氨酯清漆中，研究发现当颜料体积浓度为(PVC)为1.8%时所制得的纳米ATO透明隔热涂料具有良好的隔热性能，在涂层干膜厚度为30 μm时，其可见光透过率可达86.2%，对近红外区(800~2500 nm)光的屏蔽率可达61.3%，所制得的聚氨酯纳米透明隔热涂料具有良好的隔热效果和可见光区透明度。王晓强等研究了在普通水性建筑内墙涂料中加入锐钛型纳米二氧化钛(TiO2)光触媒，结果表明锐钛型纳米二氧化钛具有较强的去除空气中的甲醛等有机物、具有杀菌、抑菌的功能，对室内有害气体的污染有较大的改善作用。

2.2助剂对水性建筑涂料施工性能的改性

助剂是水性建筑涂料产品的重要组成部分，配方中通常含有十多种助剂，助剂选择的好坏及它们之间的配伍性是衡量水性涂料技术水平的标志之一。助剂所起的主要作用就是改善涂料储存时的稳定性、满足施工需求和提高涂料成膜后的物理机械性能。一般添加量不大，在千分之几到百分之几左右，但对涂料的性能发挥着非常重要的作用。

2.3基料对水性建筑涂料施工性能的改性

所谓基料就是水性建筑涂料中的主要成膜物质，能够形成附着于底材同时将涂料中其它物质粘结一起形成连续的膜。它对涂料和涂膜的性能起决定性作用。目前国内外建筑涂料的研究方向主要有: 采用新颖的合成技术，优化配方，研制低VOC甚至接近零VOC的建筑涂料;研制高耐候性和高耐沾污性的建筑外墙涂料;研制耐磨性和耐化学品优异的工业建筑内墙和地面涂料。

溶剂型建筑涂料综合性能优异，通常溶剂含量都在50%(VOC>500g/L)左右，这些挥发性有机化合物在阳光的作用下会发生许多光化学反应造成环境污染，因此水性涂料成为建筑涂料首要选择。随着经济的发展和环保法规的日益严格，研制低VOC(VOC<50g/L)甚至接近零VOC(VOC<10g/L)涂料是当前涂料向环境友好型发展的一个热点。陈立军等采用核壳乳液聚合工艺，制备出的苯丙乳液具有高玻璃化温度(Tg)和低的成膜温度，同时具有良好稳定性，用该乳液配制的建筑内墙涂料可以不加成膜助剂、增塑剂和抗冻融剂，具有较的低VOC。张熠等采用美国赛拉尼斯公司的商业化VAE(醋酸乙烯酯-乙烯共聚物)乳液(Celvolit 608)，通过配方优化开发了性能比常规丙烯酸酯和苯丙乳液更优的近零VOC内墙涂料。我国大气污染严重，建筑外墙装饰面容易被污染，大大影响了建筑物的美观性和耐久性。如何提高建筑外墙涂料的耐沾污性和耐候性问题，已经成为涂料工程师面临的难题之一，也是制约我国外墙涂料推广应用的突出技术难题。黄可知等以三甲基氯硅烷改性后的硅烷偶联剂和丙烯酸酯共聚，合成了硅含量达35%的硅-丙乳液，配制后的建筑涂料具有优良的耐候性和耐沾污性。大连振邦刘洪珠等人采用三氟氯乙烯(CTFE)和羧酸乙烯基酯通过乳液聚合制得氟碳乳液，通过性能测试和应用分析，用该乳液制备的水性氟碳外墙涂料具有特殊的耐候性和抗沾污性。在普通内墙涂料中，能保证对家用清洗剂有中等抗腐蚀性就足够了。但在医院、化学实验室、食品加工厂和电子厂的建筑物内，对耐化学性有更加严格的要求，例如：抗强碱性清洗剂、消毒剂和去污剂。此时只有使用具有化学反应的高交联密度涂料才能满足如此严格的要求，例如双组份环氧涂料，由于化学反应的结果，其可以生成三维网络结构的涂膜。这种涂膜非常坚硬，具有杰出的耐化学性和抗溶剂型，对不同的底材具有良好的附着力。同济大学王永涛等指出将纳米二氧化硅在自乳化固化剂中分散均匀，再进行原位聚合和接枝改性后作为固化剂，然后与环氧树脂配合使用，最后得到水性环氧纳米涂料，具有优异的附着力和透明性，同时具有优良耐水性和耐化学品性能。但环氧涂料也有以下不足之处：低温下固化不完全，漆膜耐磨性差，涂膜硬而脆;耐老化性差，导致涂膜发黄;耐含氧酸性差。

双组份聚氨酯涂料和环氧涂料一样，能够产生化学反应生成具有三维网络结构的热固性涂膜。由于聚氨酯很容易通过其聚合单体的选择和分子设计而得到性能优良分散体，其综合性能完全满足建筑行业的需求。国外近10年来有关水性聚氨酯涂料的专利发明达800多项，应用前景十分广阔，认为水性聚氨酯材料应该是建筑领域最好的应用材料之一。但由于聚氨酯涂料的价格高，所以只应用于一般乳胶漆无法满足要求的特殊场合。如果高昂二次维护费用(如脚手架费用、人工费用)导致长期保护的性能是一个重要需求时，聚氨酯涂料也许会引起特别的兴趣，因为其使用周期长，综合成本低。目前聚氨酯涂料的典型应用是幼儿园、高档别墅和烟囱的外墙;在有清洗性能和耐化学品性需求的制药厂、食品厂的内墙;学校、医院和高人流的建筑物内墙，也有合适的双组份聚氨酯体系作为抗涂鸦涂料，用于车站、码头、旅游景区等外饰面。

参考文献：

[1] 张超灿，汤先文，何东铭，纳米 SiO2对水性外墙涂料耐沾污性能影响研究[J]，武汉理工大学学报，2003，(10)，P12-15.

[2] 王晓强，施利毅，张剑平等，净化空气多功能内墙涂料的制备及其性质研究[J]，化学建材，2005，(21)，P9-11.

[3] 蒋硕健，张斌，李明谦，(甲基)丙烯酸的双环戊烯基酯与双环戊烯基氧乙基酯的性能特点与应用[C]，中国涂料工业咨讯报告会论文集，2004.9，P70-82.