自洁涂料的发展

无机亲水性涂料
无机亲水性涂料是在基材表面沉积或涂覆纳米S iO2 或 纳米T iO2 膜, 此类超亲水自清洁涂膜常通过2种典型 的特性发挥自清洁性能: 一是纳米S iO2 或纳米T iO2 的光催化特性, 可以光降解有机污染物; 二是纳米SiO2 或纳米T iO2 的光致超亲水特性, 在基材上形成水膜, 隔绝污染物的附着。而其中以纳米T iO2 的应用最为 广泛。
耐沾污测试
白色质感漆+罩面污染后
白色真石漆+罩面污染后
清水清洗后
白色质感漆基层
竞品1 竞品2 空白
公司 DZM
公司GZB
公司GZB蜡 +乳液
水性聚氨酯 （双组份品2 空白
公司DZM
公司GZB
公司GZB蜡 +乳液
水性聚氨酯 （双组份）
竞品3
结语
我国空气质量普遍较差，尤其是粉尘及悬浮颗粒含量 污染严重，对外墙涂料尤其是乳胶涂料的抗污染能力 提出了很高的挑战。限于不同的地域环境、气候条件 和污染源的复杂多变性，上述技术都有一定的适应性 和局限性。涂料的耐沾污性很大程度上取决于基础成 膜物质的抗污能力，如何通过化学分子结构设计以及 先进的聚合技术来提高成膜有机物的耐沾污性是提升 外墙涂料耐沾污性的关键。目前, 两类自清洁涂料( 超 疏水性和超亲水性) 均存在一些尚需解决的科学与技 术问题, 这些问题的解决以及发展新的自清洁机理, 并 指导涂料的设计, 将成为自清洁涂料在今后理论和应用 研究中的重要课题。
END!
1.2 低表面能自清洁涂料
通过化学改性或物理混拼引入低表面能物质可以大幅 降低漆膜的表面能，从而达到疏水自清洁的效果。目 前最常见且易被广泛使用的低表面能物质主要为有机 硅、有机氟类化合物。有机硅、有机氟改性过的涂料 在成膜时，其中的硅氧烷基团和氟代烷基团会迁移堆 积在涂膜的表面，大幅降低了涂膜的表面能，起到疏 水自清洁效果。

4 光催化自清洁
纳米TiO2 具有较高的光催化性，可以高效分解有机 物，杀菌能力强[40]。光催化纳米TiO2 在光照下能充 分显示出半导体材料的性质，表面产生电子和空穴， 可激活空气中的氧和水与有机物污染物之间发生化学 反应，分解有机污染物；将TiO2 涂膜长时间暴露在太 阳光下，其对水的接触角可降至0°，显示出超亲水 性。光催化涂层的分解有机污染物能力以及表面超亲 水性可使附着在涂层表面的污染物能够很容易地被分 解，随着雨水被冲洗掉，两方面的协同作用，可使涂 层具有很好的自清洁效果。
光催化自清洁示意图
TiO2 光致超亲水性自清洁涂料的应用领域
有机硅罩面漆

基于涂层的自清洁涂料的优缺点，我公司应用硅 树脂乳液作为罩面清漆的主要成膜物质，硅树脂是高 分子、三维交联的化合物，其结构类似于石英。硅树 脂均由三官能硅单元组成，使硅树脂在化学性能上成 为介于纯粹无机物和纯粹有机物之间的中间体系具有 优异耐久性，且表面能很低, 具有良好的憎水性。使罩 光清漆表现出超耐候和超疏水自清洁特性。
1 超疏水自清洁涂料
疏水型自清洁涂料通常具有很低的表面能，水和污染 物很难在其表面附着，这样涂膜表面就具有了自清洁 的效果，这也是制备耐沾污涂料最常采用的方法，目 前此方面的研究很多，典型的制备途径有两种，一种 是利用仿生技制备具有“荷叶效应”的涂料以达到疏 水自清洁效果，另一种是在涂膜的表面引入低表面能 的组分，大幅降低涂膜的表面能从而达到疏水自清洁 的效果。
2016年
前言
自清洁 概念自20世纪90年代提出以来, 对其的研究和
商品化进程发展迅速，由于具有环保和节省清洗费用 等优点, 自清洁涂料越来越受到市场的青睐。 根据自清洁的原理不同,自清洁涂料可以分为超疏水和 超亲水2类, 它们都是通过水的作用达到本身自清洁效 果的。所不同的是, 超疏水涂料是通过水滴的滚动带走 污物, 而超亲水涂料是通过在其表面形成水膜并带走或 隔绝污染物而实现自清洁的作用。尤其是后者在光辐 射下还具有光催化特性,可以降解有机物, 进一步起到 杀菌消毒和净化环境的作用。
3 微粉化
微粉化技术是在涂料组份中加入适量的易粉化颜填 料或树脂，涂膜表面在紫外光照射下会逐渐产生轻微 的粉化，在得到雨水冲刷时附着在涂膜表面的污染物 会随着粉化 缺陷突出 这种效果是通过牺牲涂膜的厚度来实现的， 这一方面会缩短涂膜的使用寿命，另一方面粉化层会 对其他涂层造成二次污染，且不同部位的粉化速度各 不相同，自清洁效果也不相同层一起被冲走，使涂膜 产生自清洁效果。
1.1 “荷叶效应”自清洁涂料

德国波恩大学植物学教授Barthlott W 研究发现荷叶 表面存在纳米蜡晶，这种特殊结构使荷叶表面几乎可 以不被水润湿，同时荷叶表面微米乳突形成微观粗糙 的表面，由于污染物的粒径一般都大于蜡晶，所以污 染物只会疏松地附着在乳突的凸出部位，雨水冲刷时 很容易将污染物带走，从而达到自清洁的效果。所以 “荷叶效应”涂料的表面应同时具有合适的粗糙度及 较低表面能的疏水性。目前，许多公司都研究开发出 具有“荷叶效应”的产品，包括“荷叶效应”乳胶漆 及“荷叶效应”助剂
2 亲水型自清洁

涂膜的亲水性一般可以通过下面两种途径实现，一 是在制备涂料时添加亲水助剂或填料；二是在合成树 脂时引入特定亲水基团进行亲水改性。 和有机、无机复合系处理。
基材的超亲水性处理可分为有机系处理、无机系处理
有机亲水性涂料

有机亲水性涂料是通过有机亲水性树脂中的-OH、NH2、- SO3H、-COOH、- C- O-C- 等亲水性基团来 发挥作用, 当水珠与此类亲水性薄膜接触时, 水珠迅速 铺展形成水膜流掉, 带走污染物, 从而实现自清洁的效 果。