调湿涂料

室内调湿涂料应用范围最新研究进展

由于湿度会影响工业生产和人类生活，因此可通过调节室内空气湿度改善生产环境与生活的质量。本文在介绍调湿材料和调湿涂料的功用、应用范围及两者相互关系基础上，对调湿涂料的最新研究进展进行了综述。调湿涂料按成膜物类别分为无机型和有机型，概述了每种类型的组成、制备工艺、各组分的作用及特点；从成膜物、颜填料、助剂三方面分析了涂层吸放湿原理；归纳总结了变色、光催化抗菌及其他智能型调湿涂料；指出未来调湿涂料应向实用化、复合化、多功能、智能调控方向发展。

湿度与人类的生产生活密切相关，湿度过低或过高都会影响人们的正常生活。当室内湿度低于40%时，人的皮肤皲裂、呼吸系统抵抗力下降，细菌、病毒会乘虚而入，家具会变形爆裂，涂层、壁画粉化加速，又易引起静电起火；高于60%时，环境过于潮湿，微生物

繁殖加快，物品易霉变、腐烂或锈蚀。因此，控制室内湿度对生产生活都显得十分重要，尤其对潮湿和干旱地区，调节湿度尤为重要。室内调湿通常采用主动和被动方式。前者主要指空调，该方法投资大、能耗高、易产生噪音污染，引发“建筑室内空调综合症”等问题，不宜长期使用。后者利用可再生能源或材料的吸放湿特性来调节湿度，无需消耗任何人工能源，是一种生态性控制调节方法，通常采用调湿材料和调湿涂料，其用途之广已成为现代建筑及居室装修不可缺少的材料之一。

1.调湿材料与调湿涂料

调湿材料具有自律性调节温湿度功能，开发应用调湿材料对节约能源、改善环境舒适性、促进生态环境具有重要意义[1]，近年来受到普遍关注，主要应用于建筑、化工、农业、文物保护等方面，成果大部分以专利形式报道，以美国、日本居多。调湿材料多以板材、薄膜形式出现，如用聚丙烯纤维、海泡石等碾压成型的多孔纤维板[2]，用模板聚合工艺在多孔聚合物基材上，用光辐射法进行极性单体接枝共聚，制成吸水性很强的建筑隔板等[3]。吸湿薄膜包括吸湿织物(毛毡、地毯)、纸张、墙贴、壁纸、壁挂等，有较强的吸放湿性能，面积大的主要用于室内调湿，尺寸小的以局部吸湿为目的，如具有防雨水渗漏功能、抗热降解和紫外光降解的呼吸性建筑隔膜[4]，用含多孔填料的尼龙、纤维、聚酯等人造织物制成的

壁纸、墙贴等强吸湿性柔软建材等属于吸湿材料。调湿涂料不同于一般涂料，必须具有较强的吸水和保水性，即对水的响应要快，具有瞬时吸、放水特性，可在被涂物表面形成具有保护、装饰、调湿功能的涂膜，与调湿材料的主体原料及调湿机理相同，功能相当，但制备方法、产品形态、使用范围、施工工艺和综合性能不尽相同。两者均由成膜物、多孔或多层颜填料和助剂组成，能在被涂物表面进行涂刷施工且能干燥成膜的为调湿涂料，被制成有型产品(如各种型材、膜材料和无纺织物等)的为调湿材料。有时也有将调湿涂料涂刷在基材上，制成具有调湿功能的材料，该材料随最终产品统称为调湿材料。

2.调湿涂料主要类别

2.1无机高分子调湿涂料

此类涂料的成膜物为无机物，根据需求可制成单组分或双组分，用于涂饰水泥板、石膏板、水泥砖等，或直接粉刷墙体。典型的无机调湿涂料有石灰型和硅酸盐型。

2.1.1石灰型调湿涂料

石灰型调湿涂料主要含石灰(生石灰、熟石灰、灰钙粉)、无机盐(石膏、明矾、卤盐等)

及多孔层颜填料。石灰型调湿涂料成膜过程中生成非连续的不溶性碳酸钙薄膜，性能稳定的碳酸钙与结晶无机盐间以范德华力连结，形成网状结构，这种连接力较弱，且涂膜的微观不连续性致使其强度低、外观差、耐洗刷性欠佳，但碳酸钙微粒间空隙会使涂膜具有良好的透气性和吸湿性[5]。涂料中添加大量无机盐，其中含结晶水无机盐为调湿剂，依靠得失结晶水提高涂膜吸放湿性能；以不含结晶水无机盐为防冻剂，降低冰点，提高涂膜耐冷热循环性[6]。该类涂料耐冷热循环性好、透气吸湿、安全环保、加工工艺简单、原料易得、成本低，缺点是强度低、易掉粉、装饰性较差、耐擦洗性欠佳。石灰石、海泡石、木炭或纤维等多孔材料可改善涂膜调湿性及保温性。苏幸全[7]用纸筋、Sakae[8]用甲基纤维素、尼龙纤维来提高涂膜粘结力、附着力和强度，改善涂膜耐擦洗性；Miyagi[9]用水性树脂增加结合力，提高涂膜强度和附着力。水性树脂(水溶性纤维素、聚合物乳液及胶液等)的加入，改善了涂料的流动性，增强了粘结力，使涂膜外观、强度、柔韧性和附着力得以提高。

2.1.2硅酸盐型调湿涂料

硅酸盐型调湿涂料以硅酸盐(硅溶胶、水玻璃、水泥等)为主要成膜物，利用Si—O键交

联成网，一旦交联就不再溶解，具有优良的耐水性。水玻璃(Me2O·nSiO2·mH2O，Me可以是钠、钾、锂、铵离子，n为模数)模数越高，粘结能力越强，成膜后涂膜耐水性越好，

反之亦然；对模数相同的水玻璃，黏度越高，相对密度越大，粘结能力越强，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔隙而防止水渗漏的作用。该类涂料防火、耐热、耐候、耐酸及耐摩擦性能极佳，也具有调湿防结露性、防霉菌性，可用于制备建筑物防结露涂料[10]。硅酸盐水溶液触变性大，流平性差，装饰性欠佳；干燥成膜后硬度大，柔韧性差，拉伸强度低，收缩力大，容易造成涂膜爆皮或龟裂，一般不单独使用。用水溶性聚合物胶液、纤维素、水溶性聚合物分散液、聚合物乳液、高吸水树脂等[11-12]聚合物树脂加以改性，可制成抗冻融、耐老化、耐腐蚀性好，拉伸强度高的聚合物水泥调湿涂料。此类涂料并不只用于涂刷墙体，也可用于涂刷各种板材，制成各种调湿板材。如用聚乙烯醇、水泥、石灰、含氯金属盐制成的底漆对水泥板封底，再使用呼吸型面漆，可制成调湿水泥板；用水泥、石膏、硅酸钙等无机粘合剂和具有吸放湿能力的多孔粉末(硅藻土、高岭土、三氧化二铝、硅胶、沸石、木炭和活性炭)制成调湿涂料，涂刷石棉板、玻璃纤维板及其他增强型尼龙纤维板，可制成具有调湿功能的防火建材。

2.2有机高分子调湿涂料

有机高分子调湿涂料以有机高分子树脂为主要成膜物，按溶剂介质分为以下几类。

2.2.1溶剂型调湿涂料

此类涂料所用树脂可溶于有机溶剂，通过溶剂挥发(或伴随交联)而成膜，要求溶剂与树

脂的亲、疏水性相匹配。该类涂料装饰性和耐水性好。用于制备有机溶液型调湿涂料的树脂很多，如聚酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、硅树脂、聚氯乙烯、醇酸、酚醛、环氧树脂、沥青等，配以多层孔颜填料(木炭、麦秆、麻秆芯粉、硅藻土等)和助剂，可制成各

种具有吸水防潮、抗霉抑菌、吸附有害气体的调湿涂料。Konki[14]用聚酯-聚氨酯调湿涂料涂刷基材，制成了形状各异的透气、透汽多孔聚氨酯防水建材；Ka2mei，等[15]用脂肪族聚氨酯-聚碳酸酯调湿涂料浸渍内充多孔聚合物亲水纤维薄膜，制成了各种用途的吸湿性涂层织物。

2.2.2水性调湿涂料