（材料学专业论文）影响丙烯酸类建筑涂料性能主要因素的研究.pdf

j 2 t h er e s e a r c ho np r i m a r yf a c t o ra f f e c t i n gp e r f o r m a n c e o fp o l y a c r y l a t ec o a t i n g b y l uj u n b e ( h u n a nu n i v e r s i t y ) 2 0 0 0 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g i n m a t e r i a ls c i e n c e i nt h e g r a d u a t es c h 0 0 1 o f h u n a n u n i v e r s i t y s u p e r v i s o r a d j u n c tp r o f e s s o r l iy u p i n g p r o f e s s o rx i a oh a n n i n g m a r c h ，2 0 0 4 11吒ipif 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：夕 尼日期：2 硝年多月o 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 、保密回，在位年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名： 岁意 聊雠：勃彳 日期：z 彬年5 月，汐日 日期：矽呼年j 月f p 日 i。 硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 插图索引v 附表索引：v i 第l 章绪论1 1 1 引言1 1 2 建筑涂料的发展概况2 1 3 建筑涂料的发展趋势5 1 4 建筑乳胶涂料性能的研究进展7 1 4 1 基料7 1 4 2 颜填料8 1 4 3 纳米粉体材料1 0 1 4 4 助剂1 1 1 5 本研究的思路和目标1 2 第2 章实验与测试方法1 4 2 1 实验使用的原材料1 4 2 2 实验仪器及设备16 2 3 涂料基础配方17 2 4 工艺过程1 7 2 4 1 工艺流程1 7 2 4 2 纳米材料的预处理18 2 5 性能检测标准及方法：1 8 2 5 1 检测标准1 8 2 5 2 检测方法18 2 5 3 颜料体积浓度的测定2 1 第3 章基料对涂料性能的影响2 3 3 1 基料加入量对涂料性能的影响2 3 3 2 硅溶胶改性纯丙乳液的性能讨论2 6 3 2 1 不同p h 值的硅溶胶的稳定性2 6 3 2 2 硅溶胶和纯丙乳液的相容性2 8 3 2 3 硅溶胶纯丙复合乳液的红外光谱分析3 1 3 2 4 硅溶胶纯丙复合乳液所配涂料的性能测试结果3 2 ；一i-li 影响丙烯酸类建筑涂料性能主要因素的研究 3 3 小结3 3 第4 章颜填料对涂料性能的影响3 4 4 1 颜填料的分散与稳定3 4 4 2 颜填料对涂料稳定性的影响3 5 4 3 功能性填料对涂料耐候性的影响3 7 4 3 1 绢云母的加入量对涂料耐候性的影响3 8 4 - 3 2 白钨矿的加入量对涂料耐候性的影响3 9 4 3 3 铝酸锶的加入量对涂料耐候性的影响：4 1 4 4 小结4 2 第5 章分散剂对涂料性能的影响4 3 5 1 分散机理4 3 5 2 不同分散剂对分散效果的影响4 5 5 3 有机无机分散剂对分散效果的影响4 7 5 4 分散方式对分散剂分散效果的影响4 8 5 5 小结5 0 第6 章纳米材料对涂料性能的影响5 1 6 1 纳米氧化硅对涂料性能的影响5 1 6 1 1 纳米氧化硅的预处理j 5 1 6 1 2 纳米氧化硅的加入量对涂料性能的影响5 5 6 2 纳米t i 0 2 及纳米z n o 的抗菌性研究5 7 6 2 1 抗菌机理5 7 6 2 2 纳米t i 0 2 与纳米z n o 的抑菌效果对比5 7 6 2 3 纳米z n o 对混合菌种的抑菌性5 9 6 2 4 纳米t i 0 2 和纳米z n o 对涂料其它性能的影响6 0 6 3 混合纳米组分对涂料性能的影响6 0 6 4 j 、结6 1 改进后的丙烯酸类建筑涂料配方及主要性能检测结果6 3 结论6 4 参考文献6 6 致谢7 3 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文目录7 4 附录b 攻读学位期间参与完成的其他工作7 5 硕士学位论文 摘要 论文综述了国内外建筑涂料的现状和发展趋势，剖析了我国建筑涂料发展存 在的问题并提出了提高建筑乳胶涂料性能的途径。针对目前我国建筑涂料在性能 上存在的不足，结合我国南北气候差异较大，空气污染较为严重的实际情况，研 制出具有优异的耐候性、抗菌自洁性的高性能环保型的建筑涂料，这项研究是湖 南省科技厅的技术攻关项目研究的一部分，具有很好的市场前景。 研究过程中，通过大量的实验确定了性能稳定的涂料基础配方。在此基础上， 从乳液、颜填料及功能性填料、涂料助剂尤其是分散剂以及无机纳米粉体材料等 方面进行优化组合，从而使所研制的涂料的各项性能指标远远优于国家标准优等 品的水平。其中有些指标，如耐擦洗性达到8 00 0 0 次不露底，优于国外的品牌涂 料，耐污性和对比率等也都大大高于国家优等品标准的指标，此外，所研制的涂 料还具有很好的抗菌自洁性和耐候性。 研究了丙烯酸类乳液，如纯丙、硅丙及苯丙乳液的用量与涂料对比率及耐洗 刷性的关系，得出了高性能建筑乳胶涂料所选用的基料类型及最佳用量范围；测 量了不同体系的电位，考察了硅溶胶以及硅溶胶与纯丙的复合乳液在不同p h 值 下的稳定性，得出了复合乳液的p h 值在与纯丙乳液相近时最稳定的结论，并以此 复合乳液制备了性能优于单独使用纯丙乳液和硅丙乳液的涂料。通过红外光谱分 析证实了复合过程中硅溶胶与纯丙乳液还发生了一定的接枝反应。 考察了颜料体积浓度与涂料稳定性的关系，得出了涂料的最佳颜料体积浓度， 明确了涂料的最佳颜料体积浓度与涂料的临界颜料体积浓度大致相近。通过考察 具有屏蔽紫外光功能的绢云母、白钨矿及铝酸锶对涂料耐候性的影响，结合绢云 母的吸收光谱以及白钨矿与铝酸锶的发射与吸收光谱，详细讨论了三者屏蔽紫外 光的机理及效果，从而确定出功能性填料的种类和加入量：加入1 5 的铝酸锶的 涂料的耐候性最好，经过1 0 5 6 小时的人工加速耐老化试验，粉化和变色仍为0 级， 优于国家优等品的指标。 从颜料浆的粘度变化得出不同分散剂的经济用量，并将有机、无机分散剂复 合使用，通过考察所配涂料的粘度、析水量、上下层粒度差、涂膜质量、耐粘污 性和耐候性，从而确定高性能建筑涂料中分散剂的种类及加入量：通过比较不同 。f。气ii歹q诩涸ii ， ， 影响丙烯酸类建筑涂料性能主要冈素的研究 分散方式下，涂料的稳定性、粘度、上下层的粒度差，确定了最佳分散研磨方式。 用激光粒度分析仪和偏光显微镜研究了不同分散方式处理的纳米氧化硅的分 散稳定性，得出纳米二氧化硅的最佳预处理方式，进一步通过比较纳米氧化硅的 不同加入量对涂料整体性能的影响，得出纳米氧化硅的最佳用量。比较了加入纳 米t i 0 2 及纳米z n o 的涂料的抗菌效果，得出加入1 5 的纳米z n o 的抗菌效果较 好。通过考察加入纳米s i 0 2 、纳米t i 0 2 及纳米z n o 两两复合以及三者复合的涂料 的性能，得出复合纳米组分之间发生了协同效应的结论，确定了加入纳米组分的 种类和用量。 改进后的涂料，各项性能指标均达到甚至超过国家标准规定的优等品的指标， 正在进行产业化的实践工作。 关键词：建筑涂料；纳米粒子；功能性填料；耐候性：抗菌性 i i 乞， ， ， ， 硕上学位论文 a b s t r a c t i nt h i st h e s i s ，t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dt r e n do fb u i l d i n gc o a t i n g sw a sr e v i e w e d ，t h e p r o b l e m so ft h e i rd e v e l o p m e n ti no u rc o u n t r yw e r ea n a t o m i z e d ，a n dt h em e t h o do f i m p r o v i n gp r o p e r t yo fl a t e xp a i n t sw a sb r o u g h tf o r w a r d a i m i n ga tt h ed e f i c i e n c yo f b u i l d i n gc o a t i n gi no u rc o u n t r ya n dt h ea c t u a lc o n d i t i o nt h a tt h ec l i m a t ei nn o r t ha n d s o u t hi sd i f f e r e n tg r e a t l ya n dt h ea i ri sp o l l u t e ds e r i o u s l y , a ne n v i r o n m e n t a lc o a t i n g 、析t h h i g hp e r f o r m a n c et h a th a sg o o da b i l i t yo fa n t i c l i m a t e ，a n t i b a c t e r i a la n ds e l f - c l e a nw a s p r e p a r e d t h i sr e s e a r c hi so n ep a r to ft h ei t e mo fh u n a np r o v i n c et a c k l i n gk e yp r o b l e m o fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y d u r i n gt h er e s e a r c h ，t h es t e a d yb a s a lc o a t i n gp r e s c r i p t i o nw a sc o n f i r m e dt h r o u g h d o i n gp l e n t y o fe x p e r i m e n t s o nab a s eo fi t ，i m p r o v e m e n t sw e r ec a r r i e do u tb y o p t i m i z i n gl a t e x ，p i g m e n t s ，f u n c t i o n a lf i l l e r s ，c o a t i n ga d d i t i v e se s p e c i a l l yd i s p e r s a n ta n d i n o r g a n i cn a n o - p a r t i c l e s t h ef u n c t i o n so ft h i sc o a t i n gi m p r o v e ds u r p a s st h en a t i o n a l s t a n d a r do ft h ef i r s t r a t e s o m es t a n d a r d ss u c ha st h ea b i l i t yo fa n t i a b r a s i o n w h i c ha r e a b o v e8 00 0 0t h a th a so b t a i n e dt h ea d v a n c e di n t e m a t i o n a ls t a n d a r da n dt h ee n d u r a n c e o fp o l l u t i o na n dt h ec o n t r a s te x c e e dt h en a t i o n a ls t a n d a r do ft h ef i r s t r a tc o n s u m e d l y b e s i d e s ，i ts t i l lh a st h eg o o da b i l i t yo fa n t i b a c t e r i a l ，s e l f - c l e a n ，a n da n t i c l i m a t e t h ek i n da n dt h eu s a g eo fl a t e xw e r ed e t e r m i n e db ys t u d y i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h eu s a g eo ft h es e r i e so fa c r y l i ce s t e rs u a ha sa c r y l i ce s t e rl a t e x ，o r g a n o s i l i c o n a c r y l i cl a t e xa n dc i n n a m e n ea c r y l i cl a t e xa n dc o n t r a s to fc o a t i n gl a y e r t e s t i n gz e t a p o t e n t i a lo fd i f f e r e n ts y s t e m sa n di n v e s t i g a t i n gt h es t a b i l i t yo fs i l i c ag e la n ds i l i c ag e l - a c r y l i ce s t e rc o m p o u n dl a t e xi nd i f f e r e n tp h ，t h ec o n c l u s i o nt h a tt h ec o m p o u n dl a t e x w a sm o s ts t a b l ew h e nt h ep ho fi tw a sa p p r o x i m a t et ot h a to fa c r y l i ce s t e rl a t e xw a s o b t a i n e d ，a n dt h ef u n c t i o no fc o a t i n gu s i n gt h i sc o m p o u n dl a t e xw a sb a t t e rt h a nt h a to f c o a t i n ga d d i n go n l ya c r y l i ce s t e rl a t e xo ro r g a n o s i l i c o na c r y l i cl a t e x t h em i x t u r eo f s i l i c ag e la n da c r y l i ce s t e rl a t e xm a yr e s u l tt h eg r a f t i n gr e a c t i o nt h r o u g ht h es t u d y i n go f t h e i ri n f r a r e ds p e c t r at h a te n f o r c e dt h ep e r f o r m a n c eo ft h ec o a t i n g t h eb e s tr a t i oo fv o l u m eo fp i g m e n tw a sg a i n e db yi n v e s t i g a t i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e ni ta n dt h es t a b i l i t yo ft h ec o r r e s p o n d i n gc o a t i n g ，a n dt h er e s u l tt h a ti tw a s a p p r o x i m a t et ot h ec r i t i c a lr a t i oo fv o l u m eo fp i g m e n tw a sn a i l e dd o w n b ys t u d y i n gt h e i n f l u e n c eo fs e r i c i t e ，s c h e e l i t ea n ds t r o n t i u ma l u m i n a t ew h i c hh a v eu l t r a v i o l e ts c r e e n i n g e f f e c ta n dc o m b i n i n gt h ea b s o r b i n gs p e c t r u mo fs e r i c i t ea n dt h ea b s o r b i n ga n de m i s s i o n s p e c t r u mo fs c h e e l i t ea n ds t r o n t i u ma l u m i n a t e ，t h em e c h a n i s mo ft h e i ru l t r a v i o l e t i i i 妒i j 影响丙烯酸类建筑涂料性能主要因素的研究 s c r e e n i n ga n dt h ee f f e c tw e r ed i s c u s s e da m p l y , a n dt h ek i n da n du s a g eo ff u n c t i o n a l f i l l e r sw e r ec o n f i r m e dl a t e rt h a tt h ec o a t i n ga d d i n g1 5 s t r o n t i u ma l u m i n a t eh a v et h e b e s ta n t i - c l i m a t ew h i c ht h el e v e l so fp u l v e r i z a t i o na n dc h a n g i n gc o l o ra r eb o t hz e r o a f t e rb e i n ge n d u r e dm a n m a d ef a s tc l i m a t ea g i n gf o r10 5 6h o u r s t h eb e s tu s a g e so fd i f f e r e n td i s p e r s a n t sw e r ea c q u i r e db yt e s t i n gt h ev i s c o s i t y c h a n g eo fp i g m e n tg l u i n g t h ek i n da n dt h eu s a g eo fd i s p e r s a n tw e r ed e t e r m i n e d i n v e s t i g a t i n gt h ev i s c o s i t y , d e g r e eo fe x t r a c t i n gw a t e r , d i s p e r s i o nb e t w e e nt o pl a y e ra n d d o w n ，q u a l i t yo fc o a t i n gl a y e r , a n t i p o l l u t i o na n da n t i c l i m a t eo ft h ec o a t i n g sa d d i n g d i f f e r e n tm i x t u r e so fo r g a n i ca n di n o r g a n i cd i s p e r s a n t s t h eb e s tw a yo fd i s p e r s ea n d r u b b i n gw a sm a d es u r ec o m p a r i n gt h es t a b i l i t y , v i s c o s i t y , d i s p e r s i o nb e t w e e nt o pl a y e r a n dd o w nb yt h ed i f f e r e n td i s p e r s ew a y s t h eb e s tw a yo fn a n o s i 0 2p r e t r e a t m e n tw a sd e t e r m i n e db ys t u d y i n gt h es t a b i l i t y o fd i s p e r s e dn a n o p a r t i c l ei nd i f f e r e n tp r e t r e a t m e n tw a yu s i n gl a s e rp a r t i c l ea n a l y z e r a n dm i c r o s c o p eo fp o l a r i z a t i o n ，t h e nt h eb e s tu s a g eo fn a n o - s i 0 2w a sa d m i t t e d c o m p a r i n gt h ei n f l u e n c eo fa d d i n gn a n o - s i 0 2w i t hd i f f e r e n tw e i g h to nt h ec o a t i n g t h e r e s u l tt h a tt h ec o a t i n ga d d i n g1 5 n a n o z n oh a db e s ta n t i b a c t e r i a le f f e c tc o m p a r i n g t h ea n t i b a c t e r i a le f f e c to fa d d i n gd i f f e r e n tn a n o - z i 0 2a n dn a n o - z n o t h ef u n c t i o no f c o a t i n g sf i l l i n gi nt h ec o m b i n a t i o no fn a n o - s i 0 2 ，n a n o - t i 0 2a n dn a n o - s i 0 2 w a s o b s e r v e da n dt h ec o n c l u s i o nt h a tt h ec o m b i n a t i o nh a db r o u g h ts y n e r g i s t i ce f f e c tw a s a c h i e v e d ，t h e nt h ek i n da n dt h eu s a g eo fn a n o - p a r t i c l e sw e r eo b t a i n e d a l lo ft h ef u n c t i o n so ft h eh i g hf u n c t i o n a lc o a t i n gi m p r o v e dh a v ea c h i e v e do r s u r p a s s e dt h en a t i o n a ls t a n d a r do ft h ef i r s t r a t ea n dt h ep r a c t i c eo fi n d u s t r i a l i z a t i o ni s c a r r i e do u t k e yw a r d s ：b u i l d i n gc o a t i n g ，n a n o - p a r t i c l e s ，f u n c t i o n a lf i l l e r s ，a n t i - c l i m a t e ， a n t i b a c t e r i a l 。l；i 硕十学位论文 插图索引 图2 1 涂料的工艺流程图1 8 图3 1 不同乳液加入量对涂料对比率的影响2 4 图3 2 不同乳液加入量对涂料耐洗刷性的影响2 4 图3 3 成膜过程中颜填料与乳胶粒子的排列示意图：2 5 图3 4 不同p h 值的硅溶胶的电位2 7 图3 5s t e m 理论的扩散双电层模型及电势变化2 7 图3 6 硅溶胶一纯丙复合乳液的电位2 9 图3 7 乳液高分子吸附层的结构3 0 图3 8 空位絮凝与桥联絮凝示意图3 0 图3 9 硅溶胶、纯丙乳液及硅溶胶一纯丙复合乳液的红外光谱图3l 图4 1 颜料离子之间的聚结示意图3 5 图4 2 颜料体积浓度与稳定性的关系3 6 图4 3 绢云母的吸光率曲线3 8 图4 4 白钨矿的吸收和发射光谱4 1 图4 5 铝酸锶的吸收光谱和发射光谱4 2 图5 1 分散剂的浓度状态及分布状态4 4 图5 2 非离子型分散剂结构示意图4 5 图5 3 非离子型的分散剂的作用机理示意图4 5 图5 4 几种常用分散剂的用量与体系粘度的关系4 6 图5 5 不同分散剂的最小粘度值4 7 图5 6 颜料粒子的分散过程4 9 图6 1 纳米二氧化硅的t e m 照片5 1 图6 2 分散在乳液中的纳米氧化硅的显微照片5 4 图6 3 纳米组分加入量与涂料性能的关系5 6 图6 4 纳米t i 0 2 的抗菌试验照片5 8 图6 5 纳米z n o 的抗菌试验照片5 8 图6 6 纳米z n o 对混合菌种的抑菌性5 9 v 一lli了 - 1 ，；， 丙烯酸类建筑涂料性能影响因素的研究 附表索引 表1 1主要发达国家建筑涂料产量一4 表2 1 乳液的主要性能指标1 4 表2 2 实验所用颜填料1 5 表2 3 实验所用助剂及相关性能1 5 表2 4 实验所用的纳米材料的主要性能指标1 6 表2 5 实验所用主要仪器1 6 表2 6 高性能建筑涂料的基础配方1 7 表2 7 性能检测的项目及标准1 8 表2 8 老化的评级标准( 目测) 2 0 表2 9 抗菌性的评级标准2 0 表3 1不同基料的加入量对涂料对比率和耐洗刷性的影响2 2 表3 2 不同p h 值条件下的硅溶胶的电位2 5 表3 3 硅溶胶加入量对涂膜性能的影响2 7 表3 4 硅溶胶和纯丙混合后的电位2 8 表3 5 硅溶胶一纯丙复合乳液涂料的性能检测结果3 1 表4 1 颜填料与涂料稳定性3 5 表4 2 绢云母的加入量对耐侯性的影响3 7 表4 3白钨矿的加入量对耐侯性的影响3 8 表4 4 铝酸锶的加入量对涂料耐侯性的影响4 0 表5 1 颜料粘度随分散剂加入量的变化4 4 表5 2 有机无机分散剂对涂料性能的影响4 7 表5 3 球磨与高速剪切分散的分散效果4 8 表6 1 激光粒度仪检测纳米组分的粒度分布5 1 表6 2 不同处理方式所得涂料的性能检测结果5 2 表6 3 纳米氧化硅加入量对涂料性能的影响5 4 表6 4 纳米t i 0 2 及z n 0 涂料的性能检测结果5 8 表6 5 混合纳米组分涂料的性能检测结果5 9 表7 1 改进后的涂料配方6 1 表7 2 主要性能检测结果6 1 p ! r i ，115 硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 人与自然需要和谐与发展，这使人类更加重视环境的保护、资源的合理化应 用以及可持续性发展，为此全球性涂料市场正朝着高性能、环保型的方向发展， 水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料成为世界涂料发展的主要方向。对于建筑涂 料来说，则以发展水性建筑涂料为重点，因此，研究和开发水性建筑涂料成为建 筑涂料发展的热点。 乳胶涂料是水性建筑涂料的重要组成部分，也是其发展的重点。乳胶涂料是 以乳液高分子为主要成膜物质，以水为分散介质，具有成膜性能优异，无毒、不 燃、无火灾危险，适合绿色环保的要求，同时具有较好的耐沾污性、耐候性和耐 洗刷性等性能，而且，涂膜具有一定的透气性，被称为“会呼吸的涂料”，在国外的 使用率相当高。欧美、日本等国，外墙使用乳胶涂料作为涂装材料的比例己高达 7 0 - 9 0 ，内墙几乎达到1 0 0 。国内乳胶漆的发展也很迅速，但由于起步晚， 技术水平和装备较差，与欧美、日本等发达国家相比还存在较大差距，中、低档 涂料在市场中仍占有相当的份额，高性能、高档次的涂料较少，而且在性能上也 稍逊于国外知名品牌。因此，提高建筑涂料的性能成为国内企业和涂料研究人员 普遍关注的热点。 高性能是具有高的耐候性、耐沾污性、高保色性和低的v o c 含量【l 】。高耐候 性的特征是耐人工加速老化1 0 0 0 h 以上( 国家标准优等品的指标是6 0 0 h ，粉化不 大于l 级) ；高耐沾污性的标准是耐沾污试验白度损失率小于5 ( 国家标准优等 品的指标是不大于1 5 ) ，以适应大气污染的特殊环境；高保色性就是要求涂料 在正常使用寿命期内无明显色差，它的标准是人工加速老化1 0 0 0 h 后变色不大于1 级( 国家标准优等品的指标是6 0 0 h ，变色不大于1 级) ；低的v o c 含量则是环保 要求，它的标准是采用水性涂料或使用不含或少含( 2 5 以下) 芳香烃溶剂，国家 标准要求v o c 含量不大于2 0 0 m g l ，而有些城市如北京、上海则要求v o c 含量不 大于l o o m g 1 。 我国的南北气候差别很大，北方城市风沙较大，空气污染相对较严重，南方 气候潮湿，空气湿度较大，这对建筑涂料的户外耐久性提出许多严峻而苛刻的条 件，使得许多国外知名的建筑涂料品牌也很难满足要求。因此，针对国内气候的 差异，研制的高性能涂料既要具有较好的耐洗刷性、耐沾污性和耐候性，以既适 应北方气候的要求，又要具有较好的抗菌防霉性，以适应南方潮湿气候的要求。 影响丙烯酸类建筑涂料性能主要因素的研究 纳米材料和纳米技术在涂料中有着极其诱人的应用前景，能够显著提高涂料 耐洗刷性、耐候性、耐沾污性，并赋予涂料以抗菌自洁的功能，成为近几年建筑 涂料研究的热点。 提高涂料的耐候性，主要有三种途径：一是从成膜物质方面加以改进，比如 采用耐候性优异的氟碳树酯，耐候性可以显著提高，但成本较高，涂料的价格昂 贵，大规模的普及还存在着困难；二是选用耐候性较好的颜填料，以保证涂料高 的保色性。比如选用金红石型钛白粉、高岭土、滑石粉、硅灰石粉等。三是使用 功能性的组分。目前研究工作主要采用的方法是加入具有屏蔽紫外光作用的纳米 粉体材料，如纳米t i 0 2 、s i 0 2 、z n o 等。加入功能性填料如绢云母，以达到吸收 紫外光的目的，文献中少有报道，而加入具有荧光效应的物质，如白钨矿、铝酸 锶，通过激发荧光，将紫外光的高能量转化为无害的光能的报道几乎没有，本研 究对此做了较为详细的论证，而且也论述了对涂料其它性能的影响。 提高涂料的抗菌防霉性，主要通过加入具有抗菌防霉功能的物质，如有机的 抗菌剂，这些成分多数本身具有一定的毒性，而且，普遍存在的问题是耐久性差。 近年来，纳米材料光催化性能的报道较多，因此，选用具有光催化活性的纳米半 导体粉体，如纳米t i 0 2 、z n o 等，可以提高涂膜的抗菌防霉性能，而且，由于在 作用过程中本身没有损失，因此，效果持久。 提高涂料的耐沾污性方面，主要有两种途径：一种是加入具有憎水性能的助 剂，使涂膜具有憎水功能，污水难以粘附。这种途径具有较好的效果，但这种助 剂多是有机物，且作用对象是涂膜，耐久性较差。另一种是提高涂膜的硬度。本 研究主要从这方面入手，将硅溶胶与乳液混合，借助硅溶胶在成膜过程中形成网 状结构，高分子乳液嵌入其中，使涂膜的硬度提高，同时，形成的涂膜是无机一 有机复合型，减少了电荷在表面的积累，灰尘更难粘附。 高性能乳胶建筑涂料主要包括基料、颜填料、助剂及其它功能成份，它们相 互作用构成一个整体，影响着涂料各项性能的发挥，因此，对建筑涂料性能的研 究，就不能不涉及这方面的研究和试验，本论文就是在性能稳定的涂料基础配方 的基础上，从这几个方面入手，以提高涂料的整体性能。 1 2 建筑涂料的发展概况 建筑涂料是一种以装饰功能为主，兼具保护功能、调节建筑物的使用功能以 及其它特种功能的饰面材料 2 1 。装饰功能是通过建筑涂料富于变化的色彩来提高建 筑物的艺术观感；保护功能是保护建筑物不受环境因素的影响或将影响减至最小； 调节建筑物的使用功能是指使用不同的建筑涂料并伴以相适应的施工工艺，使涂 料具有不同的性能，满足建筑物的特殊需要，如吸音、防滑、弹性等；其它特种 2 ，l-， p 1 ，； 硕士学位论文 功能主要指一些建筑涂料可以为其使用对象提供特殊的功能，如防霉、杀菌、保 温、防火等。 自从人类离开洞穴营造居室以来，涂料与建筑就结下了不解之缘。我们的祖 先用泥土添加植物秸杆抹灰及天然植物( 熟桐油等) 来涂饰和保护建筑，这应该 是涂料应用的鼻祖。我国是世界上使用天然树脂作为成膜物质的涂料一大漆最早 的国家，早在公元前1 7 世纪到公元前1 1 世纪的商代就有大漆的出现，而在长沙 马王堆出土汉墓的漆棺和漆器，做工细致、漆膜坚韧，保护性良好，表明我国当 时的大漆生产技术已相当完善。1 9 世纪中叶，英国人帕克斯a 用硝酸纤维素( 硝 化棉) 制造涂料，人们才真正懂得用溶剂来溶解天然树脂，为合成树脂的发展开 辟了道路。随后采用醋酸丁酯、醋酸乙酯等溶剂，使硝基漆的生产和应用达到高 洲3 1 。 使用时间长、用量大、最简单的涂料是熟石灰浆，现在人们还是乐于使用这 种材料，人们曾向其中加入乳化亚麻仁油对其进行改良，这恐怕就是最早的乳胶 漆。2 0 世纪3 0 年代中期，德国开始用以聚乙烯醇为保护胶体的聚醋酸乙烯酯乳液 作为涂料展色料。二战中，美国合成橡胶生产过剩，研究发现，苯乙烯6 0 - - - , 6 7 ， 丁二烯4 0 , - 一3 3 的乳液适用于涂料，丁苯乳胶漆的耐候性不好，从而使聚醋酸乙 烯酯涂料得到迅速发展【4 l 。由于聚醋酸乙烯酯作为基料必须进行增塑，增塑剂有蒸 发、迁移的缺点，因此醋酸乙烯酯共聚物乳液得到发展，最主要的品种是醋酸乙 烯酯与丙烯酸酯的共聚物，也就是醋丙乳液。随后纯丙烯酸乳液在2 0 世纪5 0 年 代也开始使用，最早的商品是r o h m & h a s s 公司的r h o p l e xa c 3 3 ，但价格昂贵。6 0 年代，醋酸乙烯酯一乙烯，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯共聚物的发展较快。7 0 8 0 年代，乳胶漆得到了一定的发展，但在与1 0 6 内墙涂料的价格竞争中惨败，甚 至被相当部分的建筑商和装饰业所否定，从而使其推广应用陷入低谷。9 0 年代中 期以立邦为首的多国大型涂料公司大力开发乳胶建筑涂料，使其性能有了显著提 高，乳胶漆又迅速发展起来。 近年来，国外建筑涂料无论从产品品种、使用量、质量水平以及建筑涂料的 研究水平上，都有了很大的发展，使建筑涂料成为国外涂料中产量最高的品种。 主要分布在美国、日本、西欧及亚太地区，尤其是亚太地区发展极为迅速，见表 1 1 【5 】o 美国是涂料工业发达的国家之一，建筑涂料占涂料消费量的5 0 。在外墙装 饰中，建筑涂料装饰占4 5 ；在内墙装饰材料中，建筑涂料装饰占6 0 。在美国， 8 0 的建筑物外墙用各种颜色和品种的调和色涂料装饰，住宅小区的别墅基本上以 涂料装饰为主，