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產品知識

自清潔涂料的價值

時間:2018-08-06 作者:恒?;?/p>

隨著社會的發展,涂層的裝飾性越來越愛到重視。然而,我國大中型城市空氣質量普遍較差,尤其是粉塵及懸浮顆粒含量較大,污染嚴重,因此,涂層在實際使用的環境中,時刻受到外界各種各樣的污染,為此,近年來有關自清潔涂料的研究不斷升溫,個別企業也推出了自清潔涂料。

1)自清潔涂料市場預測:自清潔涂料的市場應用前景究竟有多大?這個問題可以通過以下幾個事例來回答。2008年北京奧運主體育聲“鳥巢”采用了氟碳涂料對鋼結構表面進行了防護,可是運營一年后涂膜表面便沾滿了塵埃,并出現開裂、脫落等漆臘損壞現象,“鳥巢”對于涂裝維修最大的問題是面漆的耐沾污性和自潔性;全國江河湖海上聳立的多座鋼結構大橋,大都采用“富鋅底漆-環氧云鐵中間漆-聚氨酯面漆”配套涂層,運行多年雖然防護性很好,但涂膜外觀顯得臟舊,因此,近年來中國橋梁界也開始出現提高面漆的耐沾污性和自清潔性能的呼聲;在風力發電行業,葉片和塔身表面耐沾污性差,如果表面涂裝有自清潔能力,將大大降低葉片的旋轉阻力,從而提高發電效率;在船舶市場,海洋生物對船舶的污染具有很大影響,如果采用自清潔涂料能有效防止生物附著,減少行船阻力;在汽車、列車市場,如果采用自清潔涂料,可以較好的解決汽車、列車的裝飾保養問題,降低洗車費用。另外,涂層耐沾污能力不卟是外墻涂料普遍存在的問題,外墻飾面被污染大大影響了建筑的美觀和耐久性。由上可見,自清潔涂料市場應用前景極其廣闊。

2)自清潔涂料的定義:自清潔涂料是指黏附在涂膜表面的污染物會被自然環境中的各種動力如風、雨、光照等清除掉的涂料。

涂膜的黏附污染可分為附著性污染和吸入性污染兩種,前者指灰塵等污染物附著在涂膜表面,后者指污染物在附著的基礎上進入到涂膜的內部。相對于前者,吸入性污染更難去除,而多數涂膜的沾污通常是兩種污染共存。但是,如果涂膜表面張力比污染物表面張力低,則污染物不太容易附著于涂膜表面??紤]到氟碳樹脂和聚硅氧烷樹脂的表面張力較低,有些公司便將這兩種樹脂組成的面漆籠統稱為自清潔涂料,從效果上看,它們比一般有機涂層的耐沾污性稍好些,但同樣會產生污染,也容易發生雨痕現象。事實上,氟碳涂料目前常用的PVDFFEVE氟碳涂料的長裝飾性并不理想。涂膜原有的裝飾效果會在較短期內變差,失去原來鮮艷的色彩,造成這種現象的原因在于氟碳涂料和聚硅氧烷涂料表面張力較低,因此還不是嚴格意義上的自清潔涂料。

3)制備自清潔涂料的基本技術思路:實際上,對于提高涂層的耐沾污性,實現涂層的自清潔,存在兩種觀點。

一種觀點認為疏水的表面比親水的耐污染性更好。該觀點認為導致外用涂料污染的主要原因是雨水夾帶著空氣中的塵埃落到涂臘表,并有細小的污染物進入到涂膜內部,同時涂臘被雨水泡軟使其更容易吸附空氣中的污染物。根據水對涂膜造成的污染,認為提高涂膜的疏水性,有助于提高涂膜的耐沾污性。

另一種觀點認為涂膜的疏水性會導致耐沾污能力下降。根據這種觀點,人們開發出新水性自清潔涂料,該涂料利用納米技術,增加涂膜的親水性,一旦表面被污染,使得油污不容易附著,在外部風力、雨水的作用力下使油污脫落下來而達到自清潔作用。

4)疏水性和親水性涂料:

☆ 疏水性涂膜 科學家在對動植物表面的研究中發現,自然界中通過形成疏水性、超疏水表面來達到自潔功能的現象很普遍,最典型的如以荷葉為代表的多種植物葉子的表面、胡蝶等鱗翅目昆蟲以及鳥的羽毛等。仿生學研究發現,此類表面上除了具有疏水的化學組分外,最重要的是在微觀尺度上具有微細的粗糙結構。研究發現荷葉表層生長著納米級的蠟晶,使荷葉表面具有超疏水性,同時荷葉表面的微米“乳突”等形成微觀粗糙表面,超疏水性和微觀尺度上的的粗糙結構賦予了荷葉“出污泥而不梁”功能,也就是“荷葉效應”。

構建具有荷葉效應的超疏水性自清潔涂層,必須同時具備三方面的特性:具有低表面能的疏水性表面、合適的表面粗糙度、低滾動角。通過兩種方法可實現荷葉效應,一種是模擬荷葉表南的凹凸微觀結構設計,降低污染物與涂膜的接觸面積,使污染物不能黏附在涂膜表面,而只能松散地堆積表面的凹凸處,從而容易被雨水沖刷干凈。另一種是在具有一定粗糙的表面上修飾低表面能的物質,如采用聚硅氧烷、氟樹脂等低表面能疏水材料,形成的涂膜表面具有超低表面能,使污染物不易黏附。

  ☆ 親水性涂膜 親水涂料是通過在其表面形成水膜并帶走或隔絕污染物而實現自清潔的作用,同疏水自清潔涂料正好相反,超親水涂料需要有盡可能低的對水接觸角,一般要獲得極佳的耐沾污性效果,涂料對水接觸角應不超過30°,且隨著時間延長,對水接觸角上升幅度應該較小。
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