环境友好建筑内外墙涂料的研究思路

　　本文十堰金可贝综述了建筑内外墙涂料在环境友好方向的一些研究思路，介绍了降低VOC 排放和增加净化环境功能的研究进展，并指出环境友好建筑内外墙涂料的发展方向。

　　传统溶剂型涂料含有大量的有机挥发物(VOC) ，在使用过程中会排人大气，从而破坏环境，危害人类健康。而在21 世纪，环境保护越来越受到全世界的关注。所以许多国家对传统溶剂型涂料的限制越来越严格，促使涂料向低污染发展。“健康环保”在建筑内外墙涂料中的体现尤为重要。所以环境友好涂料成为新的发展方向。环境友好涂料是指对生态环境不造成危害，对人类健康不产生负面影响的涂料。要达到环境友好的目的，涂料的研制应从降低VOC排放和增加净化环境功能两个角度人手。本文将从这两个角度介绍建筑内外墙涂料的研究进展。

　　1. voc低排放

　　传统溶剂型涂料中大量的VOC排放是由于涂料以有机物为溶剂，所以从环境保护的角度水性化是涂料的一个重要发展方向。以水为稀释剂或分散介质的涂料与有机溶剂型涂料相比，大大降低了有机化合物的使用量及其在使用过程中的挥发量，使其成为环境友好材料。另外，建筑物内外墙作为涂料的涂装基层主要是水泥、混凝土、石膏板等亲水性材

　　料，更利于与水性涂料的豁结，所以水性涂料在建筑内外墙的应用研究意义更大。

　　涂料水性化的关键是在高分子化合物的分子上引人亲水性基团，如: 翔基、经基、氨基、酞胺基或醚基等，从而获得水溶性树脂。在建筑内外墙水性涂料中使用的主要有聚氨醋树脂、聚丙烯酸树脂和氟树脂，分别可制成水性聚氨醋涂料、有机硅改性丙烯酸孚L胶漆及水性氟涂料。其中水性氟涂料因其具有独特的超常耐侯性，在建筑外墙的应用极具潜力，将是水性涂料研究的新热点。水性氟涂料一般是由含氟烯烃、乙烯基醚、含梭基化合物和水溶性氨基树脂共聚而制得。目前，水性氟涂料的研究焦点是降低其成膜温度，使其能在室温交联固化。日本在这方面的研究有些成效川，日本旭硝子公司的PFEVE乳胶成膜温度为35 ℃一50 ℃，日本大油墨公司研制获得的水性氟涂料的成膜温度为3D℃一45 ℃。国内这方面的研究结果还鲜见报道。然而水性涂料并非是完全无VOC，只是减少了有机物的用量，而涂料中含有的助溶剂、共溶剂、成膜助剂等有机物，也有VOC问题。所以在水性涂料领域仍然需要开发各种新型助剂和进行新技术的研究，以最大限度地减少有机挥发物的使用，从而使水性涂料趋向零VOC 标准。

　　2 净化环境功能

　　2 .1 负离子涂料

　　当空气中负离子浓度较高时，能抑制多种病菌的繁殖，降低血压和消除疲劳，促进人体的生长和发育，负离子对人体的重大作用已被医学界广泛认可。释放负离子以改善室内空气质量是内墙涂料向健康、环保方向发展的新思路。日本学者Kubo 发现，电气石具有永久性自发电极，其电场强度足以使水分子发生电离。负离子涂料正是利用电气石的这一特征，以实现持久性释放负离子。负离子涂膜在宏观上是表面光洁、致密的，但是在微观上是高分子纤维网结成的多孔膜。涂膜中的孔隙使得空气中的水分子可以与涂料中的负离子填料颗粒作用，即在负离子填料的强电场作用下电离生成氢离子(H+)和氢氧根离子(OH一)，其中H斗迅速移向永久电极的负极，吸收电子转变为氢气(HZ)，OH一进人空气，由于其电性和水分子的极性，使二者结合形成水合氢氧根离子(OH一(HZO) n) ，即为空气负离子的一种。

　　空气负离子通过吸附、电性中和作用及化学反应等可以去除空气中的异味、烟雾及有害气体等，从而达到净化空气的作用121 。丁云飞等研究表明[3] ，涂料释放的负离子能有效分解VOC，使室内VOC的浓度在较短时间内满足GB/ T一18883一2002 的要求。负离子内墙涂料的主要特征是在其制作过程中添加负离子粉体。负离子粉体是以天然矿物电气石为主，经过超细化粉碎、与载体复合及激活等手段制作而成。李学[4l 对稀土激活电气石合成负离子内墙涂料进行了研究，结果表明，激活稀土的粒径控制在1一2 ，m，加入量在2%一3%时，能增加800 一1000 个/ cm，负离子。上海傲尔健康科技有限公司阎采用电子束激活工艺对电气石进行激活强化，室内经涂刷后，负离子浓度可增加1500 一2000 个/ cm3.根据温度、湿度和空气的流动性的差异，负离子的浓度有一定变化。

　　负离子涂料除了具有常规涂料的基本性能外，还具有净化空气的作用，使其正在成为建筑内墙涂料的首选产品。随着研发工作的深入，相关的技术标准及检测标淮应及时出台，以推动我国的负离子内墙涂料向健康方向发展。

　　2 .2 纳米改性

　　纳米粒子具有独特的光学作用，采用纳米Ti 02改性涂料是制备环境友好涂料的又一思路。纳米Ti02在波长小于40onm的紫外光照射下，价电子被激发到导带，形成价电子一孔穴对，进而与吸附在其表面的水和氧气反应形成很高活性的自由基和超氧离子。反应活性很高的自由基和超氧离子可破坏有机物中的C 一C 、C 一0 、C 一H 、C 一N 、N一H 等化学键，从而使有机物彻底氧化。这一特征称作纳米Ti o: 的光催化活性。在建筑内外墙涂料中引入纳米Ti 02.可以使涂料具有净化大气的环保功能。尤其是外墙涂料，具有充足的光照条件。有研究表明[“，7·“]，纳米TIOZ对空气中的甲醛、SO 2、Nox 及氨等有机化合物具有较好的降解效果，对环境起到净化作用。邱星林等18] 的研究表明，涂料的催化活性具有易再生的特点，当催化活性降低后用水冲洗，其催化活性可立即恢复。

　　纳米Ti 02改性涂料的研究主要围绕在改善其光响应范围和提高其光催化效率上。纳米TIO: 除了具有光催化活性，还具有抗菌、耐老化等优异性能，能够同时赋予涂料多种性能，值得进行更深入的研究。

　　3 发展方向

　　在化学工业向着环境友好和可持续发展的大环境影响下，涂料的高性能化、环境友好化、多功能化越来越引起人们的重视。建筑内外墙涂料的研制也将进行多方面交叉性的融合，力争更多功能、更高品质的产品问世。如水性氟碳树脂与纳米改性的结合可以制备集低VOC排放、净化环境功能和超常耐侯性于一身的多功能外墙涂料。水性化与负离子释放功能相结合是内墙涂料向健康型涂料发展的有效途径之一。建筑内外墙涂料在环境友好方向应将控制与治理有机地结合在一起。