氟碳涂料自清潔技術的新型解決方案(修改)

氟碳涂料自清潔技術的新型解決方案一、前言氟碳涂料作為具有超耐侯性的多功能涂料，在光澤保持率、耐褪色、防腐蝕性能方面，完全滿足客戶的使用要求，但在涂層的長期裝飾性方面，常用氟碳涂料品種還沒能達到一個很高的水平，氟碳涂料在經(jīng)過一段時間的使用后，會產(chǎn)生雨痕污染（如下圖所示）。在實際的應用過程中，其實氟碳涂料具有較低的表面能，相對于其他涂料品種而言，不易受到污染，即使污染污染物在涂層表面也粘接不牢，很容易被輕易除去。但在長期使用條件下涂膜的低表面能并不能很好的防止雨痕的發(fā)生。相反隨著污漬的不斷堆積，涂膜原有的裝飾效果會變差，失去原來鮮艷的色彩，變黑變灰，形成各種條狀的黑色、黃色斑痕，如不人工清洗，會逐漸失去裝飾性。因此，氟碳涂料具有易清潔性，而不是自清潔性。因此，開發(fā)一種能在長期條件下（5-10年），不需要人工清洗而能自己維持良好清潔狀態(tài)要求的自清潔涂層，就像已有的自清潔石材、陶瓷和玻璃一樣，是超耐侯涂料的開發(fā)方向。二、已有涂層的耐污染機理涂料耐粘污性的原理是很多的，大都涉及到涂料本身的性質(zhì)，如漆膜的表面能、親水/親油特性、平整度、表面硬度、玻璃化溫度等。1、基于低表面能憎水特性的耐粘污機理如果漆膜的表面能低于污染物，理論上污染物就很難穩(wěn)定吸附在漆膜表面，該原理在耐粘污涂料如氟碳涂料、有機硅涂料、氟硅涂料、荷葉效應涂料等得到很好的應用。1.1氟碳涂料有機氟高聚物的表面張力是高聚物中最低的，純有機氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)的低表面能性質(zhì)早已為人熟知。近年來在建筑涂料、防腐蝕涂料方面逐漸廣泛應用的氟碳涂料，也是一種有機氟改性的聚氨酯的雙組分交聯(lián)型涂料。許多氟碳涂料生產(chǎn)廠家在對產(chǎn)品進行宣傳時，均稱其產(chǎn)品具有憎水性能和優(yōu)異的耐沾污性。但實踐證明，通常的氟碳涂料，無論是進口的還是國產(chǎn)的，其涂層在曝曬1年以后，其耐沾污性均有明顯的下降，且污漬不易清除。有機硅耐沾污涂料它的表面自由能稍高于氟樹脂涂料，但比氟樹脂便宜得多，因而其應用也十分廣泛。目前我國市場上有耐沾污性的建筑涂料大多是以改性有機硅樹脂為憎水添加劑的涂料。國外也有很多以有機硅為低表面能成分的耐沾污涂料，如德國某公司的防涂鴉系列樹脂501等是丙烯酸改性有機硅樹脂，它與異氰酸酯組分反應固化成膜后，得到耐沾污性很強的涂料，己在國外交通運輸行業(yè)大量應用。加入低表面能小分子使有機硅涂料的耐沾污能力得到提高，已經(jīng)得到公認。但這種涂料的耐沾污性隨著時間的推移，由于低表面能小分子的流失而迅速降低，甚至喪失。氟硅耐沾污涂料它是科學家在研究有機硅、有機氟低表面能涂料的過程結合兩者優(yōu)點而得到的一種新型的低表面能涂料一以氟改性硅樹脂為基料的低表面能涂料，以硅氧鏈為王鏈，側鏈中含有一定的-CF3基團，該基團由于其極大的表面活性嚴格取間于表面，從而使表面具有明顯的低表面能性質(zhì)。但衡峰公司經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，利用低表面能原理用于降低戶外污染，特別是利用加入有機硅的方法，效果不是很理想。雖然這樣的低表面能涂層進行測試時效果很好，但在實際的墻面上，由于產(chǎn)生嚴重的雨痕污染而性能不佳。荷葉效應涂料德國ispo公司利用“荷葉效應”生產(chǎn)的有機硅涂料一露珠仙，其原理是當水揮發(fā)后，不溶性的蠟填滿表層乳膠漆之間的空隙，在涂料表層形成一種薄膜，這層薄膜使水在上面成水珠自動落下，達到疏水耐沾污的目的。而在氟碳涂料表面，在不影響涂層光澤前提下。荷葉效應還沒能很好的實現(xiàn)。2、基于親水性表面的耐粘污涂料日本科學家多年經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，污染物分為親水性和親油性兩種。雨痕大多是由于親油性污漬的堆積造成的；而砂土等親水性污染物本身有隨著雨水流走的傾向。目前我國城市中污染物的主要成分是油煙、煤煙等親油性物質(zhì)，它們在親水化表面會由于附著不牢固，在受到雨水沖刷時，也很容易的被水沖走。這就是所謂的“卷縮上升機理”。以往鋁幕墻、鋁塑板的雨跡污漬特別明顯，其原因是由于其憎水性涂膜表面有疏水性（親油性），雨水被排斥，不能均勻流下，形成葉脈狀紋路而產(chǎn)生雨痕。日本的開發(fā)人員采用功能性的含硅助劑，它能夠在形成涂膜后與涂膜樹脂產(chǎn)生分層現(xiàn)象，向表面遷移，富集在涂膜表面，并在雨水的作用下發(fā)生水解形成高度親水的硅醇基化合物，使漆膜具有很高的親水性，從而防止污染物的附著。3、基于“漆膜微粉化”的耐粘污涂料某些涂料中加入特種樹脂，會隨著時間的推移，在陽光的照耀下，表面逐漸慢慢粉化剝落，一直保持涂層外表面的新鮮，污染物也隨之一起剝落，歷久如新。這種涂料的耐粘污性效果良好，只需定期重涂。而氟碳涂料由于是以耐久性見長，采用微粉化機理來實現(xiàn)自清潔是不可取的。4、基于提高樹脂玻璃化溫度在我國夏季，外墻漆膜的溫度可達六七十度，國內(nèi)主要的外墻涂層的成膜基料——乳液聚合物是熱塑性的，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）—般為20°C左右，所以一年中有相當長的時間涂膜使用溫度處于Tg以上，涂層受熱變軟發(fā)粘而沾灰，或是涂層受雨水浸泡而軟化，軟化后的聚合物容易沾附空氣中的污染物。使用高交聯(lián)度的氟碳涂料，可以得到Tg高的氟碳涂料，不會發(fā)粘而沾灰。但在實際工程中，我們發(fā)現(xiàn)，這一方法對氟碳涂料效果不好。我們曾經(jīng)制作了交聯(lián)度極高的涂層，它在進行測試時性能優(yōu)異，但在實際外墻上，雨痕依然嚴重。高Tg只能減少灰塵的污染，但不能減少油性污染物的污染。5基于納米二氧化鈦材料特性的耐粘污涂料采用納米二氧化鈦材料改性的涂料，其耐粘污性的主要機理表現(xiàn)在兩個方面：一是二氧化鈦本身的光催化降解作用，在光照下納米二氧化鈦不斷分解聚集于涂料表面的有機物，使吸附的污漬失去和涂料的“粘合作用”；其二是納米二氧化鈦的加入，可以產(chǎn)生親水性表面，隔絕油性污染物，減輕雨痕污染。目前，有韓國與日本的企業(yè)在國內(nèi)推廣以納米無機無機陶瓷為主成膜物的雙組份陶瓷涂料，并宣稱具有自清潔性。于是我們將具有光催化功能的納米氧化物加入涂膜中，進行了為期1年的戶外曝曬實踐，結果如下：納米氧化物的加入，使涂膜表面迅速的親水化，因此自清潔性非常優(yōu)異。但有個嚴重的問題就是氟樹脂也很快被分解而粉化。由于二氧化鈦同樣對于漆膜中樹脂的降解有作用，對涂料的使用壽命有影響。因此，直接在有機物中加入光催化氧化物是要非常小心的，加入的品種和加入量需要仔細的研究與實踐。同時，市場上還有一些公司直接在已有有機涂層表面薄薄地噴涂一層光催化氧化物。但由于光催化劑與涂層的附著力不是很好，該工藝的長期可靠性還有待證實。以上涂層的自清潔技術技術有的已有應用實例，各有優(yōu)缺點，但卻不能在不改變原有涂膜特性的情況下達到長期裝飾防腐目的。三、衡峰的開發(fā)方案?；谕繉拥淖郧鍧嵧苛系膬?yōu)缺點，衡峰公司于今年年初開發(fā)了一種真正意義上的新型自清潔涂料配套體系，在高耐候涂料的應用上又向前邁了一步。它的基本原理是采用復合涂層結構，如圖：底漆：提供對各種基材的附著力面漆：提供裝飾效果，耐侯性清漆800：連接面漆和自清潔清漆清漆805：提供耐侯性、自清潔能力1、在涂料的最外層采用納米無機陶瓷材料作為成膜物，并在其中加入高活性的納米氧化物。利用納米二氧化鈦的光催化作用，在光照下分解吸附于涂層上的有機物，這種涂層本身的親水性很強，可以最大程度上解決雨痕問題。這樣既解決了涂料的耐久問題，又可使涂層表面的自清潔特性得以最大程度的發(fā)揮，而不會造成涂層自身的粉化，失光。2、 涂料的有色面漆采用我公司FC-S300A氟碳涂料做為中間層，發(fā)揮氟碳涂料的高裝飾性，這樣就很簡單地解決了納米無機陶瓷涂料的調(diào)色局限性問題。3、 利用中溫固化FC-S300A涂料為底和面，采用濕碰濕涂裝工藝，施工工藝簡單，現(xiàn)有涂裝廠用納米陶瓷涂料作為罩光漆，不用改變生產(chǎn)工藝就能生產(chǎn)具有自清潔性的鋁幕墻板材和型材。這實際上是我國高層建筑幕墻自清潔技術的一次飛躍。4、復合涂層基本性能項目結果耐溶劑MEK大于200鉛筆硬