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水性建筑涂料用綠色高性能助劑的發展正當時,前景廣闊!

2021-10-20 19:26:34

隨著人們環保意識的不斷增強和對日常生活愈發提高,世界各國對建筑涂料的水性化越來越重視。制訂了相關法規,嚴格限制建筑涂料中VOC(揮發性有機物)的含量,使用溶劑型涂料的比例越來越小,取而代之的是水性建筑涂料。


隨著各種建筑特別是高層建筑的大量出現,功能性建筑涂料越來越受到全社會的重視。功能性建筑涂料主要有防火涂料、防水涂料、防霉防蟲涂料、防銹防腐蝕涂料、防靜電涂料、消(吸)音涂料、隔熱涂料及彈性功能涂料等品種。這其中,助劑可賦予涂料許多特殊的功能,助劑的產品質量和發展水平從側面也反映了涂料的產品質量和發展水平。因此,客觀評估我國水性涂料助劑工業之現狀, 深入了解世界涂料助劑工業之發展, 對于加速我國涂料助劑工業的發展是必需的和有益的,值得業內人士給予更多的關注。
無機干粉涂料

02

水性涂料助劑的發展趨勢

2.1  滿足日益嚴格的環境和技術法規

隨著人們對使用符合生態和環保要求的工業原料的意識增強, 涂料原料供應商也被要求滿足越來越多的環境和法律法規,各種涂料體系中的有機溶劑正逐步被水替代。Z近的這種趨勢可以從工業涂料和運輸車輛涂料中反映出來,之前傳統的硬度好、耐化學品性和老化性能優異、高光澤的溶劑型的高光丙烯酸樹脂、聚氨酯-丙烯酸樹脂和聚氨酯-聚酯樹脂,現在也正逐步被各種水性樹脂、復合改性樹脂所取代。

2.2  防水涂料助劑

近年來,建筑防水涂料的需求隨著我國城鎮化的進程加快而越來越多。建筑防水涂料是一種建筑外墻用的防水型功能涂料。是將涂料單獨或與增強材料復合或分層施工在需要進行防水處理的外墻基層面上,能夠形成一定的連續無縫的整體且具有一定厚度的涂膜防水層,從而滿足工業與民用建筑的屋面、地下工程、樓地面等部位的防水抗滲透要求。目前常規的防水涂料的做法還是以成膜物質的性能為主,例如聚氨酯雙組份固化類、單組份潮氣固化類、噴涂聚脲類、丙烯酸乳液類和改性瀝青類等,已經發展的比較成熟。而使用助劑賦予建筑涂料防水功能,還是比較新興的研究課題。助劑對涂料進行改性的優勢有二,一是如果具有反應性端基,可以與成膜樹脂進行反應接枝,得到持久的改性效果;二是如果作為后添加使用,成膜樹脂的選擇范圍變寬,且可以通過多種助劑的協同作用賦予涂料復合性能。
助劑屬于涂料的重要核心原材料之一。一般而言,在涂料整體配方中所占的比例通常不超過總量的1%。其所占比例雖然不大,但是所起的作用非常核心且關鍵。不僅能夠為普通涂料減少各種質量與性能缺陷及涂膜的弊病,也能在生產施工乃至運輸儲存過程中,對涂料的生產穩定性、儲存穩定性、施工穩定性和各項物性指標進行更好地控制。在涂料中加入防水助劑,能賦予涂料疏水和潑水的效果。主要是采用一些低表面能的特種改性表面活性物質,降低涂膜的表面能,或在涂膜表面形成疏水基團外翻的定向排列,形成荷葉效應,實現涂膜的潑水與疏水效果,使得外墻施工后可以減少水珠的滯留,對墻體的耐水性大大提高,壽命也會延長。

2.3  防涂鴉助劑

防涂鴉涂料近年來也是國內外研究的熱點課題之一,從海洋船體的防污,建筑外墻的防涂鴉,家用沙發床墊的防圓珠筆涂寫,到廚房吊頂的防油污,汽車地鐵的表面防護,目前都得到了廣泛的應用。防涂鴉涂料可以Z,大程度地降低由于肆意涂鴉對涂層乃至基材表面的破壞作用。該涂料可應用于船舶、車輛、內外墻、家具和板材等的內外表面,且并不影響涂層原表面外觀。數據顯示,前幾年由于美國、加拿大、墨西哥對防涂鴉涂料的需求持續增長,北美地區是全球防涂鴉涂料的主要市場,其次分別為歐洲地區、亞太地區、南美地區、中東及非洲地區。而且,由于北美國家對防涂鴉涂料的需求呈不斷增長趨勢,北美預計在未來幾年是防涂鴉涂料市場增長Z快的地區。近幾年來中國對防涂鴉涂料的需求也隨著人們生活水平的提高而日益增多。按保護特性,可分為犧牲性防涂鴉、半永.久和永.久性防涂鴉涂料。犧牲性防涂鴉一般用石蠟,在涂膜表面被污染后,用溶劑或熱水溶解石蠟,將石蠟與涂鴉一并去除;此方法一經使用,便需要再次對基材表面進行涂覆,成本較高。半永.久性防涂鴉多采用丙烯酸樹脂、環氧或聚酯型樹脂,交聯后實現防涂鴉功能,能夠抵御較多次涂鴉,但隨著強化學清洗劑的頻繁清洗與粘附物侵入涂層的程度愈發嚴重,Z終涂膜會失去防涂鴉的性能。永.久性防涂鴉涂料也是相對半永.久涂料而言,涂層壽命更長,防涂鴉的性能更為持久;一般通過氟、硅樹脂進行實現,機理也是賦予涂膜低表面能,使其憎水、憎油,耐油性筆或圓珠筆劃寫,也可使冰雪不易聚集于表面容易清理。市場的不斷增長也給防涂鴉助劑帶來了新的發展,各助劑公司紛紛推出了具有防涂鴉性能的助劑。這其中的原理大致分為2種:一種是通過納米材料的填充來實現,另一種則是采用有機硅、氟等低表面張力物質來實現,較為常用的是后者,更容易添加到涂料中,容易施工,而且還有反應型的有機硅助劑直接參與成膜物質的固化。防涂鴉助劑目前也有反應型與添加型兩種。反應型的好處是與樹脂接枝,形成更為致密而持久的膜,但膜的硬度較高,涂膜的透明性容易受到影響。添加型的好處是低用量即可實現很好的防涂鴉效果,低添加量對涂膜的透明性和光澤度影響較小,但遷移性會比較強,導致涂膜的防涂鴉性能的持久性受到負面影響。

2.4  促進涂層自清潔的涂料助劑

我國城市的環境污染正在加劇, 其中粉塵污染、氣體污染尤為嚴重。高層建筑外墻作為城市的一道主要風景線,正在受到越來越嚴重的侵蝕。建筑外墻涂料可以美化環境和居室,但是由于傳統涂料耐洗刷性差, 時間不長墻壁就變得斑駁陸離。
根據荷葉的自清潔原理,通過特殊結構與形貌的無機顆粒材料選用和改性,使涂料在干燥成膜過程中能在涂層表面形成微觀的凹凸形貌。這種具有凹凸形貌的微觀涂層表面既可以使灰塵顆粒附著在涂層表面呈懸空狀態,灰塵顆粒與涂層表面作用力大大降低, 也使水與涂層表面的接觸角大大增加,有利于水珠在涂層表面的滾落;同時又根據涂層的自分層原理,將疏水性物質引入乳液中, 使涂料干燥成膜過程中能自動分層, 從而在涂層表面富集一層疏水層,有利于進一步降低灰塵顆粒與涂層表面作用力和進一步提高水對涂層表面的接觸角。Z終使堆積或吸附的污染性微粒在風雨的沖刷下可以脫離涂層表面,達到自清潔的目的。

2.5  新型納米技術

未來建筑涂料用殺菌劑發展的一個重要方向是利用納米技術?,F在國內外的防腐劑、防霉劑大多是有機化合物,對人體或多或少有一定的副作用,納米技術的發展使抗菌劑技術進入了一個嶄新的時代。納米TiO2、ZnO 等納米材料對人體無毒、抗菌范圍廣、熱穩定性優良。納米材料的作用機理是基于光催化反應使有機物分解而起抗菌作用,在日光照射及空氣和水的存在下,生成原子氧和氫氧自由基,能夠與細菌內的有機物反應,生成二氧化碳和水,具有防霉和抗菌綜合作用。如將納米抗菌粉于涂料中可廣泛用于室內墻面、醫院、食品車間等。國外已開始開發銀抗菌納米材料,這種較為有效的抗菌材料在一定的銀離子濃度下即可有效殺滅微生物。我國也有采用銀系、銀-鋅系及銀-銅系、銀-鋅-銅系無機抗菌粉添加于丙烯酸涂料中制得抗菌涂料的研發報道,抗菌效果優良且經濟。

03

多功能助劑的發展前景與展望

目前,對于大多數終端應用領域,對涂料性能的需求都是多樣化的。除了所需要的高性能外,美觀性也是各行各業所涉及的基材表面需要具有的重要特征。因此,多功能助劑的開發,使其能在溶劑型涂料、粉末涂料和水性涂料中都能夠發揮有效的作用,便至關重要。由于環保法規的強制要求,涂料制造商也在對涂料的整體配方進行重新設計,這也進一步推動了對綠色環保助劑的需求。多功能助劑需求的快速增長,是促進全球涂料助劑市場增長的主要因素。在涂料配方中使用多功能和綠色環保助劑,不僅可以賦予涂料多樣化的功能,且成本更低,配方更簡化,使用更簡單,且更符合綠色環保的法律法規及行業規范。據業內人士分析,在不久的將來,以下趨勢會影響助劑市場:首先,在建筑涂料領域中,對生態足跡、室內空氣質量以及生物基產品激勵稅等,會出臺更嚴格的法規。其次,在工業涂料中,自修復、抗指紋、抗結冰和減阻等智能涂料的增長將推動新助劑的開發。但是,對納米材料的限制肯定會很嚴格,這也會影響到助劑的開發,需要考慮。Z后,在防護性涂料中,助劑市場將受到有關VOC排放的限令或法規的影響,促使開發低VOC涂料或水性涂料,從而要開發能夠符合這些法規,同時又具有優異防腐性能的助劑。此外,助劑市場將繼續受以下因素的影響:REACH法規、有關特定物質的使用、運輸和標簽的嚴格限令,以及因毒性而對某些化學品進行重新分類甚至禁用。

04

結束語

生活水平的提高使得人類對自身生存環境的要求也越來越高,人們渴望擁有更加清爽、舒適、環保的生活和工作環境。使用環保的材料和終端產品,能夠減少環境的污染,但在進一步改善環境方面則收效甚微。因此,各種功能性和綠色涂料助劑不斷涌現,這些助劑的應用為人類創造了更加優質的生活品質和更為健康的環境。同時,功能性助劑的使用更使得涂料產品的性能得以不斷提高和多樣化。

建筑涂料助劑的發展必然向著高性能、多樣化、綠色環保和復合改性的方向不斷前進,市場前景也會越來越廣闊。我國科研工作者和工程師們,可以此為方向,對助劑應用性能方面的改進可以緊跟國際研究熱點,將國內外研究成果兼收并蓄,在水性建筑涂料功能化、智能化與綠色化方面投入更多的研發精力與時間。立足當下,放眼未來。目之所及即為格局,心之所向即為夢想。廣大國內化工工作者齊心協力,則一定可以使得水性建筑涂料向著國際化的方向快速發展,取得更多的研究成果。積力之舉無不勝,眾智之為無不成。


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