文献综述(关于环保涂料)

文献综述 院 （系）：材料科学与工程学院 专 业：高分子材料与工程 班 级：高材 1102 学生姓名：凌美明 学 号:2011012054 2013 年 11 月 20 日 环保涂料的运用与发展 1 前言 为了更好的开展文献综述工作，在查找和阅读与环保涂料的运用与发展相关的 文 献和资料，完成撰写了本文献综述。随着科技的日趋成熟涂料的制备方法也越来越成 种类 也衍生得越来越多。但是真正能实现环保的功能性涂料在市场中并不是十分普及，本文章 将对国内外的环保涂料种类，制备，组成，新型材料，发展现状及趋势，工艺性能等进行 介绍。 2 环保涂料的种类及制备方法简 2.1 环保涂料的种类 2.1 .1 普通环保涂料 指涂料产品的性能指标，安全指标在符合各自产品标准的前提下，符合国家环境标志 提出的技术要求的涂料1. 2.1.2 低 VOC 环保涂料 尽管不需要成膜助剂就能成膜的乳液对于生产低 VOC 和 零 VOC 涂料是至关重要的，但 仅此是不够的，还要求这类乳液具有很低的残余单体含量，因为残留单体不仅提高 VOC 含 量，而且还产生难闻气味。同时要有不含溶剂、环境友好型的助剂和色浆与之相配。还要 求乳液色浆中不含烷基酚聚氧乙烯（APE），APE 降解性差，对人体内分泌有干扰作用。此 外，防腐剂和 PH 调节剂的释放问题也需考虑。低 VOC 涂料：TVOC 在 30g/L 以下；零 VOC 涂料：TVOC 在 1g/L 以下；VOC 挥发物都是液态的，简单区分零 VOC 涂料是粉末状，粉体包 装2。 2.1.3 健康功能型环保涂料 健康功能性环保涂料是指涂料除无污染外，具有如抗菌、除臭、净化空气、呼吸调湿 等对环境改善、对人体健康有益的涂料，如活性炭墙材。 2.1.4 木器专用环保涂料 木蜡油是一种新型的环保木器涂料，它是植物油蜡涂料国内的俗称，是一种类似油漆 而又区别于油漆的天然木器涂料，它和目前那种基于石化类合成树脂所生产的油漆完全不 同，原料主要以精练亚麻油、棕榈蜡等天然植物油与植物蜡并配合其它一些天然成分融合 而成，连调色所用的颜料也达到了食品级。因此它不含三苯、甲醛以及重金属等有毒成分， 没有刺鼻的气味，可替代油漆用于家庭装修以及室外花园木器.3 2.2 环保涂料的制备及组成 由于水性涂料是涂料市场上 一种比较新型的涂料，水性涂料相对于溶剂性油漆涂 料具有以下特点： 特点一：水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；降 低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环 境条件。一般的水性涂料有机溶剂（占涂料）在 10%15%之间，而阴极电泳 涂料已降至 1.2%以下，对降低污染节省资源效果显著。 特点二：水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适应 性好，涂层附着力强。 特点三：水性涂料涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。 特点四：水性涂料电泳涂膜均匀、平整。展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能 涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护性；电泳涂膜有最好的耐腐蚀性，厚膜阴 极电泳涂 层的耐盐雾性最高可达 1200h。 所以我将介绍水溶性涂料的制备及组成 2.2.1采用水溶性单体共聚 所用水溶性单体包括羧酸类、酰胺类、羟基类、磺酸类单体和一些阳离子单体。在聚 合过程中，共聚单体由于其强亲水性而结合在胶粒表面，形成亲水性膜而产生立体稳定效 应。离子型单体还使胶粒表面产生电荷，通过静电斥力来维持乳液的稳定。单体的种类用 量、加料方式、羧基单体的中和度对聚合及乳液的稳定性均有影响。单体的水溶性太大易 在水相发生均聚;反之，易埋在胶粒内，均不利于皂聚合4。采用合适的水溶性单体可制 得较高固含量的无皂乳液。利用羧基单体，采用两步法聚合可制备固含量40%以上的无皂乳 液。第一步在低PH 值下聚合制成种子乳液;第二步提高种子乳液的PH 值，使聚 合物上的 羧基离子化，形成高度带电的乳胶粒作为进一步聚合的场所5。联合使用水溶性羟基单体 和离子型引发剂也可制备出稳定的高固含量无皂乳液6。唐广粮等4-5利用烯烃基甘油 醚磺酸盐、3-烯丙氧基-2-烃基丙磺酸盐等制备出固含量高达60%的稳定的无皂乳液 2.2.2采用可聚合乳化剂 已报道的可聚合乳化剂种类很多，主要有烯丙醇的衍生物、苯乙烯的衍生物、马来酸 的衍生物、丙烯酰胺的衍生物、（甲基）丙烯酸及其酯的衍生物等。为了使可聚合乳化剂 键合在乳胶粒表面而产生良好的稳定效果，可聚合乳化剂应具有适当的聚合活性和亲水性。 聚合活性太高，它在聚合过程的早期就会和其他单体共聚而埋在颗粒内部;活性较低，则它 在聚合过程的后期才与其他单体共聚，不易埋在颗粒内而位于颗粒的表面6;但聚合活性 太小，它就难以键合到乳胶粒上。亲水性太小的可聚合乳化剂也易埋在颗粒内，但太大可 能会水相聚合，形成水溶性聚合物7。可聚合基团的位置对聚合过程及乳液的稳定性有较 大的影响。双键位于疏水端的最易聚合，位于亲水端的因亲水端之间的排斥作用而难聚合 6。采用合适的可聚合乳化剂可制备固含量50%以上的稳定的无皂乳液8-9。 2.2.3采用大分子乳化剂 大分子乳化剂的迁移性远低于小分子乳化剂，在聚合过程中还可能与乳胶粒发生接枝 作用，因而采用大分子乳化剂可克服小分子乳化剂易迁移、易起泡的缺点。用于乳液聚合 的大分子乳化剂包括嵌段共聚物、接枝共聚物等。采用大分子乳化剂可制备固含量30%40%的 稳定的无皂乳液10-11。 3 新型环保涂料 负离子涂料 3.1负离子概念 “负离子”被誉为“空气维生素”，在负离子浓度较高的空气环境中会使人感到舒畅， 如人们在森林、瀑布、郊外或雨后感到空气清新，呼吸舒畅，心情轻松愉快，这就是空 气中负离子显著增多的缘故。调查证明，空气中的负离子的含量越高，空气的质量就越好。 3.22 负离子涂料及负离子产生机理 负离子涂料是在涂料中添加了负离子添加剂的涂料。负离子素是负离子添加剂的主要 主要，它涉及几个方面： （1）负离子素是负离子涂料添加剂中的主要成分，是一种晶体结构，属三方晶系， 晶体结晶两端形成正极与负极，在无外加电场情况下，两端正负极也不消亡， 故又称“永久电极”，即负离子素晶体是一种永久带电体，可形成一个微小的 永久电场。 （2） 当空气中的水分子进入负离子素电场空间内（一般为半径 1015 微米球形）立 即被永久电极电离，发生 H2O 到 OH- H 变化，由于 H 移动速度很快 （H 的移动速度是 OH-的 1.8 倍），迅速移向永久电极的负极，吸收一个电 子，变为 H2 逸散到空气中，2H 2e 到 H2 变化；而 OH- 则与另外的水分 子形成 H302- 负离子。 （3） 这种变化只要空气湿度不为零就会不间断地进行，形成负离子（H302-）永久发 射功能，而不会产生有毒物质引发其他副作用。实践证明：负离子素置于密封玻 3.33 负离子涂料的功能特点 （1）具备普通涂料的优秀品质负离子涂料是功能性涂料，所以他具备普通涂料的所有优秀 品质。满足合成树脂乳液内墙涂料国家标准（GB/T9756-2001）中的所有要求。 （2）见效快，装修完毕即可入住负离子涂料在涂刷后迅速释放出大量的负离子，有效降 低室内空气中的甲醛、VOC 和粉尘含量，灭杀细菌，祛除异味，空气质量指标达到国 家标准，效果立竿见影；在这样的环境中生活，大大改善人体自觉症状和生理指标， 迅速消除疲劳。 （3）释放负离子浓度高负离子功能涂料行业标准规定，负离子涂料释放负离子不应低 于350 个/cm2/S。我国现在高端的负离子涂料释放量可以达到2000 个/cm2/S，而负 离子的含量越高，空气的质量就越好。 （4）具有抗菌抑菌功能细菌在负离子矿物晶体形成的电场中受微电流作用，被杀死或抑制 其分裂增生。细菌大多带正电荷，在空气或水中被大量H302- 包覆或被H302- 中和， 使其失去增生与繁殖的条件。 （5）具有超强防霉功能负离子涂料抗菌抑菌功能主要是由于细菌在负离子矿物晶体形成的 电场中受微电流作用，被杀死或抑制其分裂增生，因为细菌大多带正电荷，在空气或 水中被大量H302- 包覆或被H302- 中和，使其失去增生与繁殖的条件环境而起到防霉 的作用。经检测，负离子涂料防霉等级可达0 级，即不长霉，可广泛适用于家居，酒 店，写字楼食品、轻工等部门的车间、仓库以及各种地下工程等防止潮湿、霉变的内 墙装修。 （6）负离子涂料对人体健康的作用空气负离子具有许多良好的健康效应。人们用它作为许 多疾病如呼吸系统疾病的辅助治疗手段。有很多的疾患如不良建筑综合症、空调综合 症等都与室内空气中负离子的减少有密切的关系。现代医学研究证明。负离子直接作 用于人的中枢神经和血液循环当中，它可以改善大脑功能，增强机体免疫力，促进新 陈代谢，调节神经机能，消除疲劳，并且有抑制细菌、病毒生长，清除空气异味，清 洁空气的作用。 综上所述，负离子涂料的研究和发展是改善空气中正负离子失调的有效途径，能够 满足市场需求，保护人们的健康，其价格比一般普通涂料略高，不存在风险性。其环保节 能，对消除污染，保护环境，提高室内空气质量有着极其重要的作用，对我国建筑生态材 料行业的发展及改善室内环境质量，起着极其重要的作用12. 4 环保涂料的研究发展趋势 从目前国内外水性涂料的发展趋势来看，节能环保的单组分室温自交联水性涂料具有 巨大的应用潜能和广阔的市场前景。室温自交联技术的开发，也为室温自交联水性涂料的 发展带来新的生机。随着人们对涂膜性能要求越来越高，单一交联的水性涂料的性能往往 不能满足应用的要求，有的学者开始致力于双重或多重交联的研究，如引入不饱和脂肪酸 中键的室温自氧化交联为主、N 羟甲基丙烯酰胺交联为辅的双重交联结构，其涂膜性能 比单一交联的涂料有进一步的改善，代表了将来自交联技术的发展趋势。研发室温自交联 水性涂料的技术重点在于保证涂料使用方便和高性能的前提下，提高室温自交联水性涂料 聚合阶段和贮存阶段的稳定性。具有实用价值的室温自交联水性涂料应具备交联活性高、 贮存稳定性好、功能单体便宜易得等特征。目前，室温自交联水性涂料还存在着交联活性 基团不够稳定、贮存期偏短等问题。研究适宜不同室温自交联体系的交联反应新类型和新 单体，是解决室温自交联水性涂料贮存稳定问题的重要途径，这也是近期国内外室温自交 联技术研究的重点。 5 小结 现代人在物质文化生活上逐渐完善，随着人类对环境及健康的日益重视，环保涂料已 获得了愈来愈广泛的应用。人们对生活的品质在不断的追求，而环境卫生正是当下人们普 遍关心的话题。因而涂料的环保对人们的生活十分重要，人们在温馨绿色的环境中能使身 心愉悦保持好的状态，所以大力研发绿色环保涂料的意义十分重大。国内工业涂料的环保 化水平和工业发达国家相比存在着很大差距。环保涂料面临的主要难题是在成本可接受的 前提下如何提高产品的性能，使之达到与溶剂型漆相同或接近的水平，并进一步降低VOCs 的排放量。高固含量无皂乳液聚合、水性涂料的室温交联、紫外光固化以及水性树脂的混 合技术将成为实现这一目的的关键技术，我国应重视这些技术的研究。综上所述，绿色环 保涂料具有较强的可持续发展空间，对人类身体、生存环境均无较大的影响。同时，绿色 环保涂料的性能较优越、使用范围也较广，不仅有助于改善人们的居住环境，而且还有助 于提高涂料企业的整体经济水平。因此，其值得广泛推广和应用。 6 参考文献 1 张心亚，王利宁，谢德龙. 建筑涂料最新研究进展J.涂料工业， 2013，43（2）：7478 2 陈建兵，王武生，曾俊，等 亚麻油改性水性聚氨酯涂料J 涂料工业， 2006，36( 6) : 33 36 CHEN J B，WANG W S，ZENG J，et al Study on linseed oil modified aqueous polyurethane 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