涂料讲座

讲座《涂料》有感

通过涂伟萍老师的讲座，我了解了涂料的历史和发展。讲座中提到的仿生自洁涂料（如对荷叶疏水性能的研究）和环保涂料深深吸引了我，对此，我查阅了一些资料以加深对涂料有关知识的理解，并记录下一些自己的肤浅的见解。

通过了解涂料的历史，原来我们平常所说的油漆只是涂料其中的一种。涂料是指涂布于物体表面在一定的条件下能形成薄膜而起保护、装潢或其他特殊功能（绝缘、防锈、防霉、耐热等）的一类液体或固体材料。因早期的涂料大多以植物油为主要原料，故又称作油漆。现在合成树脂已大部分或全部取代了植物油，故称为涂料。

涂料工业属于近代工业，但涂料本身却有着悠久的历史。中国是世界上使使用天然树脂作为成膜物质的涂料——大漆最早的国家。早期的画家使用的矿物颜，是水的悬浮液伙食用水或清蛋白来调配的，这就是最早的水性涂料。真正懂得使用溶剂，用溶剂来溶解固体的天然树脂，制得快干的涂料是19世界中叶才开始的。最简单的水性涂料是石灰乳液，大约在一百年前就曾有人计划向其中加入乳化亚麻仁油进行改良，这恐怕就是最早的乳胶漆。从20世纪30年代中期开始，德国开始吧聚乙烯醇作为保护胶的聚醋酸乙烯酯乳液作为涂料展色使用。到了50年代，纯丙烯酸酯乳液在欧洲和美国就已经有限售，但是由于价格昂贵，其产量没有太大增加。进入60年代，在所有发展的乳状液中，最为突出的是醋酸乙烯酯-乙烯，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯共聚物也有所发展，产量有所增加。70年代以来，由于环境保护法的制定

和人们环境保护意识的加强、各国限制了有机溶剂及有害物质的排放，从而使油漆的使用受到种种限制。75%的制造油漆的原料来自石油化工，由于西方工业国家的经济危机和第三世界国家调整石油价格所致，在世界范围内，普遍要求解约能源和解约资源。基于上述原因，水性涂料，特别是乳胶漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。水性涂料的制备技术进步很快，特别是乳液合成技术进步更快。70-80 年代作为当代水性涂料的代表——乳胶漆得到了一定的发展，但推广应用却进入了低谷。乳胶漆要和风行全国的内墙涂料进行价格竞争，其结果死身败名裂，甚至被相当部分的建筑商和装饰业所否定，同时风行一时的瓷砖又把外墙乳胶漆的市场夺去了大半。90年代至今，不光乳胶漆的质量性能大大提高，在价格上业慢慢被人们接受。

在现代乳胶涂料的研究中，仿生自洁涂料是一项极具研究意义的课题。

自从1960年9月13日在美国召开的第一届仿生学研讨会上 ,斯蒂尔博士首次提出了仿生学 (Bionics)概念以来 ,针对自然界荷叶、芋头叶、芸苔等植物不被污染和自我保洁的现象，德国的巴斯洛特教授研究了上千种植物叶子的表面微观结构发现荷叶表面由很多10μm左右的乳突所组成 ,而每一个乳突上存在纳米级的二次结构 ,这种结构使得荷叶表面呈现为低表面能的粗糙结构 ,具有较大的水接触角 (160°)和优越的疏水性能。驻留在外墙涂料表层和缝隙中的水 (来自空气中的水分和雨水)是造成涂层污染的主要媒介。因此 ,模仿荷叶制备接触角较大的外墙涂料 ,是提高其疏水性 ,使水在涂层上难以立足 (易于滚落) ,从而达到防止污染、自我保洁的重要途径。近年来 ,国内外研究和开发具有荷叶自洁效应的仿生涂料取得了一定的成果 ,并正在不断深入发展。

通过查阅资料，我找到了南昌大学环境科学与工程学院蒋柏泉、李岂凡等教授于2007年发表的关于仿生自清洁外墙涂料的制备的研究报告。其实验考察了改性丙烯酸酯乳液、改性硅灰石和改性微晶蜡乳液对提高涂料接触角和疏水性能所起的重要作用 ,重点研究了颜基比、填颜比和改性微晶蜡乳液用量对涂膜接触角和吸水率的影响。在优化的涂料总配方设计条件下 ,制备的成品外墙涂料不仅各项性能指标达到标准要求 ,而且涂膜与水的接触角高达约140°,吸水率低至0.32%,具有良好的疏水效果。

利用“荷叶效应”的自洁涂料为超疏水自洁涂料，水落在该材料表面，水滴接触角大于110度，从外观上看水在该材料表面会形成水珠。同为自洁涂料的还有超亲水自洁涂料。水落在该材料表面，水滴接触角小于10度，从外观上看即水在该材料表面不会形成水滴而是水膜，另外，超亲水材料跟水的亲和力远大于跟灰尘以及其他脏污的亲和力，所以在下雨或有用水冲的情况下会优先跟水结合，这就是为什么水可以渗透到脏污下面，把脏污从超亲水自洁涂层分离开。

超亲水自洁涂料又分为无机纳米硅超亲水自洁涂料和纳米二氧化钛型超亲水自洁涂料。无机纳米硅超亲水自洁涂料，其特点是超亲水、防静电（防灰尘）、防霉抗菌、施工简单易学、常温急速干燥（5分钟内）、一次施工5年长期有效，其缺点是分解油污能力较弱。纳米二氧化钛型超亲水自洁涂料，其特点是超亲水、防油污、防霉抗菌，其缺点是纳米二氧化钛必须要有阳光照射更准确的说是要太阳光中的紫外线的激发才可以起作用，所以它对阳光的依赖性很大，在晚上、阴雨天或者建筑物的背光面效果都不好，由于纳米二氧化钛的强氧化性，它也不能使用在有机物表面。

根据权威部门的研究，中国建筑物外立面最大的污染源是粉尘污染，所以建筑物防污首要的是防止灰尘粘附，可见，对自洁涂料的研究在超亲水防静电的方向上有着很大的实用意义。

我们在不断追求涂料表面自洁效果时，有一个方面是更值得关注的，就是涂料的环保问题。传统涂料在建筑，汽车工业的应用使得城市的空气质量越来越差，特别是像广州这些汽车工业较发达，人口建筑密集的大都市，已经成为“最不适宜人类生存的城市”。

涂料的毒性来自涂料中的挥发性有机物(VOC)。TVOC是空气中三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物）中影响较为严重的一种。它的毒性，刺激性，致癌性和特殊的气味性。会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。在室内装饰过程中，VOC主要来自油漆、涂料和胶粘剂。一般油漆中VOC含量在0.4至1.0mg/3m。由于VOC具有强挥发性，一般情况下，油漆施工后的10小时内，可挥发出90％，而溶剂中的VOC 则在油漆风干过程中只释放总量的25％。

“天然”，“环保”是涂料产品经常打出的大旗，而VOC含量的多少则是部分企业吸引顾客的招牌。在内墙环保涂料乳胶漆标准里，VOC含量每升限量是不超过200克。而现在不少产品干脆打出零VOC的旗号。目前环保涂料行业的发展趋势的确是零VOC、无味的健康涂料，但受限于环保涂料技术难题等因素，市面上几乎没有真正零VOC的环保涂料。以乳胶漆为例，成膜助剂和防冻剂等助剂是涂料中VOC的主要来源，一些涂料通过减少它们的用量，达到降低VOC的目的，但是性能却会降低。如果一味地追求低环保指标，涂料生产出来后，很可能会出现掉粉、起