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自清洁涂料的价值

时间:2018-08-06 作者:恒裕化工

随着社会的发展,涂层的装饰性越来越爱到重视。然而,我国大中型城市空气质量普遍较差,尤其是粉尘及悬浮颗粒含量较大,污染严重,因此,涂层在实际使用的环境中,时刻受到外界各种各样的污染,为此,近年来有关自清洁涂料的研究不断升温,个别企业也推出了自清洁涂料。

1)自清洁涂料市场预测:自清洁涂料的市场应用前景究竟有多大?这个问题可以通过以下几个事例来回答。2008年北京奥运主体育声“鸟巢”采用了氟碳涂料对钢结构表面进行了防护,可是运营一年后涂膜表面便沾满了尘埃,并出现开裂、脱落等漆腊损坏现象,“鸟巢”对于涂装维修最大的问题是面漆的耐沾污性和自洁性;全国江河湖海上耸立的多座钢结构大桥,大都采用“富锌底漆-环氧云铁中间漆-聚氨酯面漆”配套涂层,运行多年虽然防护性很好,但涂膜外观显得脏旧,因此,近年来中国桥梁界也开始出现提高面漆的耐沾污性和自清洁性能的呼声;在风力发电行业,叶片和塔身表面耐沾污性差,如果表面涂装有自清洁能力,将大大降低叶片的旋转阻力,从而提高发电效率;在船舶市场,海洋生物对船舶的污染具有很大影响,如果采用自清洁涂料能有效防止生物附着,减少行船阻力;在汽车、列车市场,如果采用自清洁涂料,可以较好的解决汽车、列车的装饰保养问题,降低洗车费用。另外,涂层耐沾污能力不卟是外墙涂料普遍存在的问题,外墙饰面被污染大大影响了建筑的美观和耐久性。由上可见,自清洁涂料市场应用前景极其广阔。

2)自清洁涂料的定义:自清洁涂料是指黏附在涂膜表面的污染物会被自然环境中的各种动力如风、雨、光照等清除掉的涂料。

涂膜的黏附污染可分为附着性污染和吸入性污染两种,前者指灰尘等污染物附着在涂膜表面,后者指污染物在附着的基础上进入到涂膜的内部。相对于前者,吸入性污染更难去除,而多数涂膜的沾污通常是两种污染共存。但是,如果涂膜表面张力比污染物表面张力低,则污染物不太容易附着于涂膜表面。考虑到氟碳树脂和聚硅氧烷树脂的表面张力较低,有些公司便将这两种树脂组成的面漆笼统称为自清洁涂料,从效果上看,它们比一般有机涂层的耐沾污性稍好些,但同样会产生污染,也容易发生雨痕现象。事实上,氟碳涂料目前常用的PVDFFEVE氟碳涂料的长装饰性并不理想。涂膜原有的装饰效果会在较短期内变差,失去原来鲜艳的色彩,造成这种现象的原因在于氟碳涂料和聚硅氧烷涂料表面张力较低,因此还不是严格意义上的自清洁涂料。

3)制备自清洁涂料的基本技术思路:实际上,对于提高涂层的耐沾污性,实现涂层的自清洁,存在两种观点。

一种观点认为疏水的表面比亲水的耐污染性更好。该观点认为导致外用涂料污染的主要原因是雨水夹带着空气中的尘埃落到涂腊表,并有细小的污染物进入到涂膜内部,同时涂腊被雨水泡软使其更容易吸附空气中的污染物。根据水对涂膜造成的污染,认为提高涂膜的疏水性,有助于提高涂膜的耐沾污性。

另一种观点认为涂膜的疏水性会导致耐沾污能力下降。根据这种观点,人们开发出新水性自清洁涂料,该涂料利用纳米技术,增加涂膜的亲水性,一旦表面被污染,使得油污不容易附着,在外部风力、雨水的作用力下使油污脱落下来而达到自清洁作用。

4)疏水性和亲水性涂料:

☆ 疏水性涂膜 科学家在对动植物表面的研究中发现,自然界中通过形成疏水性、超疏水表面来达到自洁功能的现象很普遍,最典型的如以荷叶为代表的多种植物叶子的表面、胡蝶等鳞翅目昆虫以及鸟的羽毛等。仿生学研究发现,此类表面上除了具有疏水的化学组分外,最重要的是在微观尺度上具有微细的粗糙结构。研究发现荷叶表层生长着纳米级的蜡晶,使荷叶表面具有超疏水性,同时荷叶表面的微米“乳突”等形成微观粗糙表面,超疏水性和微观尺度上的的粗糙结构赋予了荷叶“出污泥而不梁”功能,也就是“荷叶效应”。

构建具有荷叶效应的超疏水性自清洁涂层,必须同时具备三方面的特性:具有低表面能的疏水性表面、合适的表面粗糙度、低滚动角。通过两种方法可实现荷叶效应,一种是模拟荷叶表南的凹凸微观结构设计,降低污染物与涂膜的接触面积,使污染物不能黏附在涂膜表面,而只能松散地堆积表面的凹凸处,从而容易被雨水冲刷干净。另一种是在具有一定粗糙的表面上修饰低表面能的物质,如采用聚硅氧烷、氟树脂等低表面能疏水材料,形成的涂膜表面具有超低表面能,使污染物不易黏附。

  ☆ 亲水性涂膜 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,同疏水自清洁涂料正好相反,超亲水涂料需要有尽可能低的对水接触角,一般要获得极佳的耐沾污性效果,涂料对水接触角应不超过30°,且随着时间延长,对水接触角上升幅度应该较小。
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