王文毅，李强强，林中华，曾庆乐，杨文涛
(佛山市顺德区巴德富实业有限公司，广东佛山 528322)
摘要：用亲水乳液配制自清洁真石漆,测试了自清洁真石漆的耐沾污性能和耐沾污保持性能效果，探究了乳液Tg和添加量对自清洁真石漆耐沾污效果的影响。
关键词：亲水；自清洁；真石漆；耐沾污
0 前 言
建筑外墙长期暴露在大气中受到多种物质的污染，污染源包括大量灰尘、固态雾和烟等固态物质，硫酸雾等液态物质，二氧化硫等气态物质，另外微生物、锈蚀水流挂等污染也会对外墙面产生影响。外墙污染一方面会影响建筑物的装饰效果和美观，降低涂膜光泽和鲜艳度，形成灰斑、泪痕等斑痕；另一方面某些污染物会加速涂膜老化分解，对建筑使用寿命和安全性产生影响，增加建筑物清洁和维护成本。
涂膜污染方式有渗入污染和附着污染两种，提高涂膜的致密性和Tg温度可以减少污染物的渗入，针对附着污染主要通过改进涂膜表面性质，降低污染物的附着力，使其容易被雨水、风力清除。目前应用于外墙涂料的自清洁技术主要有：
(1)超疏水自清洁，包括微纳米结构的“荷叶效果”表面和低表面能涂膜，疏水表面相对更加亲油，油性污染物易黏附且很难被雨水冲走，另外表面微纳米结构难以构建。
(2)超清水自清洁，油性污染物不容易附着，雨水对涂膜表面浸润性好更容易带走污染物，但亲水涂膜吸水率相对高，易产生耐水白、吸入污染等问题。
(3)微粉化技术，涂膜容易产生轻微粉化，粉化层和污染物一起被雨水冲走，微粉化技术耐沾污效果是建立在牺牲涂膜厚度的基础上，影响涂膜使用寿命。
(4)光催化自清洁技术，通过纳米Si、Ti溶胶光触媒催化有机污染物分解成小分子物质被雨水冲走。目前外墙乳胶涂料自清洁耐沾污方面研究主要针对平涂和弹性乳胶漆，以真石漆为代表的厚浆型乳胶涂料和水包水多彩涂料在外墙涂饰领域发展势头正盛，真石漆涂膜厚度、粉料粒径、表面状态等多方面性能都与传统平涂乳胶漆相差较大，但真石漆自清洁耐沾污方面的研究和报道较少。
本文利用超亲水乳液制备了真石漆，进行了超亲水技术在真石漆耐沾污方面的应用研究，分析了乳液Tg和涂膜致密性对真石漆耐沾污性能的影响，并对制备的真石漆耐沾污持久性进行了探究，分析了人工气候老化、浸水处理、户外曝晒等因素对耐沾污性能的影响。
1、实验部分
1.1 主要材料
丙烯酸酯乳液，巴德富实业有限公司；石英彩砂，石家庄市金源矿业有限公司；羟乙基纤维素醚250HBR，亚什兰；AMP-95 pH值调节剂，安格斯；成膜助剂C-12，伊士曼；杀菌剂LXE、助溶剂EG，陶氏化学；消泡剂NXZ，圣诺普科；粉煤灰，上海市建筑科学研究院。
1.2 实验仪器
SFJ-400砂磨分散搅拌多用机，上海现代环境工程技术有限公司；2006A浮雕漆喷枪，江门日洋装饰材料有限公司；BGD588耐沾污测定仪，BGD220无石棉水泥加压板(50 mm×70 mm×5 mm)，BGD862氙灯老化试验箱，BGD581便携式反射率测定仪，广州表格达实验室仪器用品有限公司；ES3200电子天平，频振仪器仪表有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 真石漆测试配方(见表1)
1.3.2 性能测试
耐沾污制板及养护：真石漆按JG/T 24—2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》规定的方法喷涂制板，标准条件养护14 d。
人工气候老化试验：养护好的涂膜按1865—2009规定的人工气候老化试验A法进行。
耐沾污性：按JG/T 24—2000规定的浸渍法常温5次循环测试真石漆耐沾污。为了方便展示实验结果，利用耐沾污前后反射率下降率代替灰卡法进行结果评估。
2、结果与讨论
2.1 亲水自清洁真石漆耐沾污效果及原理
图1所示15%乳液添加量普通乳液和亲水乳液配制的真石漆耐沾污效果，可见亲水乳液配制的真石漆B耐沾污效果(反射率下降13.6%)优于普通真石漆A(反射率下降34.7%)。这主要是亲水涂膜水接触角小，水能够充分浸润涂膜表面，如图1(d)所示在真石漆表面和污染物之间形成一层水膜，在重力和水流等作用下污染物脱落达到自清洁效果。而普通真石漆表面水接触角大，如图1(c)所示无法充分浸润表面，真石漆表面凹凸不平，污渍容易浸入孔隙，耐沾污效果差。
2.2 乳液Tg对真石漆耐沾污性影响
真石漆是以热塑性聚合物为基料的涂料，聚合物的玻璃化温度影响到涂膜表面硬度和黏性，进而影响涂膜的耐沾污效果。图2展示了不同Tg乳液制备的真石漆耐沾污效果，其中乳液类型和Tg与对应的耐沾污后反射率下降系数如表2所示。普通乳液和亲水乳液，随着乳液玻璃化温度提高，耐沾污效果都有明显改善。对于高Tg改善耐沾污这一观点已被多个实验验证过，业界也已普遍接受[5]，但提高玻璃化温度的同时会提高最低成膜温度，通过提高Tg改善涂膜耐沾污性能作用有限。相同Tg亲水自清洁乳液制备的真石漆，耐沾污效果明显优于普通乳液，低Tg的亲水乳液C耐沾污效果也优于高Tg的普通乳液B。结合亲水效果与高Tg能够得到易成膜且耐沾污优异的真石漆。
2.3 乳液添加量对真石漆耐沾污性影响
真石漆表面凹凸不平，表面存在大量大小不一的孔隙，涂膜致密性差，污染物容易附着和吸入涂膜内部。图3和表3所示乳液添加量对真石漆耐沾污性能的影响，随着乳液添加量提高，耐沾污效果明显改善，具体乳液类型与添加量对耐沾污性的影响为：A组乳液添加8%，表面多孔隙，粉煤灰随着水分渗入涂膜孔隙和内部，耐沾污实验后污染严重；B组乳液添加12%，耐沾污效果比A组有大幅度改善，但仍差于16%乳液添加量的C组；D组乳液添加量提高到20%，与C组相比耐沾污有轻微改善。但真石漆耐沾污测试方法是采用标准温度(23 ℃)养护，墙面实际温度可能超过50℃，D组表面在高温下发黏，沾灰严重。亲水自清洁乳液的添加量为16%时耐沾污效果最佳，乳液添加量过低则表面孔隙多，污染物容易渗入，添加量过高则增加配方成本，而且高温时出现表面软化、粘灰严重的问题。
2.4 自清洁乳液耐久性
真石漆使用过程中，在紫外线、雨水、温差、风力等共同作用下会逐渐老化、粉化，失去保护装饰作用。图4分别测试了配置的亲水自清洁真石漆户外曝晒3个月、人工加速老化(氙气-喷淋老化)200 h、浸水48 h后耐沾污效果保持情况。A1和A2分别是普通真石漆和自清洁真石漆户外施工3个月后耐沾污效果，普通真石漆A1表面“泪痕”斑明显，有竖条纹状污染物，对应A2自清洁真石漆表面耐沾污效果好，能够保持表面相对洁净。B、C和D分别是真石漆正常养护、人工氙气灯加速老化200 h、浸水48 h后耐沾污效果，人工加速老化对耐沾污效果无明显影响(耐沾污实验后反射率下降12.9%)，浸水对耐沾污效果影响较大(耐沾污实验后反射率下降20.3%)，可能是浸水后亲水物质渗出，降低涂膜亲水性所致。
3、结 语
亲水乳液Tg和添加量对真石漆耐沾污效果产生影响，乳液Tg越高耐沾污效果越好，为了平衡耐沾污与成膜效率，Tg也不宜过高。乳液添加量16%左右耐沾污性能最佳，太低表面孔隙率高，污染物容易渗入，太高则增加成本且表面容易发黏沾灰。通过亲水乳液配置的自清洁真石漆户外耐沾污持久性好，人工加速老化后能够保持耐沾污效果，但浸水处理后耐沾污效果下降明显，这可能是由于涂膜中亲水物质渗出，导致亲水性下降所致，具体原因还需结合涂膜成分和结构分析进一步探究。
参考文献：
[1]贺兵红.建筑物外墙沾污机理与保洁试验研究[D].长沙:中南大学,2007:1-2
[2]郑欣,张鹏飞,李江萍.亲水型自清洁氟碳涂料的制备及其性能研究[J].涂料工业,2013,43(1):59-62
[3]李连惠,郑晨,我国耐沾污自清洁涂料的发展现状[J].涂料技术与文摘,2014,35(7):23-28
[4]郑建勇,钟明强,冯杰.基于超亲水原理的自清洁表面研究进展及产业化状况[J].材料导报,2009,23（11）：42-44
[5]周海鸥,孙梅。自清洁涂料额研究思路和现状[J].中国涂料,2006,21(5):34-35
文章发表于《中国涂料》2018年10月第33卷第10期。
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