我国建筑涂料的发展与应用

我国建筑涂料的发展与应用

1胶凝剂在外墙胶结涂料中的应用,其维护建筑涂料空间中国建筑涂料的发展始于20世纪50年代末的60年代初。早期的乳液涂料主要是醋酸乙烯类聚合物，由于其性能不理想，单元素资源少，成本高。此外，由于技术不成熟、人们生活水平有限等原因，无法广泛应用。在此之前有石灰水、刷墙粉、可赛银等最初级的刷墙材料,虽然均以水为介质,但整体性能较差,很难谈得上装饰性、耐久性。在80年代随之产生了以聚乙烯醇及聚乙烯醇缩甲醛为主制成的水溶性建筑涂料(俗称106、803涂料等),其性能优于石灰水等低级刷墙材料,且有一定的装饰性,因而曾在国内盛行一时,但由于其涂膜的先天缺陷,出现了许多工程质量问题,造成了较坏的社会影响,使广大消费者产生了水性建筑涂料不能用于外墙的误区,从而对乳胶涂料的发展也造成了很大的阻力。改革开放以来,随着国民经济的迅速发展特别是房地产业的兴起、科学技术的进步及人民生活水平的提高,对优质建筑涂料的需求日益增长,特别是20世纪80年代,我国建起了丙烯酸及其酯类单体装置,为乳胶涂料的发展提供了丰富的原料来源,为建筑乳胶涂料的发展奠定了基础,创造了条件。由于乳胶涂料与传统用于建筑装修的油漆有着本质的不同,前者的出现为涂料工业带来了革命性的变化,乳胶涂料既改变了油漆以有机溶剂为分散介质,又克服了油漆所存在的有毒、可燃、污染环境、有害人体健康、浪费资源等弊病,其性能又与传统油漆的基本性能相同。乳胶涂料以水为分散介质,产品可以用水稀释,工具可以用水清洗,施工时没有气味,没有火灾危险。乳胶涂料与前期水性涂料的不同之处在于它所形成的膜可以用水擦洗、附着力强、还可以有各种鲜艳的颜色、具有多样的装饰效果,其优良的综合性能很快得到广大用户的认可而得以迅速发展,并逐渐成为建筑涂料的主流。进入21世纪后,建筑涂料进入快速发展时期,其发展增长速度高于涂料全行业,年增长率达到18%～20%。目前,我国建筑涂料正处于黄金发展阶段,建筑涂料特别是乳胶涂料已经成为建筑内外墙装饰的主导材料之一,内墙乳胶涂料的使用率已达到80%,外墙乳胶涂料的使用率虽远低于内墙,但正在迅速上升。根据国家化学建材协调组提出的关于我国化学建材产业的发展规划,在十五期间,我国建筑涂料在外墙装饰中的应用占45%左右,十一五期间,建筑涂料在外墙装饰中的应用占60%以上。2水性涂料的健康、环保及健康问题已完全解决资料表明,全世界每年向大气排放约2000万tVOC(挥发性有机化合物),其中约有20%是由涂料造成的,此已成为环境的重要污染源之一。为了改善这种状况,低污染或环境友好型涂料在国外受到了极大的关注,并成为涂料行业的主流发展方向之一。涂料业向低污染化方向发展的主要途径是涂料的水性化、无溶剂化和高固体分化,其中最成功的是建筑涂料的水性化,建筑涂料是产量最大的涂料品种,约占涂料总量的40%～50%,其中约70%已实现水性化,绝大部分是水性乳胶涂料。我国建筑涂料的水性化程度已较高,但在其他领域中使用的涂料水性化程度与发达国家的差距还很大,中国涂料业要参与全球化竞争,在世界市场中占有一席之地,就必须尽快尽早地为消费者提供对环境友好的水性涂料。可喜的是,这种差距正在缩小,落后的局面正在逐步改善。究其原因,首先是随着生活水平的日益提高及人们对生活质量关注程度的不断加强,人们在装修过程中越来越注重装修材料的环保和健康问题,这无疑推动了市场对水性涂料的需求。其次,近年来我国涂料行业在水性涂料的研究、生产和施工应用等方面正经历着前所未有的发展,新产品、新技术、新工艺不断推出,扩大了水性涂料的推广空间。第三,中国加入WTO以后,为与国际接轨及跨越发达国家以环保为名义设立的技术贸易壁垒,国家有关主管部门在政策法规等方面积极引导,对规范和促进水性涂料的健康、持续发展起到了很好的推动作用。目前,在我国涂料领域,建筑涂料的水性化已基本实现且正在走向成熟。但是,在大力发展水性涂料的同时我们也应该清楚地认识到,水性涂料并不是万能的,特别是在许多装饰性能要求高的领域,水性涂料还难以完全取代溶剂型涂料,溶剂型涂料由于自身的装饰性、耐久性及施工不受温度限制等优点在部分工程中尚有应用,其中必要的溶剂也已开始使用低污染的产品,使其仍有一定的市场份额。此外,水性涂料并不是说就是百分之百的无毒害产品,仍存在VOC的问题。以建筑乳胶涂料为例,由于在制造过程中,使用的原材料有十几种,树脂、助剂成分中都难免有溶剂或有害物质存在,特别是内墙涂料与人们的生活息息相关,更应严格把关降低其对环境的污染和对人体健康的危害。随着人类对自身健康和环保意识的不断增强,人们对绿色环保涂料的消费需求日趋强烈。为此,我国于2001年12月10日批准发布了室内装饰装修材料中有害物质限量的10项强制性国家标准,自2002年1月1日起,企业生产的产品应执行该10项标准,自2002年7月1日起,市场上停止销售不符合该10项国家标准的产品。其中与建筑涂料有关的是GB18582—2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(目前已修订,正在上报待批)。除此之外,我国还出台了GB50325—2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》及HJ/T201—2005《环境标志产品技术要求水性涂料》,前两个标准都是强制性国家标准,后一个是我国环保十环产品认证标准。这是我国第一次对涂料中有害物质作强制性限制,虽然比美国“66法规”晚了近40年,但仍是很大的进步,它不仅有利于规范涂料市场,推动环境友好型涂料迅速发展,为涂料产品与国际接轨奠定基础;同时也有利于建筑涂料行业实施可持续发展战略。3胶凝剂和其他环境友好型建筑涂料为了保护人类赖以生存的环境,我们必须坚持建筑涂料可持续发展的理念,减少和限制其对环境的不利影响。环境友好涂料的基本功能除具有建筑涂料的基本性能外,还应有益于维护人体健康、保护环境。乳胶涂料在组成、生产、运输、施工等各个环节都更贴近低能耗、低污染、符合环保涂料的要求,应归类为绿色环保的范围,随着其功能的不断改善和技术含量的不断提高,正越来越多地取代溶剂型涂料,成为建筑涂料的主流。在大环境的推动下,在激烈的市场竞争中,在原有乳胶涂料的基础上发展起来的新型健康及环境友好型建筑涂料产品不断问世,既有低VOC或零VOC涂料、抗菌涂料、释放负离子涂料、具有活性吸附功能和可分解有机物等功能的内墙涂料,又有可消减大气中氮氧化物含量、低VOC、可自洁的外墙涂料。目前,在我国市场上出现的环境友好型建筑涂料产品归纳如下。3.1低voc建筑涂料控制VOC是保持建筑涂料可持续发展的主要手段。我国内墙涂料虽然已执行了强制性有害物质限量标准,但有害物质限量特别是VOC指标仍低于发达国家该项指标值。为了尽快地满足市场需求及尽早与国际接轨,很多企业、科研院所纷纷从原材料选择着手、选用特殊聚合工艺的零VOC乳液、不用助剂或选用高效新型助剂,在满足涂料使用功能的条件下,生产出低VOC或超低VOC(零VOC)涂料。这种涂料产品技术含量较高,因为降低VOC可能会降低涂料的物理性能,如耐擦洗性、冻融稳定性等,要达到物理性能和环保性能的平衡不是简单的技术就可以实现的,建设部曾为此专门设立课题研发物理性能和环保性能均优秀的该类建筑涂料,目前已有产品问世。在这里要说明的是零VOC的提法实际上不十分科学,因为VOC测试方法的误差本身就会带来较大的数值差异,它目前仅作为一个概念,代表VOC含量相当低的一类涂料产品,至于低至多少才能归为零VOC产品,目前尚无明确的界定标准。3.2无机抗菌剂抗菌性能抗菌涂料是一类具有抑菌和杀菌性能的新型环保功能型涂料,大多采用外加抗菌剂,通过抗菌剂中的活性成分与外界生物菌发生官能团结合和转化从而实现杀菌功能。所用的抗菌剂包括无机类、有机类、无机有机复合类等。其中以无机抗菌剂使用最为广泛,因其抗菌作用安全、长效。有机类抗菌剂本身往往有一定毒性,且具有一定的时效性和反应饱和度。近几年新发展起来的抗菌涂料大多应用纳米技术,例如纳米二氧化钛在光催化条件下,能够自行分解出自由移动的电子和带正电的空穴,形成空穴-电子对,迁移到材料表面,吸附溶解在二氧化钛表面的氧俘获电子形成原子氧,原子氧能与多数有机物反应(氧化),同时能与细菌内的有机物反应,生成二氧化碳和水,从而在短时间内就能杀死细菌、消除恶臭和油污。此外,纳米材料因其具有比表面积大、粒子微孔多以及吸附能力强等特性,可将防霉杀菌剂稳定负载于其上,利用纳米材料的缓释功能,使最终产品具有高效、持久的防霉杀菌功能。3.3气净化材料负离子对人体的生理功能具有多方面调节作用,同时,负离子还是继光催化材料之后的新一代功能性空气净化材料,它能够与空气中漂浮的烟雾、粉尘等物质相结合,利用静电式处理使其沉淀,以达到净化空气的目的。此外,负离子涂料还具有很好的除异味效果,因负离子能中和空气中的氧自由基及氧化性气体(腐败异味),其形成的电场可以使有机物异味在电场中分解,从而达到抗菌、杀菌、消除异味的目的。3.4涂膜自洁机理目前我国的环境条件还较差,空气污染较严重,虽然政府有关部门正在积极地采取各种措施来改善环境,但与发达国家相比,还有较大差距。为此外墙饰面特别是涂料饰面易受到污染,有时污染程度较严重,影响市容。为保持外墙面干燥清洁,我国建筑涂料市场上出现了自洁功能乳胶涂料,有的是通过荷叶效应,有的是通过涂膜的微粉化、有的是通过纳米材料等来达到自洁目的,前者是指涂膜具有类似荷花叶子的表面结构,达到拒水、保洁功能,通常是采用特殊树脂形成纳米级显微结构来实现的。国外某些产品确有此项性能,国内真正具有此项性能的产品还不多,产品的荷叶效果很有限,大多是通过憎水物质降低表面张力来实现的。对其自洁机理目前尚有争论。后一种是利用纳米TiO2表面具有超亲水性或采用亲水性树脂,使之具有化学吸附水的作用来实现自洁效果。3.5净化生活环境研究表明,人类疾病的发生,大多来自于空气中细菌或病毒的传导,与大气污染有关,特别是汽车尾气是大气污染的主要来源。汽车尾气造成空气中氮氧化物的增加,在一些人员频繁流动或集聚区,空气污染往往更加严重,如何改造这些环境,为人们营造一个健康、生态的空间将是一个长期的系统工程。市场上目前已有具有消减氮氧化物等污染物功能的外墙涂料问世,其原理是加入一种特殊方法制备的空气净化素水浆,添加到涂料中不但可以降解空气中的氮氧化物,还可以消减空气中的燃煤污染物二氧化硫,且可以加速空气中可吸入颗粒物的沉降。如果能够在居住小区特别是接近交通要道的住宅区域外墙大面积推广使用,无疑将有助于净化生活环境及改善空气质量。通过以上技术路线得到的产品,均具有不同程度的特殊功能,这些涂料的诞生为我国的建筑涂料市场增加了新技术、新产品,在保证耐久性、装饰性等使用功能的同时,又对环境友好,是建筑涂料可持续发展的方向。值得一提的是,大部分上