（生物医学工程专业论文）苯丙乳液的制备及其在内墙抗菌涂料的应用.pdf

苎耍塾茎竺型墨墨茎奎塑苎垫堕塑塑竺壁旦 1 9 5 1 6 5 时制出的乳液涂膜性能较好。功能性单体对乳液的性能提高有很大作 用，但其用量对乳液性能也有很大影响。经实验所得，本文的丙烯酸最佳用 量为单体总量的4 。单纯采用阴离子型或非离子型都可能使聚合反应失稳， 应采用阴、非离子乳化剂复配使用，乳化剂的量占单体总量的4 左右时反 应较稳定，且m s i o p 1 0 的最佳比例为2 l 。过硫酸盐用作丙烯酸酯乳液聚 合的引发剂，其用量为单体总量的0 5 0 时反应稳定。在本实验体系中，当 种子乳液用量为2 0 时，所制乳液性能较佳。本实验所制乳液具有成膜温度 低、甲醛含量低的优点，有较好的应用前景。 将所制乳液用于合成内墙涂料，并将纳米二氧化钛和纳米银粉引入涂料 体系，使内墙涂料具有良好的抗菌功能。当纳米银粉的用量o 1 或纳米银粉 0 0 2 5 与o 1 纳米二氧化钛同时使用时，接触1 小时后，对大肠杆菌的灭菌 率都可达9 0 以上。 关键词：苯丙乳液乳液聚合内墙涂料抗菌性 四川大学硕士学位论文 t h ep r e p a r a t i o no f s t y r e n e a c r y l i cl a t e xa n dt h e a p p l i c a t i o nt oa n t i b a c t e r i a lc o a t i n go fi n t e r i o rw a l l c o l l e g eo f m a t e r i a l ss c i & e n g s i c h u a nu n i v e r s i t y m a s t e rc a n d i d a t e ：h o ux i a o n i s u p e r v i s o r ：y i ng u a n g f u a b s t r a c t c o m i n gi s ak i n d o fd e c o r a t i v em a t e r i a lr e l a t e dt o p o p u l a r l i f e a n a r c h i t e c t u r a lc o a t i n gi sa l li m p o r t a n tp a r to fc o a t i n g w i t ht h ei m p r o v e m e n to ft h e s o c i e t y , i th a sb e e na s k e df o rm a n ye s p e c i a lf u n c t i o n st oe x p e c tf o rt h ef u n c t i o no f p r o t e c t i o na n df i n ed e c o r a t i o n ，i nw h i c ha n t i m i c r o b i a lf u n c t i o ni s 卸i m p o r t a n t p r o p e r t y i ti sw e l lk n o w nt h a tl a t e xc o u l d d i r e c t l yi n f l u e n c eo np e r f o r m a n c eo f c o a t i n g _ “p e o p l e sh a v ep a i dm a n ya t t e n t i o n st os t y r e n e a c r y l i cl a t e xb e c a u s eo fi t s e x c e l l e n tc h e m i c a la n dp h y s i c a lp e r f o r m a n c e s h o w e v e r , f e wf a c t o r i e sw e r ea b l e t op r o d u c es u p e r i o r i t yl a t e x e v e ni f t h e yc o u l dd oi t t h em a n u f a c t u r ew a si n f e r i o r t oi m p o r tp r o d u c e t h e m f o r e ，i ti si m p o r t a n tt or e s e a r c ha n de m p o l d e re x c e l l e n t s t y r e n e - a c r y l i cl a t e xf o rf u n c t i o n a lc o a t i n g s c i e n t i s t sh a v ea t t a c h e di m p o r t a n c et on a n o m e t e rp a r t i c l e sb e c a u s eo ft h e i r ：p e c i f i cp r o p e r t i e s ，n a n o - s i l v e rp o w d e rp o s s e s s e dt h ef u n c t i o n so fa n t i b i o s i sa n d a n t i s e p s i s ，a n dw a so n eo ft h ei n o r g a n i ca n t i s e p s i sw i t ht h em o s te f f i c i e n c y r 。n t l y s i m u l t a n e o u s l y , n a n o m e t e rt i o zp o s s e s s e da l s ot h ef o l l o w i n gp r o p e r t i e s ： s a f e t y ，i r m o c u i t y , l o w - c o s t , a n dn os e c o n d a r yp o l l u t i o n ，a n dp o s s e s s e dt h e f i a r , c t i o n so fa n t i b i o s i sa n d a n t i s e p s i s t h e r e f o m ，t h ei n t e r i o rw a l lc o a t i n gw i t ht h e 苯雨乳液的制各及其在内墙抗菌涂料的应用 a n t i b a c t e r i a lf u n c t i o nc o u l db em a d eb yt h ea d d i t i o no fn a n o - s i l v e ra n dn a n o - t i t a n i u md i o x i d e t h el a t e x p o l y m e r i z a t i o nf o r m u l ah a s b e e nd e s i g n e dt h r o u g ht h e o r e t i c r e s e a r c h ，a n dt h ea c r y l i ce s t e rl a t e xh a sb e e ns y n t h e s i z e di np r e s e n ts t u d y t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ef i l mw o u l db eg p o dw h e nt h er a t i oo fs o rm o n o m e ra n d h a r dm o n o m e rw a s l 9 5 t 0 1 6 5 t h ef u n c t i o n a lm o n o m e rc o u l di m p r o v et h e p r o p e r t i e so fl a t e x ；t h ea p p r o p r i a t ec o n t e n to fa c r y l a t ew o u l db c4p e r c e n t t h e r e s u l t sr e v e a l e da l s ot h a tp o l y m e r i z a t i o nw o u l db ei n s t a b l ew h e nn o n i o no ra n i o n e m u l s i f i e rh 邯u s e ds o l e l y , i ti sn e c e s s a r yt ou s i n gs y n c h r o n o u s l yn o n - i o na n d a n i o na se m u l s i f i e r i v h e nt h ec o n t e n to fe m u l s i f i e rw a s4p e r c e n ta n dt h er a t i oo f n o n - i o na n da n i o ne m u l s i f i e rw a s2t o1 ，p o l y m e r i z a t i o nw o u l db cs t a b l e t h e a m m o n i u mp e r s u l f a t e ( 0 0 5 w t ) w a su s e da si n i t i a t o r i n a c r y l a t ee s t e r p o l y m e r i z a t i o n t h ep r e p a r e dl a t e xa p p e a r e dt h ep e r f o r m a n c eo fl o wf o r m e df i l m t e m p e r a t u r ea n dl o wf o r m a l d e h y d ec o n t e n t m o r e o v e r , t h ei n t e r i o rw a l lc o a t i n gw i t l lt h ea n t i b a c t e r i a lf u n c t i o nh a sb e e n m a d eb ya d d i t i o n so fi l a l l o - s i l v e ra n dn a n o - t i t a n i u md i o x i d e t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea n t i b a c t e r i a le f f i c i e n c yc o u l db eo v e r9 0 t oe c o l i c o n t a c t i n gf o r 1h r su n d e rt h ea d d i t i o n so fn a n o s i l v e rm 1 w t ) s o l e l y , a n d n a n o s i l v e r ( o 0 2 5 w t ) a n dn a n o - t i t a n i u md i o x i d e ( o 1 w t ) s y n c h r o n o u s l y k e y w o r d s ：s t y r e n e a c r y l i cl a t e x ；e m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n ；i n t e r i o rw a l lc o a t i n g ； a n t i m i c r o b i a lp r o p e r t i e s i v 四川人学硕j j 学位论文 第一章文献综述及本研究的设想 最近几年，随着环保呼声越来越高、粉末涂料、水性涂料及卷材涂料在 全球涂料市场成为持续热点。近几年市场增长最快的品种则是不用或少用溶 剂的产品。对于水基涂料，p g p b l i l l l i p s a s s o c i a t e s 公司预测其在今后3 5 年的市场增长率世界各地都差不多，北美地区为3 9 0 0 ，日本为4 o 。西欧 地区为3 9 ，其它地区为4 1 。 随着工业生产和人民生活的提高，各种涂料特别是能满足特定行业领域 需求的功能涂料的需求量越来越大，其所含有机物对环境的污染越来越严重。 涂料质量的好坏直接影响到汽车、建材、仪器仪表、电子产品、船舶、飞机 等产品的档次和市场竞争力。世界范围内对环保的要求也越来越高，各国都 在投巨资进行环保型涂料的研究开发。我国在涂料工业方面与国外有较大差 距，以美国为例，美国2 0 0 0 年涂料年产量约为6 7 0 万吨，其中环保型涂料约 占8 5 ，传统的溶剂型涂料约占1 5 。我国目前涂料产量约为2 0 0 万吨，传 统的溶剂型涂料约占6 0 ，环保型涂料约占4 0 ，并且其中大多数为建筑涂 料，功能涂料所占比例极少，据预测到2 0 0 4 年，美国涂料产值约为2 3 0 亿美 元，欧洲涂料市场约为2 0 0 亿美元，中国涂料市场约为6 0 亿美元，随着我国 国民经济的迅速增长，涂料行业的增长将呈现快速发展的趋势。 在建筑涂料中，水性建筑涂料属绿色建材产品，建筑材料水性化已成必 然趋势。权威人士预测，未来2 0 年，建筑涂料在成为数量最大的涂料品种的 同时，将会实现全面水性化。在美国的建筑涂料中，1 9 9 8 年水性内墙涂料已 占内墙涂料的8 3 7 。水性外墙涂料占外墙涂料的7 1 1 。在民用住宅方面， 水性涂料所占比例更大，内、外墙分别为9 5 和8 5 。德国的建筑涂料中水 性涂料的比例为6 2 ；日本为4 3 7 ，比例在逐年迅速提高。我国的建筑涂 l 苯丙乳竣的制备及其在内墙抗菌涂科的应用 料中水性涂料的比例较低，但在迅速增长中。 1 1 建筑涂料的发展状况 虽然目前我国涂料产销量己跃居世界第四，但涂料的人均年消费量却大 大低于工业发达国家，英国涂料的年人均消费量为2 3 k g ，日本为1 6 k g ，中国 仅l k g 多，而中国人口多达1 3 亿，可见市场潜力巨大。在今后相当长的时期 内，我国的涂料工业都将处于发展时期，其需求量总的趋势是逐年增加的。 据中国建筑装饰协会不完全统计，中国建筑装饰工程正直线上升，市场 规模从1 9 8 7 年的8 0 亿元上升到2 0 0 0 年的1 4 0 亿元。专家预测，这一发展的 黄金期还将持续2 0 年以上的时间，这无疑给建筑涂料的长远发展提供了极大 的市场空间。 在工业发达国家，建筑涂料是消费比例较大的一类涂料，约占涂料总产 量5 0 左右。我国化学建材产业“十五”计划和2 0 1 0 年发展规划纲要预期：到 2 0 1 5 年，建筑涂料的年产量将达到3 0 0 万吨。建筑涂料正步入建材产品主流 行列。 装饰功能是内墙涂料的传统功能，也是最基本的功能。近年来，我国经 济高速发展，人民生活水平日益提高，居民住房的内部装修有越来越豪华的 趋势。随着室内装修的不断升温，据统计，仅成都市每年就有3 0 4 0 万户居 民装修，每年花费在装修上的费用在2 0 0 亿元以上。 1 1 1 国外建筑涂料发展概况1 1 _ 2 】 在世纪之交，国外涂料工业正处于一个技术进步的重要时期。环保法规 强化，推动了涂料产品结构的调整；传统溶剂型涂料正逐渐减少。高性能、 低污染涂料快速增长，限制铬、铅、锌等重金属颜料在涂料中应用，促进了 nj i l 人学碗l - q ：位论空 低毒性颜料的开发；有机锡防污剂的限制使用，促进了无锡低毒长效防污颜 料的开发，激烈的军备竞赛又刺激了隐形涂料等特殊性能专用产品的发展。 所谓高性能涂料是指技术性能、使用性能和施工性能更好的涂料品种，例如 要求装饰性、鲜艳性接近工艺品的轿车面漆：耐候性、耐久性达1 5 年的氟碳 树脂外墙涂料；各种功能性涂料，如无锡自抛光防污涂料、防静电涂料、防 火涂料、大气净化用光催化涂料、无v o c ( 挥发性有机化合物) 水乳胶涂料、 幻觉色彩涂料等层出不穷。 低污染涂料主要指环境适应型的涂料，包括水性涂料、无溶剂涂料、粉 末涂料、高固体分涂料、辐射固化涂料等品种，其中以乳胶漆为代表的水性 涂料已占涂料总量的5 5 ，而水性工业涂料已占工业涂料总量的2 6 ，而且 还在增长之中。为适应高性能低污染的发展方向，国外通过各种方法对树脂 改性，不断推出水性树脂、氟碳树脂、硅树脂、高固体分树脂、超细无机填 料，各种低毒高装饰耐候性颜料、水性涂料专用原材料等。 国外涂料工业不仅致力于涂料技术本身的提高，还特别重视涂料施工技 术的发展，尤其对于o e m 涂料( 在线涂料涂装) 施工的研究，其投入经费 远远超过涂料产品本身，傲到了涂料技术开发与施工技术研究的紧密结合。 8 0 年代国际环境保护法颁布后，发达国家先后提出无公害、无污染、省 资源、节能源为涂料发展的前提；经济、效率、生态、能源为发展涂料的四 大原则。遵循这一前提和原则，并充分利用高新技术，近年来建筑涂料的技 术水平有了新的提高。 综上所述，国外涂料工业正处在一个技术进步的重要时期，由于环保法 规的强化，传统溶剂型涂料逐步退出市场，水性涂料加快了发展步伐。2 l 世 纪，水性涂料将占据涂料市场的大半壁江山。 苯丙乳液的制各及县在内墙抗菌涂料的应用 1 1 2 我国建筑涂料的发展概况p 1 j 我国建筑涂料的发展可追溯到建国初期，内墙装饰主要有传统的水质涂 料，如石灰浆、可赛银、大白粉浆等。这些涂层的装饰效果很差，有效使用 年限最长仅为两年左右。 7 0 年代，以1 0 6 内墙涂料( 聚乙烯醇水玻璃) 为代表的建筑涂料风靡全 国，其价格低廉，正好适应当时居民不满足石灰水浆刷墙面，又想找价格低 的廉价代用品的需求，因此适应了我国当时的经济发展水平，在国内得到了 广泛的应用。此时，聚醋酸乙烯乳胶涂料已经出现，由于价格因素制约了其 发展，仅用于高档的内装饰。此后，又出现了改进型的1 0 7 胶( 聚乙烯醇缩 甲醛) 和8 0 3 涂料。 进入8 0 年代后，我国建筑涂料得到了很大发展，随着丙烯酸酯单体生产 装置的引进，开发研制了许多品种的以丙烯酸酯单体为主的建筑涂料，乙丙 乳胶涂料、苯丙乳胶涂料、聚乙烯醇系列的抗冻、耐擦洗内墙涂料、多彩涂 料等相继问世。此时，无机高分子外墙涂料也相继出现，这种涂料的耐热性、 表面硬度、耐老化性以及最低成膜温度等技术性能指标均优于一般外墙涂料。 此外，功能性建筑涂料也异军突起，其品种有：防火涂料、防水、防蚊、防 霉、保温、标志涂料等。 9 0 年代，人民的生活水平有了很大提高，消费观念也有了很大改变。在 建筑内墙涂料中，乳胶漆凭其优秀的外观和耐擦洗性能，已占领大部分市场； 在建筑外墙施工中，乳胶漆也有了不俗的表现。因此，乳胶漆迅速成为建筑 涂料的主流这一时期，随着国外先进技术的引进和国外高质量产品的涌入， 客观上使建筑涂料从膜性能上、装饰性和施工应用方面都有了一个飞跃发展。 目前已进入了2 l 世纪，随着人们审美观念的变化，对建筑涂料提出了新 的要求，不仅仅满足于改善其保护作用，而且向功能化、艺术化方向发展， 尤其是能够美化环境、减少污染的“绿色涂料”。 四川人学硕士学位论文 随着改革开放的深入发展，以乳胶漆为主的建筑涂料市场上竞争空前激 烈。以“立邦”为代表的许多外国公司均看好中国涂料潜在的巨大市场，纷 纷进入我国，从产品销售到合资独资。他们不仅带来了先进的技术，也带来 了丰富的销售经验，这对国内市场虽是不小的冲击，但也促进了国内乳胶涂 料水平的提高。 国内建筑涂料主要分为内墙和外墙涂料。其中内墙涂料所占比例较高， 约占6 0 7 0 ，外墙约占2 5 3 0 。根据所用基料不同，可配制出不同 档次的产品，根据涂膜的光泽又可分为无光、亚光、半光、有光等产品。 内墙涂料以平光乳胶漆占主导地位，有丝光、云彩等品种，但量不大， 8 0 3 涂料和多彩涂料已基本淘汰。它们主要以聚醋酸乙烯类乳胶涂料为主 所用树脂有聚乙烯醇乳液、醋丙乳液、乙丙乳液等。近几年，室内高档乳胶 涂料开始受到欢迎，主要以醋丙、纯丙、苯丙乳液为基料。其中丝面乳胶涂 料的涂膜具有丝质亚光、色调柔和、手感有如丝绸的感觉，能给室内营造出 一种高雅、温馨的氛围，是目前较为流行的内墙涂料新品种。 1 1 3 现有涂料危害性 世界经济的突飞猛进，带动着涂料工业以前所未有的速度发展。但是同 其它许多现代工业一样，它对人类生存环境造成的威胁已成为一个日益严峻 的事实摆在人们面前。 首先是挥发性有机物所造成的污染。挥发性有机物是溶剂型涂料的重要 组成部分。在油基涂料中，含有4 0 5 0 的挥发性化合物，传统乳胶漆中约 含2 8 。挥发性有机化合物在光照条件下能同空气中的氧作用产生臭氧， 而臭氧是雾的一种成分。溶剂型涂料是自然界一个明显的污染源。据统计， 一公升溶剂型涂料的碳氢化合物所造成的污染物约等同于一辆汽车四十天排 出的废气的污染。 在装饰涂料行业中，含有对人体有害的成分主要有以下几种：苯、甲苯、 5 苎耍墨堕塑型墨墨基垄堕苎苎堕塑型鲤些旦一一 游离t d i 、氨、甲醛和重金属等。国际上已将室内污染列入对公众健康危害 最大的因素之中。据预测，室内有害气体的含量比室外高1 0 1 0 0 倍。室内 污染源主要是建筑装饰材料、家具木制品的胶粘剂及漆料、其它燃烧物、人 体代谢废弃物等。据北京化学物质毒性鉴定检测中心介绍；仅北京市每年发 生有毒建材引起的中毒事件中，死亡人数为3 5 0 人，慢性中毒高达l o 万人次。 全球每年因室内空气污染导致死亡人数达2 8 0 万人。日本政府的一个调查小 组经过检测后宣布，日本大约有3 0 * o 的住宅因为使用有害化学物质而易引发 “新居综合症”。其调查内容是以甲醛、甲苯，二甲苯和乙苯等四种化学物质 为对象，使用简易检测仪器对4 5 0 0 户住宅进行检测，取得上述有害气体在室 内空气中2 4 小时的平均浓度。结果显示：2 7 3 的住宅中的甲醛值、1 2 3 的住宅中甲苯值和o 1 3 0 o 的住宅中的二甲苯值都明显超标。中华慈善总会的 一份材料表明，白血病是小儿期最常见的恶性肿瘤，我国1 5 岁以下儿童的白 血病的发病率为o 4 左右，每年平均仅两万名1 5 岁以下的儿童发生白血病。 白血病也成为5 1 4 岁儿童死亡的“头号杀手”。中山医科大学有关教授指出， 以广州为例，过半的白血病患者家里半年之前曾豪华装修过，而室内装修材 料中含有的苯类以引起白虹病和再生障碍性贫血是被医学界公认的，成为儿 童白血病的主要诱因。 颜料的污染也不容忽视。人们主要关心它对地下水的污染及其可能造成 的致癌作用。国外许多生产厂家再三指出颜料中的重金属不会被身体吸收， 因而也不会给健康造成危害，但事实证明，无机颜料中含有的铬、铅等萤金 属确实有一定的致癌作用，因此他们在强大的环保压力下也不得不停止生产 重金属颜料。 由装修引发的室内环境污染问题不仅给建筑装修业带来了负面影响，同 时也给消费者造成了极大的心理压力。实际上，近年来人们开始关注家庭装 修中的健康隐患“无害、环保、绿色”的消费意识已经渗透至家庭装修设计、 6 四川大学顾学位论文 家具购买和装饰品配置等诸多环节上。 为此，早在1 9 6 6 年，美国在洛山矶就制定了限制有机溶剂排放量的著名 的“6 6 法规”，并于1 9 6 2 年1 月1 日实施。随之。北美、欧洲、日本等一些 国家也有类似法规出台。随着经济的发展，人类生活质量的提高人们要求保 护自我生存空间的呼声越来越高，环保法规也越来越严格，美国已从6 6 法规 发展到1 1 3 法规。该法规规定：建筑平光涂料。其v o c 在2 0 0 1 年降至l o o g l ， 2 0 0 8 年为5 0g ，l ；工业涂料，v o c 已从1 9 9 0 年的4 2 0g l 降至1 9 9 3 年的3 4 0 g l ，2 0 0 0 年将继续降至2 5 0 9 l 以下。日本也于1 9 9 7 年由日本涂料工业协会 首次出台了室内建筑涂料标准( 见表1 一1 ) 。 表l 一1 日本室内建筑涂料标准 ! ! ! 坦! ：! ! 生塾垫! ! 堕! ! ! ! e 磐! ! ! ! 塑! 坠翌l 熙! ! 型! ! g 涂料设计条件乳液涂料溶剂型涂料 v o c 芳香族溶剂 醛类 重金属类 致癌性物质 生殖毒性物质 变异原型物质 敏化性物质 1 以f 0 1 以下 0 0 1 以下 0 0 5 以下 0 1 以f 0 1 以下 0 1 以f 0 1 以f 1 以下 0 们以下 0 0 5 以下 0 1 以下 0 1 以下 0 1 以下 0 1 以下 我国传统的溶剂型涂料比重逐年下降，水性涂料的发展速度加快，但聚 乙烯醇类低档品种仍占较大的比重，由于在聚乙烯醇类涂料中存在游离甲醛， 而甲醛是一种强烈刺激性气味的气体，对眼睛、呼吸道粘膜有损害，因此提 高水性涂料的质量、开发新的品种是巩固和发展水性涂料的重要内容。重点 7 苯丙曩液的制各及其在内墙抗菌涂料的应用 应发展以乙丙共聚乳液、苯丙共聚乳液、纯丙乳液系列为基料的乳胶漆。 我国已把保护环境、发展环保型产品作为可持续发展战略的重要内容。 1 9 9 4 年国家环保局批准并发布了包括水性涂料在内的首批六项环境标志产 品技术要求。其中关于水性涂料的技术要求是： ( 1 ) 产品的性能指标、安全指标应符合各自产品标准的要求； ( 2 ) 产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香类碳氯化 合物： ( 3 ) 产品中不得含有汞及其化合物，不得用铅、铬及其化合物的颜料着色。 上海市技术监督局子1 9 9 8 年i o 月批准了上海市地方标准健康型建筑 内墙涂料，该标准对内墙涂料中的总挥发物有机含量、挥发性有机物空气残 留量、涂料生物毒性及涂料的重金属含量做了明确的限制。该标准的实施有 利于政府主管机构加强建筑涂料的市场监控，有利于提高人们的健康保护观 念以及合理选用建筑材料，有利于发展低毒性、低污染的健康型建筑涂料。 室内空气污染的新世纪，导致建筑材料发展上的新世纪。新世纪建材的 研究开发应着眼于有利于环境、有利于人身健康。由此出现了环保材料、保 健材料( 健康材料) 、空气净化功能建材等这类环保保健材料在建材工业史 上打开了新的一页。 1 1 4 建筑涂料的发展趋势【洲1 随着人们生活水平的提高、科学技术的发展，人们对居住条件和生活环 境的要求越来越高。因此，国外对功能性涂料的研究开发也十分重视。 国内研制开发的功能性建筑涂料品种为数不多，是今后发展的重点之一。 目前已生产应用的防火涂料、防霉涂料、保温涂料、杀虫涂料等功能性建筑 涂料，还需进一步提高，以使产品质量达到或接近国际水平。 国内外建筑涂料的发展动向基本一致，将继续向着低v o c ( 挥发性有机 8 四川大学硬上学位论文 化合物) 涂料方向发展，即向着水性涂料、高固体份涂料、粉末涂料和辐射 固化涂料的方向发展；向着高装饰性、高耐久性、高抗污染性等高性能和功 能复台化的方向发展；向着省资源、节约能源、无公害、无毒的方向发展： 向着多品种、多功能、多样化且施工简便的方向发展。具体有以下几个方面： ( 1 ) 向低v o c 环保型和低污染方向发展 建筑内墙涂料直接关系到人类的健康和生存环境，建筑内墙涂料向环保 型、低毒型方向发展，符合国内外建筑涂料发展趋势，其技术发展方向主要 包括：开发稚广水性涂料系列，开发环保型内墙乳胶漆。目前在家庭装潢中 使用1 0 7 涂料及毒性大的溶剂性涂料、o w 型多彩涂料，从环保角度看应属 于逐步淘汰产品。建筑涂料的水性化是其产品结构向着保护环境、减少v o c 方向发展的必由之路：而提高现有水性漆品种如醋丙、苯丙和纯丙乳胶滚质 量是势在必行的。 ( 2 ) 向功能化发展 这种系列功能涂料不仅有保护和装饰建筑物的功能。而且具有其它方面 的特殊功能，已成为我国建筑涂料发展的重要方向。随着人们对涂料功能性 认识的提高，功能涂料的市场将会被全面开拓。 除了研究开发各类功能性涂料，包括防水涂料、防水涂料、防腐涂料、 防霉涂料、隔热涂料、保温涂料、防碳化涂料等，还应加紧研究和开发建筑 装饰中出现的难题和新问题，满足各类建筑对涂料不同功能的需求。复合化 技术是提高和满足各类功能的有效途径。 通过在内墙涂料中加入某种特殊材料，从而达到吸收室内有毒有害气体、 消除室内异味、净化空气的目的。传统涂料在其中加入杀菌剂，来防止涂料 的霉变，它不能系灭空气中的有害细菌，并且还对环境造成污染。进入2 l 世纪，纳米材料的应用已经成为科技工作者的研究热点，由于一些纳米材料 杀菌过程无污染、持久等特性，因两在涂料中具有广泛的应用。 苯丙乳液的制备及其在内墙抗菌涂料的应用 纳米粒子在涂料中的应用，美国和日本走在世界的前列，美国已有公司 供应商业化的纳米功能涂料产品。n a n o p h a t e c h n o l o g i e s 公司在纳米涂料研 究中处于领先地位。阳露波研究表明在涂料中添加适量的金红石纳米t i 0 2 可 以提高其抗老化以及力学性能指标f 1 2 l ：胡智荣等考察了基础涂料配方中加入 不同纳米组分对涂料性能的影响【1 3 】；曾玉燕等研究表明纳米材料的加入明显 地提高了丙烯酸乳液的紫外线屏蔽能力【1 4 】；李锡凯、李阳研究表明外墙涂料 加入纳米级t i 0 2 、s i 0 2 等粒子可以大大的提高涂料的抗沾污能力；徐瑞芬、 许秀艳等将实验室自制的抗菌纳米t i 0 2 添加于苯一丙体系涂料中表明，制成 的涂料具有很好的杀菌效果【l6 】；刘永屏、董善刚等利用包覆处理过的纳米 t i 0 2 ，对建筑硅丙内墙涂料进行改性，研究表明对居室装饰装修带来的室内 有害气体污染有较大的改善作用【i ”；贾堤、章书建将海泡石进行热酸活化后， 获得纳米级活性海泡石，经与微米级t i 0 2 复合，确定了以海泡石为填料涂料 的生产工艺和配方，研究了涂料性能的变化【l8 j ；李若慧、程伊前等研究表明 氧化锌在不降低乳胶漆的贮存稳定性的同时，还可以改善乳胶漆的耐紫外光 性和杀菌性【i9 】；徐瑞芬、余广为等研究了纳米砸0 2 光催化剂复合涂料降解 空气中氨气、甲醛和苯类化合物及抗蔼防霉的性能，结果表明：该涂料对密 闭空间内的甲醛、氨气和苯类等化合物的降解效率均可达到9 0 以上1 2 0 l 。为 了更好的提高纳米t i 0 2 抗菌涂料的抗菌效果，有人1 2 1 】通过在纳米t i 0 2 上 载银和f e 掺杂来改善t i 0 2 的光催化活性，结果如图1 1 所示。图1 1 中 载银纳米t i 0 2 光催化活性表明，载银有利于提高纳米t i 0 2 光催化活性。这 是因为t i 0 2 表面镀银层起了富集电子的作用，减少了空穴与电子在半导体 表面的复合，增加了表面空穴的数目，从而提高了光催化活性。图1 中铁掺 杂结果表明，f e ”的加入，提高了纳米t i 0 2 光催化活性。 四川大学硬士学位论文 j 点 打 土 舞 匿 i 谫e i 生扣烨托艇 图j 一1 复合材料对纳米t i 0 2 光值化活性的影响 f i g 卜le f f e c to f c o m p o s i t em a t e r i a l so i ln a n o - t i 0 2p h o t o - c a t a l y z e da c t i v i t y 02 4 l “，h 1 1 4 f * l ， 矗 遣 一 越 鞋 图1 - 2 纳米银粒、磺胺嘧啶银和硝酸银杀菌作用比较 纳米银粒磺胺嚏啶镊 硝酸银 f i g 。2s t e r i l i z a t i o nc o m p a r i s o no f n a n o - s i l v e r 、s i l v e rs u l f a w r i d i n ea n ds l i v e rn i t r a t e ( d n a n o - s i l v e r s i l v e rs u l f a p y r i d i n e ) s i l v e rn i t r a t e 1 1 荤内乳渡的制备及其在内 j 眚抗菌涂料的应用 纳米银粒抗菌剂目前主要用作抗菌织物，如抗菌纱布，用于治疗烧伤、烫伤， 用作外科手术纱布。用于治疗烧伤时在3 0 m i n 内n 7 分裂引起烧伤感染的各类细 菌，其抗菌效果可持续3 天。其控制烧伤感染的功能比现在i 临床使用的磺胺嘧 啶银、诺氟沙星银要好得多。用作“刨可贴”效果也十分好。我国一家公司也 制出一种纳米银粒织物，其作用与美国的a c t i c o a t 相似。日本住友大阪水 泥株式会社耻田推出一种抗菌涂料，向涂料中加入0 0 1 杈叭) 的2 0 n m 和5 0 n m 的银粒子，得到抗菌涂料，其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率抗菌性 能可达到9 9 9 9 9 。 综上所述，纳米材料已经广泛的应用于涂料，科研工作者应用纳米材料 来改善涂料的性能，但由于纳米材料的发展现状和技术现阶段，真正利用纳 米银粉和二氧化钛来赋予涂料杀菌功能的应用还不多，所以需要进一步的研 究。 ( 3 ) 向高性能方向发展 所谓高性能就是具有高耐候性、高耐污染性、高保色性和低毒性。作为 涂料的一种理想性能，不仅要保护底材、而且要赋予底材本身无法表现的特 殊性能。使用这种涂装底材，就可以使涂料获得非常惊人的高性能、高增值 化和高级化的效果。 1 2 丙烯酸酯涂料的研究现状 乳液型内墙涂料，又称内墙乳胶漆，是以合成树脂借助乳化剂的作用， 将o 1 0 5 u m 的极细微粒分散于水中构成的乳液，并以乳液为主要成膜物， 加入适量的颜料、填料、辅助材料，经研磨而成的涂料。这种涂料以水为稀 释剂，价格较便宜，无毒、不燃，对人体无害，有一定的透气性，涂膜时不 需要基层很干燥，涂膜固化后的耐水、耐擦洗性较好，易于施工，干燥快， 四川i 大学硕士学位论文 是一类绿色涂料。这类涂料主要包括乙丙乳胶漆、苯- 丙乳胶漆等。随着人 们环保意识的提高，乳胶漆作为绿色建材，以其优异的性能将在市场占主导 地位。 乳胶涂料是一种低污染的绿色建筑涂料，是我国继“汽车涂料热”之后的 又一个涂料发展“热点”，伴随着基本建设和房地产基础设施的发展，乳胶涂 料还将进一步发展。乳胶漆由基料( 合成树脂乳液) 、颜( 填) 料、助剂和分散介 质( 水) 组成，属水性涂料。无毒、不燃、符合环境保护的要求，是一种理 想的内外墙装饰材料。 我国开发生产的建筑内墙乳胶漆用合成乳液主要有：聚醋酸乙烯酯乳液、 醋酸乙烯丙烯酸酯共聚乳液、苯乙烯丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯共聚 乳液等。聚醋酸乙烯酯酸乳液是我国开发最早的乳胶漆品种。这种乳液成本 低，粘合强度好、流动性好、合成方便，颜填料容积大，是目前内墙乳胶漆 的主要产品。但醋酸乙烯易水解，使用的保护胶又是水溶性聚乙烯醇。故醋 酸乙烯乳胶漆耐水性、耐碱性不好，且聚醋o 酸乙烯乳液粒度较大，只能用 于平光乳胶漆。 丙烯酸酯系列乳液的一个最明显的特点是涂膜的物理性能十分优异，耐 水性、耐酸碱等化学物质的腐蚀性和耐紫外线的降解性等十分优良，因而使 用范围很广泛，既可以用于中高档装饰的内墙涂料，也可大量用于外墙涂料， 成为近年来发展最快、用量最大的建筑涂料用乳液。 1 2 1 丙烯酸系涂料的特点 丙烯酸涂料不仅具有色浅、保色、保光、光亮丰满、耐候、耐热、耐腐 蚀的特点；而且通过单体的选择及其配比的调整、聚合工艺的改变、可制备 各具特色的树脂，已配制多品种、多性能的涂料产品。目前已在建筑、汽车、 家电等多个领域获得广泛的应用。其主要品种有溶剂型、水性和无机溶剂几 1 3 苯丙乳液的制各及其在内墙抗菌涂料的应用 大类，下面作一下简单介绍： 1 ) 溶剂型丙烯酸涂料：其中有热塑性、热固性、高固体分和水分散体涂料。 热塑性具有优异的户外暴晒性、色泽白、无反应基团。因此，特别适用于 制造透明度和自度极好的清漆和色色漆。另外，由于其对塑料具有极好的 附着力，被广泛用于塑料工业。热固性与热塑性相比，具有可室温固化、 粘度低、溶剂量少，涂膜的物理、机械性能、耐候性、耐腐蚀性能高等优 点。 2 ) 水性丙烯酸性涂料：分为水溶性、水溶胶和乳胶涂料，其在发达国家占有 5 0 左右的份额。由于其具有环保、节能的特点，有着逐年增加的趋势。 3 ) 无溶剂型丙烯酸涂料：有辐射固化涂料、粉末涂料等。其中辐射固化涂料 具有固化时间短、无溶剂、常温易干等特点，有利于节省资源及环境保护； 丙烯酸粉末涂料具有涂膜坚硬、光亮、耐候性好等特点，近年来得到了很 快的发展。 由于丙烯酸涂料的诸多优点，因而受到了世界各国的广泛重视，它深入 到国民经济的各个领域，从建筑、加工、汽车、电子、家电、机械以及塑料 工业等无所不在。尤其是在基础建筑领域，发挥着不可估量的作用。同时， 由于它的优异性能，在许多高科技领域也得到了广泛的应用，对国民经济发 展起到了有利的促进作用。美国是涂料工业发达的国家之一，其产量居世界 首位，是世界上建筑涂料占涂料总比例最大的国家。日本虽然在产量上居世 界第二位，但其产品品种繁多，质量很高。在日本，溶剂型热塑性丙烯酸树 脂涂料于五十年代就己投产，六十年代热固性丙烯酸树脂涂料也已达到工业 化生产水平，据不完全统计，目前日本丙烯酸酯树脂涂料的品种有8 0 0 多个， 主要生产公司有2 0 余家，其需求量最大的部门是建筑及构筑业。 四川大学硕士学位论文 1 2 2 国外丙烯酸涂料的发展趋势及技术进展 丙烯酸涂料有着众多的门类，是综合性好、通用性强的一类合成树脂， 即可作装饰性涂料，又可作保护性涂料；既可制成溶剂型，又可制成水性： 因此，决定了丙烯酸涂料具有广泛的用途和重要的使用价值。在发达国家， 丙烯酸涂料的产量已居所有合成树脂涂料的第二位。随着人们生活水平的提 高，这种高性能的产品必将越来越受到人们的广泛关注。在美国和日本，涂 料产量的年增长速度位2 5 左右，而丙烯酸涂料的年增长速度超过了4 5 。 可见，丙烯酸涂料是未来涂料工业的发展趋势和方向。 在国外，涂料工业向集团化，规模化、专业化方向发展。进入9 0 年代， 世界涂料工业一直处于动态优化重组中，相继成立了一些颇具竞争势力的大 企业集团。 随着时代的发展和人类的进步，环境保护问题已越来越受到人们的普遍 重视，自然也就成为了涂料工业发展所必须遵循的法则。由于传统的低固含 量溶剂涂料含有5 0 左右的溶剂，这些溶剂在涂料制造及施工阶段排入大气， 污染环境，危害人类健康。早在1 9 9 6 年美国就提出了著名的“6 6 法规”，欧 洲、e 1 本也相继有类似法规出台。随着经济的发展，人类生活质量的提高， 环保法规也越来越严格，美国已从6 6 法规发展銎l 现在的1 1 3 法规。环保法规 的加强，迫使世界各大涂料公司纷纷开发环保型涂料，即开发省资源、节能 源、无污染的水性涂料、高固份涂料、粉末涂料、成为一种不可改变的趋势。 1 2 3 我国丙烯酸酯涂料的发展现状及发展趋势 我国丙烯酸酯涂料的开发研究始于五十年代末。到七十年代初，才开始 广泛的研究工作，在这个时期，丙烯酸树脂涂料在品种上已有了突破性进展， 已不仅仅只限于热塑性丙烯酸酯树脂涂料，出现了热固性丙烯酸酯树脂涂料。 由原来的只有溶剂型，转而出现了水溶性、水乳性丙烯酸涂料。进入八十年 1 5 苯丙乳液的制备及其在内墙抗菌涂料的应用 代由于北京东方化工厂的建成投产，为丙烯酸涂料的发展创造了有力的条 件，也从此出现了“丙烯酸热”。进入九十年代，由于吉化和上海高桥的投产， 我国的丙烯酸涂料工业出现了突飞猛进的发展。其中丙烯酸树脂漆的占有比 例由1 9 7 8 年不足o 。1 5 发展到1 9 9 9 年的2 8 ，增长了近2 0 倍。 从丙烯酸涂料的产量来看，我国从1 9 8 0 年至今，丙烯酸涂料的产量由原 来不足l o 万吨发展到现在的年产5 0 万吨，增长了5 倍以上。 八十年代末，我国从事丙烯酸涂料研究的科研机构也如雨后春笋般的发 展壮大起来。至目前，我国从事丙烯酸涂料研究的单位有3 0 0 多家，研究的 项目有1 0 0 0 多个。进入九十年代以后，我国的乳液合成技术已得到了很大发 展，对影响乳液性能的因素也作了较深入的研究。乳胶漆已在我国大中城市 大面积的推广应用。同时，高固体分涂喜斗、粉末涂料、自泳漆、电泳漆、水 溶胶丙烯酸酯漆、光固化丙烯酸酯漆相继得到应用。这表明我国在丙烯酸酯 涂料工业的技术发展也迅速进步。 建筑涂料在所有涂料中所占的比例较大，据报道，我国的建筑涂料在丙 烯酸涂料中所占的比例为2 4 。处于世界平均发展水平。目前的年产量在5 0 万吨左右，其中内墙7 0 ，外墙占2 5 ，其它占5 。就产品类别来看，在 我国大中城市及沿海地区，聚乙烯醇类低档建筑涂料急剧减少，7 0 为中高 档涂料，而在一些小城市及西部地区，以蒙乙烯醇为成膜物的低档涂料用量 仍较大，而一些发达国家主要以聚醋酸乙烯和丙烯酸涂料为主。虽然我国目 前使用的涂料仍以中低档为主但我国丙烯酸涂料的品种齐全，与国外发达 国家相比，我们的差距并不在涂料的品种，而是原材料、生产设备、生产工 艺以及生产规模的差距。因而所带来的产品质量的良莠不齐。但在我国也有 一些企业，它们生产的产品技术产量高、质量好，如北京东方化工厂研究中 心。自1 9 9 3 年研究并生产b n 3 乳胶以来，生产规模不断扩大，并建立了企 业标准。科研大楼内的研究设备齐全，在科技人员的努力工作下，不断研究 四川大学硕士学位论文 开发出新产品，改造老产品。现在生产的b c 9 9 1 苯丙乳液，就是在原来的 b c 0 1 、b c 0 1 a 的基础上加以改进，使该产品在冬季贮存更稳定，具有漆膜 流平性好、光泽度高等特点。b c 2 0 1 乳液是用于制备外墙乳胶漆的高光纯丙 树脂，玻璃化温度高、耐污性、耐候性好。适合当今外墙中高档涂料的发展 需要。b a 1