酸雨对我国外墙涂料的影响及解决对策.docx

effects and measures of acid rain deposit on exterior wall paint in china董海宁( 贵州省遵义市众惠检测公司贵州遵义563000)摘要: 论述酸雨污染对外墙涂料造成的影响, 分析其腐蚀原理; 研究和探索适合酸雨污染较严重的城市的外墙涂料品种和体系组成及与之配套的施工工序和施工要点。关键词: 耐酸雨涂料; 腐蚀原理; 施工工序; 施工要点中图分类号: tu56+4.5 文献标识码: a 文章编号: 1671- 9107( 2007) 07- 0044- 03abs tra ct: this article presents the effects deposit on exterior wall paint, and analyses the corrosion mechanism. it studies and probes into the varieties and the composition of exterior wall paint suitable to the cities which are seriously polluted by acid rain.at the same time, it describes the construction procedures and points corresponding to it.ke y words : acid-resistant paint ; corrosion mechanism; construction procedures; construction points高层、超高层建筑的崛起, 对建筑物提出了高装饰的要求。以往作为外墙装饰的瓷砖、马赛克及有光污染的玻璃幕墙正面 临挑战, 而具有色彩丰富、安全性好、施工简单、容易更新、能耗 低的节能产品建筑涂料越来越受到人们的重视。国外对建筑物的外墙面装饰特别重视, 在欧美等发达国家采用高级涂料2.1 酸雨对外墙涂料腐蚀的原理2-我国酸雨属于硫酸型酸雨, 酸雨成份是以so 为主, 此外4-+还含有no 3 、c1 、f 、nh4 等离子的复杂混合物。如果涂膜的水份控制能力差, 大气中的湿气就很容易透过涂膜进入墙体, 而 墙体内部产生的水蒸气又不能透过涂膜排入大气, 在露点以下 容易在墙面与涂层之间凝露, 形成液态水, 然后与基材发生化 学反应, 生成水化产物氢氧化钙, 其反应式如下4:2( 3caosio2) + 6h2o3cao2sio23h2o+ 3ca( oh) 22( 3caosio2) + 4h2o3cao2sio23h2o+ ca( oh) 2这种水化产物易吸收空气中的二氧化碳, 发生碳酸化反 应, 生成碳酸钙结晶。由于氢离子的存在, 使碳酸钙溶解度增装 饰 的 已 占 到 了90% ,日 本 高 层 建 筑 用 高 级 外 墙 涂 料 约 占80% , 新加坡、马来西亚等国家还立法规 , 高 层 建 筑 外 墙 不 允许用面砖装饰1, 而我国外墙涂料的使用还不到10% 。这主要是由于外墙涂料的性能在大气污染(如粉尘、so2) 较严重的城市, 特别是酸雨危害较严重的城市却达不到预期的效果, 如重庆地区。因而, 开发耐候性、耐污染性和耐酸雨强的高品质的外 墙涂料已势在必行, 而这些外墙涂料的开发也将具有广阔的发 展空间和市场前景。2+2+加, ca 浓度增大, 溶液中的ca极易与酸雨中的硫酸作用生成疏松的石膏或氢氧化钙直接与硫酸作用生成硫酸钙结晶, 产生膨胀, 使涂膜与底材之间附着力降低。作用时间增长也会造 成涂膜疏松, 出现粉化, 鼓泡或剥落等现象从而降低其外观等级, 其相应的反应式如下4:1 酸雨形成的原因及对外墙涂料的影响世界工业化的发展,给人类赖以生存的自然环境造成了一定的危害, 酸雨污染一直为国内外所关注。我国的城市工业生产和生活能源消费以煤为主, 因而燃煤产生的煤烟是产生酸 雨的主要原因之一。酸雨, 是一种ph值小于5.6 的酸性降水。酸雨中含有许多 无机酸和有机酸, 其中绝大部分是硫酸和硝酸。多数情况下, 以 硫酸为主, 从污染源排放出来的so2和nox是形成酸雨的主要 起始物2。户外用的建筑涂料, 特别是装饰要求极高的高层建 筑涂料受酸雨侵蚀后, 造成涂膜局部性破坏。例如, 经酸雨腐蚀 后的涂料表面会发生粉化、脱落、起泡和泛黄等现象, 从而大大降低了高层建筑的装饰要求, 影响涂料的耐久性能。2+-3caco3+ h+ca + hcocaco3+ so42- + h+ + h ocaso 2h o+ co2422ca( oh) 2+ h2so4caso4+ h2o总的来说, 是酸雨中的硫以各种形式( 如细粒子) 沉积到涂 料表面, 经催化氧化成硫酸, 在涂料局部表面酸性较强, 且硫酸根离子浓度高。酸雨对涂料的腐蚀是酸雨中h+ 、so42-协同侵蚀作用的结果, 主要是h+ 的溶解腐蚀和so4 的膨胀腐蚀, 导致材料质量降低, 体积膨胀, 发生粉化、脱落、起泡等现象3。我国 大中城市降水中离子含量高, 硫酸根离子和钙离子浓度含量分 别为美国的3 倍和10 倍。因此解决我国的酸雨污染问题已迫在 眉睫, 应开发研制耐酸雨强的高品质的外墙涂料。2.2 耐酸雨性外墙涂料的研究方案2.2.1 耐酸雨性外墙涂料品种的选择外墙涂料可分为两大类: 溶剂型和乳液型。溶剂型涂料具2-2 酸雨外墙涂料的研究探索收稿日期: 2007- 5- 16建筑材料 45酸雨对我国外墙涂料的影响及解决对策2007.n0. 7 总第45 期有一些乳液型所缺少的优势: 涂料施工不受温度限制, 涂膜致密, 对大气等物质的阻隔性好, 光泽可根据需要任意调节。另 外, 在耐候性、耐玷污性和保色性方面优于乳液型涂料。基于作为耐酸雨外墙涂料, 必须既有良好的装饰性, 又有优异的耐候性、耐玷污性和耐酸雨性能。对上述性能的影响除基料 之外, 颜填料的作用不可小视。下面简要介绍几种耐酸雨颜填 料:重晶石粉: 重晶石粉是天然重晶石经研磨而成的细粉, 相 对 密 度 为4.3 4.6 , 硬 度 为2.5 3.5 , 不 透 过x射 线 , 具 有 耐 光 性和耐腐蚀性。它的吸油值低, 能和任何基料及颜料共用, 可 使涂膜坚硬, 增加涂料的流平性。而且有很好的耐酸、耐碱性, 常用于耐酸涂料中5。绢云母粉: 呈微细鳞片状粒子, 透 明 , 高 亮 度 , 富 弹 性 , 难以上原因, 耐酸雨外墙涂料适合选用溶剂型涂料(芳烃的, 以降低voc含量) 。不含或少含开发生产不含或 少 含 芳 烃 的 溶 剂 型 外 墙 涂 料 势 在 必 行 ,而且将具有广阔的发展空间和市场前景。此外, 目前溶剂型外墙 涂 料 耐 人 工 老 化 试 验 已 通 过 1000 3000 小 时 ,甚 至 超 过3000 小时, 在长期光照、雨淋条件下, 不易变色、粉化或脱落;耐 用 期 15 年 以 上 ,而 水 乳 型 涂 料 耐 人 工 老 化 试 验 通 过250 1000 小时;且水乳型涂料在成膜时随着氧化剂和许多助溶于酸碱溶液;而且其自然级配有利于在涂膜中由细到粗重剂的不断溢出, 会在涂膜表面留下细小的孔洞, 表面不够光滑, 容易积灰, 耐玷污性明显低于溶剂型涂料。因此, 在大气污染较严重的城市, 采用高性能的溶剂型建 筑外墙涂料较为适宜, 尤其适用于高层、超高层建筑的外墙装叠, 相互填充, 增加了涂膜的致密 性 , 还 具 有 屏 蔽 紫 外 线 的 功能, 从而增加了涂膜的抗老化和耐候性, 提高了耐水性和耐洗 刷性。因此, 绢云母是一种优质多功能颜填料6。硅灰石: 学名为偏硅酸钙( caosio2) , 是一种针状的体质 颜料, 具有耐光性、耐酸、耐腐蚀性。滑石粉: 又名硅酸镁, 主要成分为3mgo4sio2h2o , 密度饰。为了进一步降低voc的含量,在开发溶剂型的外墙涂料时, 应增加涂料体系的固体含量, 以满足环保要求。2.2.2 耐酸雨外墙涂料体系组成的选择( 1) 基料的确定基料是建筑涂料的主要成膜物质。它本身性能的优劣对 涂料产品起了决定性的作用。因此应选用优质聚合物作为配 制涂料的基料。在常见的建筑涂料中, 适宜外墙用的有: 纯丙 树脂、硅丙树脂、含氟树脂、环氧树脂等等。目前, 可用于开发 耐酸雨涂料的树脂主要有三大类: 硅 丙 树 脂 、含 氟 树 脂 、丙 稀酸树脂。现将三者性能4进行比较如表1 。为2.85g/cm 3,是天然滑石和透闪石矿和天然混合物磨细水漂而成。由片状和纤维状两种形态混合存在。用在涂料中能防止颜料沉积结块, 还可防止涂膜流挂和涂膜龟裂, 并提高涂膜的 耐水性, 耐久性和涂刷性5。石棉粉: 是由石棉粉碎而得,其组成为硅酸钙镁的混合盐。质轻而松, 耐酸、碱。因此可常作为耐酸涂料等的特殊颜料。( 3) 纳米材料在外墙涂料中的应用纳米材料是粒径在1100nm 之间的具有特殊物理化学 性能的材料。由于其粒径小, 高的比表面积, 高化学活性, 因表1 三类树脂性能比较表此把纳米材料加入到涂料中,能 大 大 改 善 涂 料 各 方 面 的 性能, 即利用高科技手段或技术改变现有涂料产品的某些缺点或不良性能7, 如提高涂料的耐玷污性、耐水性、耐 候 性 和 保 色性等性能7 。3 酸雨外墙涂料施工工序与施工要点高性能的外墙涂料, 如果没有先进可靠的施工技术相配合, 同样不能得到满意的效果。大量的实践证明, 许多外墙涂 料装饰效果不理想是由于施工不当造成的。因此, 重视施工 技术, 严格控制施工质量, 是促进外墙涂料推广应用的又一个 关键所在。耐酸雨外墙涂料涂于建筑物基层( 如水泥、混凝土表面) , 因其表面具有一定的碱性, 而外部使用环境要求具有耐酸性, 从这两个方面来考虑, 此涂料应采 取 复 层 建 筑 涂 料 : 底 漆( 腻 子) 、面漆( 包括罩面漆) 。其施工的主要工序如下: 基层处理 涂料施工涂层整修。由表中可以分析得出: 为了适应城市高层建筑外墙装饰与保护的需要, 应研制高质量的溶剂型外墙涂料, 如有机硅丙 外墙涂料, 含氟涂料等。含氟树脂具有其它树脂所难以比拟的优异性能,但由于含氟树脂在建筑中的应用刚起步, 目前, 因其价格和应用上的技术问题, 还不能大量推广应用。因此, 含硅的有机硅丙稀酸 树 脂 用 于 外 墙 涂 料 代 表 了 国 际 上 最 先 进 的 外 墙 涂 料 技 术 水 平。它的开发成功和规模生产线的投产对推动高性能外墙涂 料在高层建筑中的应用提供了技术保证。( 2) 颜填料的确定由于建筑墙体一般是由碱性的无机材料组成,为了防护装饰的面漆不受返渗的碱性物质侵 蚀 , 底 漆 作 为 防 水 、防 渗 、名 称结构特点性 能适用基层使用 年限硅丙 树脂含si- o 键, 键能为452( kj /m ol) 。耐候、高抗水、高耐玷 污性、高防腐、高附着性, 可低温固化水泥或混凝土 墙面、金属等的 超耐久性表面12 年含氟 树脂含c- f化学键, 键能为( 440 kj /m ol) 。耐水性、耐酸、耐碱、耐候性优良,优良光泽的保色性水泥或混凝土 墙面、金属等的 超耐久性表面15 年纯丙 树脂含c- c键, 键能为356 (kj /m ol )柔韧性、 高附着性主要用于水 泥外墙5 年重庆建筑chongqing architecture46酸雨对我国外墙涂料的影响及解决对策防碱的封底涂层是不可缺少的, 故施工时应注意的要点如下:耐酸雨外墙涂料用于外墙装饰,不仅可以降低建筑材料施工前应在基层表面刷涂一层封闭液,渗透, 这样就避免了起泡现象的发生;以阻止水分向外的腐蚀, 而且还起到了美化环境的作用。因而应大力开发或研制, 满足市场及消费者的需要。施工时应检查底漆与面漆是否选用配套, 避免产生面漆溶解底漆的“渗色”现象。因此, 面漆与底漆最好是同一种漆,或是属于同一成膜机理的漆种;涂刷底漆时, 基层应已干燥, 而且基层的含水率不得大于8%( 施涂溶剂型涂料时) ;参考文献:1 蒋晓洲. 涂料当今时尚的建筑外墙材料j . 建材建 筑装修, 2001 , 4.2 刘彬. 酸雨的形成、危害及防治对策j . 环境科学与技 术, 2001 , 4.3 赵纯兰. 外墙涂料的耐候性测试方法研究j . 重庆建 筑大学学报, 1996 , 18( 3) .4 洪啸吟等. 涂料化学m. 北京: 科学出版社, 2000 , 1. 5 武利民等. 现代涂料配方设计m. 北京: 化学工业出版社, 2000 , 3 : 177 180.6 王加根等. 绢云母对建筑涂料改性的研究j . 新型建 筑材料, 1997 , 3.7 北京纳美科技发展有限责任公司. 纳米技术改性建筑 涂料j . 建筑装饰材料世界, 2001 , 3.8 张志琨, 等. 纳米技术与纳米材料m. 北京: 国防工业出版社, 2001 , 2.施涂溶剂型涂料时,后一遍涂料必须在前一遍涂料干燥后进行, 且每一遍涂料应施涂均匀, 各层必须结合牢固;外墙涂料分段进行时, 应以分隔缝、墙的阴角处或落水管 等为分界线。4 结论大气污染严重的城市,特别是酸雨污染严重的城市, 适宜选择溶剂型的耐酸雨外墙涂料;从环保角度来讲, 涂料中的各成分应不含或少含voc, 以 减少对大气的污染, 因此在研制溶剂型耐酸雨涂料时, 应加大 其固体的含量, 降低溶剂的含量, 进而开发高固份的溶剂型的 耐酸雨外墙涂料。投稿须知投稿须知1 、来稿务必论点明确, 文字精炼, 数据可靠, 每篇论 文中确实引用的专著、期刊文章、学位论文、技术标准等, 文( 含图表) 一般在3000 字左右, 必须包括( 按顺序) : 题 按文中引用的先后顺序编号。参考文献著录格式如下: 目( 中文一般不超过20 个汉字, 英译) 、作者姓名( 英译) 、 专著 主要责任者, 文献题名 ( 版本第一版不著录) 作者单位( 英译) 及邮政编码、中文摘要( 100 字 300 字, m, 出版地、出版者、出版年。英译) 、关键词( 4 个 8 个, 英译) 、正文、参考文献。 期刊 主要责任者, 文献题名j , 刊名、出版年( 期) 、2 、来稿请用计算机打印一份, 同时将电子版发送到 起止页码。本刊邮箱( 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