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美國科諾工業有限公司 （戰略合作伙伴：上海梭倫信息科技有限公司）資料大小
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6354次| 涂料助劑是指是指那些少量加入到涂料配方中的成分，可控制或增強涂料的性能。涂料助劑總共有大約40種不同功能類型，以及不同化學成分組成的助劑。涂料的配方一般包括多種助劑，發揮不同的功能，所用的助劑總共可占配方重量多至10%及配方價值的30%。 涂料助劑被認為是涂料產品的一類重要組成材料，它可以改進生產工藝、改善產品性能（包括液體涂料本身及終涂膜），提高涂料施工性能、減少對環境的污染，開 發新型涂料特殊功能，推出各種功能的性涂料。盡管絕大多數助劑在涂料中使用的相對比例不高,但 往往對提高和改善涂料和涂膜的性能卻能起到十分關鍵的作用，因此越來越受到界人士的重視。在某些產品中甚至已到了離不開它的程度。許多涂料生產廠商都紛紛 把配方中助劑的應用作為本公司產品的技術訣竅和技術秘密。有些實力很強的公司甚至把某些助劑品種從市場中買斷，以達到壟斷自身產品市場的目的。涂料助劑的 應用和應用水平，已成為衡量涂料生產技術水平的標志之一。 一、中國涂料助劑發展 1、中國涂料助劑發展簡史 雖然我國涂料工業化起步于80年 代，但是我國涂料應用的歷史卻很早。自古就有采用桐油等天然樹脂材料為船只、家具等木質品作表面處理的歷史，而作為現代涂料四大組成部分之一的助劑，在我 國古代也有體現。據《齊民要術》記載，古人在使用天然樹脂（如桐油）生產涂料時，就已經注意到使用黃丹（密佗僧）可加快涂膜的干燥，形成了較早的一種傳統 催干劑。表面活性劑由于分子結構中同時含有親水和親油基少量加入即可顯著改變界面性能。這應該就是中國早出現文字記載的涂料助劑了，而且的說其干燥 原理和現有催干劑的使用原理是一致的。 在1929年， 表面活性劑被引入乳液聚合的領域，出現*批乳液聚合，為發展水分散乳液體的涂料奠定了基礎。應該說，沒有乳化劑的發現和引入涂料領域，就不可能 有當今世界上占涂料總產量近一半的乳膠涂料的時代。自此，涂料助劑也被當成一類涂料產品細分出來，為今天涂料助劑的發展打下了基礎。 隨著世界經濟的發展，對涂料需求量不斷增高，不同的工業領域對適用于其產品的涂料提出了各種不同的要求，出現了適應這種要求的，具有不同功能的助劑。涂料助劑步入高速增長階段。 2、涂料助劑分類 涂 料助劑按其功能劃分，應用范圍相當寬，無論是建筑涂、工業料（汽車涂料、家電涂料、防腐涂料、船舶涂料、卷材涂料、家具涂料）、或是功能性涂料（如防火涂 料、高溫涂料、隔熱涂料、防污涂料、耐核輻射涂料、光固化涂料等），都廣泛而使用各種不同功能的助劑，以達到預期的性能要求。目前，無論在發達國家或 是其它國家，絕大多數均按其功能進行分類，以便于涂料生產廠商的選擇和使用。 目前，涂料市場常用的助劑按照功能大概可分為： 1．催干劑和抗結皮劑 2．乳化劑 3．濕潤、分散劑 4．消泡劑 5．流平劑、防縮孔劑增滑劑 6．光引發劑 7．紫外線吸收劑和抗氧劑 8．防污劑 9．防霉劑和殺菌劑 10．消光劑 11．偶聯劑 12．助成膜劑 13．增稠劑 14．引發劑和阻聚劑 15．防沉劑和流變劑 16．pH值調節劑 17．催化劑 18．抗靜電劑及導電劑 19．附著力促進劑 另 外，目前市場也有按照助劑應用體系，將助劑分為水性助劑和溶劑型助劑的。這種分類針對涂料體系的性質而言，給使用者在選擇水性和溶劑型涂料體系采用的助劑 有一個明確的提示，使用戶在選用助劑時多一個參考系統。而且隨著涂料工業領域水性化的呼聲越來越高，這種分類方式也得到了很多用戶的認可，在國內就有一些 企業用這個分類方式對產品分類。 二、我國涂料助劑的宏觀市場 1、基本情況 據Frost& Sulliven公司發布的《2004年中國涂料助劑市場》報告稱，2004年中國涂料助劑市場的銷售額約為4億美元，同時預測中國助劑市場將在2011 年前保持平均增長率將在13.2％以上，在2011年中國國內銷售額達到9.55億美元。按照此趨勢推算，2006年中國涂料助劑市場的銷售額預計將達到 6.97億美元，甚至高出韓國2005年國內涂料企業的總產值（6.0億美元）近一億美元之多。 Frost&Sulliven公司是一家總部位于美國加州硅谷圣何塞市的一家市場調查和策略咨詢項目公司，涉及電子、化工、通訊等300多個關鍵工業領域。 有目共睹，中國2003年以來涂料產量的突飛猛進，而涂料生產量的巨大增長和健康經濟的驅動，增加中國涂料市場對涂料助劑的需求，也是中國涂料助劑市場保持高速增長的原始的基礎。 圖1 1997-2005年中國大陸涂料市場產量及增長狀況（萬噸） 2、市場五大特點 2.1由于中國處于工業化發展階段，因此，世界許多助劑生產跨國企業都進入了中國市場。 2.2我國涂料行業每年的助劑需求量都在迅猛增長。據稱，僅深圳海川化工股份有限公司2002年助劑銷量就達到2億元人民幣。 2.3助劑行業相對優厚的利潤，也吸引了內資企業進行涂料助劑的研發與生產。但是，與跨國公司相比，國內企業的產品在系列化和產品性能上還存在一定差距，某些產品開發、應用還處于模仿階段。 2.4 WTO的加入和我國工業化的發展，將有更多外資生產企業進入中國，對內資生產企業和產品代理公司產生更大的競爭壓力。跨國助劑公司在中國的辦事處和企業，如德國畢克化學公司（BYK Chemie）、美國羅門哈斯公司（Rohm & Haas）、科寧公司（Cognis）、汽巴精化特殊化學品公司（Ciba Specialty Chemicals，2001年并購埃夫卡公司）、德固賽公司（Degussa AG,Tego）、日本諾普科助劑有限公司（NOPCO）、德國BORCHERS有限公司（BORCHERS GmbH）、氣體產品有限公司（Air Products），也包括中國臺灣德謙企業股份（DEUCHEM） 等。它們在技術、人才、產品、創新和服務等方面具有優勢，占據著我國中涂料助劑市場，同時我國助劑市場。跨國助劑公司在中國的代理經銷商，如深圳 海川化工有限公司、北京金源東和化學有限責任公司、上海涂料供銷有限公司、常州天義化工有限公司、北京興美亞化工有限公司、廣州深藍貿易有限公司等。它們 是跨國助劑公司與涂料生產企業之間的橋梁，把助劑銷到千家萬戶。 2.5助劑企業在國內的服務水平有待提高。由于助劑行業技術門檻較高，對技術服務人員的技術要求也相應較高。但國內助劑服務水平總體表現為缺乏系統和深入的技術。 3、國產助劑的尷尬處境 根據國家統計局提供的數據顯示，2005年我國國內涂料的產量為382.57萬噸，保守估算僅涂料助劑的用量就會在4萬噸左右，這個數字僅憑上海長風、華夏助劑等幾家國內企業是無法滿足國內市場要求的。一方面，我國涂料產量前50名的企業中，絕大多數都在使用國外產品，國內產品很少應用；另一方面，不少國外公司在中國設廠生產助劑，反銷到歐美市場。一內一外，也正是中國自主涂料助劑產業的尷尬處境吧。 4、建議和對策 4.1 利用目前進口助劑涌入國內涂料市場的時機，拓展對涂助劑的應用，不斷提高涂料產品的性能，加快涂料產品的更新換代。涂料生產廠目前可根據本身產品的性能和體系特性，選擇適合自身產品特點的助劑，采用拿來主義的方針，加快市場開拓能力，推進技術的進程。 4.2 組織國內有關開發研究、生產、使用涂料助劑的單位研究涂料助劑的發展。現在應該是時機較為成熟的楔機，助劑的重要性已被人們所認識。盡管總生產量不大，但品種多，涉及面廣，*。在合適的時機，可成為涂料助劑分會，以促進國內助劑工業的進一步發展。 4.3 籌備出版涂料助劑的專門雜志吸引更多的讀者及用戶,從理論到實踐兩個方面推動涂料助劑的應用和開發。從目前國內及國外公司的情況分析，這一刊物的出現，一定會受到各方面的減少關注及支持，甚至會在開始時候產生一定的轟動效應，因為涂料助劑對許多涂料生產廠而言，關系到產品質量及市場開拓，關系到企業的前途和命運。 4.4 鼓勵國內目前的涂料助劑的生產廠，不斷開拓新產品，根據本身的特點，開發系列產品 ，以適應市場不同檔次、不同類型及各種性能的要求。如有機硅系列，氟碳系列、PU系列。關鍵在“系列”上，就能“迎合”市場多種不同的“胃口”，適用于多種特定的體系，為用戶提供選擇余地較大的“菜單”。 4.5 開發適合于涂料產品發展方向的新型助劑，如水性涂料用助劑（乳膠漆、水性工業漆及電泳涂料助劑）、高固體、粉末涂料、無溶劑涂料等用助劑。目前，這些助劑的開發及應用又能進一步。 三、主要助劑產品介紹 1、 潤濕劑 潤 濕劑能改進顏料粒子對水的可潤濕性，有助于保持顏料分散的穩定性。涂料本身就含有的乳化劑，而潤濕劑的加入會進一步增加體系中表面活性劑的含量，這些 表面活性劑的存在使得涂料成為非穩定體系，表面張力差極易導致泡沫的產生。因此，低泡潤濕劑的產生和應用受到了廣泛的關注。 近來，彈性涂料的發展日益加快，而為了實現良好的抗裂防滲漏行為，以對建筑物提供更佳的裝飾和保護效果，彈性涂料需要較厚的干涂膜。并且，由于乳液用量大，黏度高，彈性涂料的生產存在消泡的困難。因此在選用潤濕劑時，更需要低泡產品。 早期的低泡潤濕劑有 Cognis 的 Hydropalat 110 、 Air Products 的消煩惱 104 和 Dynol 604 、上海鼎和化學的 DH-110 、北京富斯特化工的 RS-386 。 的低泡潤濕劑有 Air Products 的 EnviroGem AE ，采用了*的添加劑基于非離子化雙子星表面活性劑技術，是具有 活性的低黏度液體，表現出了的降低動態表面張力的效果和的泡沫控制能力。類似的新產品還有 Cognis 的 Hydropalat 140 。 2、消泡劑 傳 統消泡劑的消泡物質（包括礦物油、蠟、金屬皂、有機硅、疏水無機硅等）都屬于水不溶性物質，必須加入一定量的乳化劑和擴展劑才能使其快速均勻分散到水性體 系中發揮消泡作用。當由于某些原因（如涂裝前加水沖稀）導致乳化劑從消泡物質表面脫離后，不溶于水的消泡物質就容易在涂膜表面造成縮孔。 為 了消除傳統消泡劑這種不可避免的弊病，出現了分子級消泡劑，這類消泡劑由特殊的礦物油及特殊的分子級消泡物質組成，整個分子呈類似于網狀的超分支結構，具 有多個錨定點，同時具有一定的自乳化作用，無需另外添加乳化劑，不會出現因乳化劑脫離而造成的縮孔現象。另外，這類消泡劑特殊的結構使其對基材具有一定的 潤濕作用，可適當減少潤濕劑的用量。這種新的消泡結構及消泡機理將可能引起消泡劑的重大變革，典型產品即 Cognis 的 FoamStar 系列。 通常來說，高黏度體系要想獲得的消泡效果比較困難，如彈性涂料。這是由于高黏度限制了氣泡間液體的流動，氣泡的膜壁能夠保持一定的厚度，從而氣泡難以破裂，導致漆膜出現的針孔。針對此種較特殊的場合，各生產商推出了一系列的強力消泡劑，如 KNP 的 Defoamer 334 / 155 / A13 ， Tego 的 Foamex 3062 。 3、增稠流平劑 增 稠劑是一種流變助劑，加入增稠劑后不但能使涂料增稠，同時還能賦予涂料的機械及物理化學穩定性，在涂料施工中起到控制流變性的作用。增稠劑分為無機增 稠劑和有機增稠劑兩種。在無機增稠劑方面，納米技術實現無機物顆粒的納米化，賦予無機增稠劑一些新的性能；在有機增稠劑方面，聚合物類增稠劑的開發依然是 主要發展方向，聚合物類型雖然還是聚氨酯類、聚羧酸鹽類為主，但通過添加某些物質進行共聚改性、接枝上某些疏水基團等方法，在提高增稠性能的同時，還具有 一定的抗水性。另外，為了達到低 VOC 的要求，無溶劑型增稠劑也逐漸成為關注焦點。 由于一種增稠劑通常主要在某種剪切速率下能顯著提高體系黏度，在其它剪切速率下則不太明顯，因此，研究增稠劑之間的復配、協同作用也顯得比較重要。 近 年來，增稠劑以開發聚羧酸鹽類產品為主要發展方向，提高聚丙烯酸增稠劑的應用性能，如貯存穩定性、耐電介質性能和增稠能力等，是目前研究的重要內容，如添 加某些物質進行共聚改性、與其他增稠劑復配等。除聚羧酸鹽外，性能良好的半合成增稠劑、聚氨酯類增稠劑也得到不斷發展。國內開發了不少增稠劑，但多是陰離 子型，非離子型很少，陽離子型未見報道。為了應用的便利，應積極探討兩性增稠劑，使之能在寬 pH 值范圍內使用；此外應探索新的聚合方法，如無皂乳液聚合、無溶劑聚合等，以合成出高性能的增稠劑產品。 目前應用多的增稠 劑品種有水合型，如纖維素類： Clariant 的 H 30000 YP2 ，和堿溶漲型，如 KNP 的 Thicklevelling HASE 系 列。但締合型增稠劑的使用也日益增加，這類產品主要是聚氨酯和聚醚類，其分子鏈能夠與乳液粒子和顏、填料締合。當施加剪切力時，這種締合結構被破壞，使得 涂料易于施工，而一旦去除剪切力，則顏、填料和乳液粒子通過增稠劑又重新締合在一起，黏度恢復，使得涂料體系得以保持穩定。此類產品有 Cognis 的 DSX 3116 / 3075 /3551 、 Rohm & Haas 的 Acrysol RM-2020NPR / RM-8W 、 Ashland 的 DrewThix 864 。 4、工程漆用助劑 商品漆的庫存、運輸、銷售等環節耗時較長，對涂料有穩定性要求。而工程漆的流通速度很快，經常是生產后很短時間內就用于施工，因而很少考慮對涂料的穩定性進行控制。并且，由于工程漆的成本限制，其生產過程中使用的各種助劑一般只能夠生產不出現問題。 在施工時，包括天氣、基材處理在內的多種外界客觀因素均可能對施工及涂料成膜產生不利影響，導致施工之后特別是漆膜干燥后出現或深或淺的刷痕、粗糙不平、縮孔、浮色發花等現象，直接影響涂膜的外觀、手感，甚至對基材的遮蓋能力。 從應用的角度來看，涂料產品只是半成品，必須要涂覆到墻體上才能實現其價值，從這一點出發，規范的施工是獲得預期涂飾效果的途徑。俗話說：三分涂料七分施工，的事實表明，很多所謂的涂料問題是由不合格的施工所致，而非涂料本身的質量問題。 施工包含了環境、基材、工藝等所有從施工到結束的各個階段，但我國的實際情況是基材環境不控制、處理不當、操作不規范。針對這一短時間內無法改變的狀況， KNP 推出了專門針對施工的工程漆伴侶 Conspirit 180 / 220 / 310 / 775 ，在涂料施工之前添加，以解決施工過程中及施工完成后漆膜出現的縮孔、浮色等各種弊病。 四、涂料助劑發展趨勢 1、環保化 涂料的水性化、環保化趨勢越發明顯，綠色涂料的意義不僅在涂料的使用中，已經延伸到涂料從生產到包裝、施工、使用的全過程的低毒、無害。而涂料助劑的發展必將是以環保作為主線的。 1.1低voc 涂料中有機揮發物對我們的環境、我們的社會和人類自身構成直接的危害。美國洛杉磯地區在 1967 年實施了限制涂料溶劑容量的 66 法規，自此以后，國外對涂料中溶劑的用量的限定愈來愈嚴格，如美國的大氣凈化法（ 1990 ）、 AIM 條例（ 1998 ），歐洲的歐盟指令（ 1994 ）、歐共體生態標志產品標準（ 1999 ），日本的室內建筑涂料標準（ 1997 ）等。常用的一些溶劑如甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸酯等都在限制之列，乙醇也不例外。我國于 2002 年 1 月 1 日 正式實施的國家強制標準《 GB 18582 － 2001 室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質*》就對 VOC 做出了 200 g /L 的*。 對于水性涂料，成膜助劑是 VOC 的主要來源之一。成膜助劑又稱聚結助劑，它能促進乳膠粒子的塑性流動和彈性變形，改善其聚結性能，能在廣泛的施工范圍內成膜。成膜助劑通常是揮發很慢的溶劑，如各類醇醚、醇醚醋酸酯和醇酯等。 可采取多種途徑以減少成膜助劑對涂料VOC的影響，如對乳液的性能進行改進，使其能夠部分自成膜而減小成膜助劑的用量。但對于T g 較高的樹脂，其自身成膜性差，則必須借助成膜助劑才能成膜。因而，在乳液技術還沒有顯著的突破階段，對成膜助劑的環保化改進成了目前各生產商的主要手段。 對 成膜助劑的環保化除了可在原材料及產品本征性質上進行控制外，另一個方法是改變成膜助劑的揮發行為。傳統的成膜助劑在成膜的后階段逸出，而揮發速率 較慢的成膜助劑在較長的時間內仍保留在涂膜中，使涂膜不能硬化，耐水性及耐化學藥品性下降。而改進的成膜助劑能夠被乳膠微粒吸收而留存于漆膜之中，從 而減小向空氣中的揮發，但同時又能夠對涂膜的各種性能不產生負面影響。表 1 給出了一些低 VOC 或零 VOC 成膜助劑產品。 1.2 低毒性 水 性涂料是一個富含營養的體系，從開始生產到形成漆膜的每個環節都面對細菌的腐蝕，尤其在環境溫度升高特別是濕度和營養源豐富的環境下，水性涂料面臨著 霉菌和細菌繁殖與生長的嚴峻挑戰。因此，水性涂料中必須添加殺菌劑以防止微生物對涂料的損壞，微小的添加量就能確保水性涂料在生產操作過程中、成品包裝貯 存中、涂料成膜中不受細菌侵蝕。 國外對殺菌劑的研究和應用較早，積累了相當的經驗，在技術上于國產殺菌劑，加上具有精密的檢測手段、售后服務和廣告攻勢，因此進入我國市場后迅速得到使用廠家的廣泛認可，形成了品牌效應。 Rohm & Haas 的殺菌劑產品進入我國市場，其中代表性的產品是 Kathon LXE ，這一高性能防腐殺菌劑的主要活性成分是氯甲基異噻唑啉酮，且不含甲醛。表 2 給出了一些常見的殺菌劑產品及新產品。 基 于我國巨大的建筑涂料市場，殺菌劑的市場也日益快速增大。即使在總配方中只有千分之幾的添加量，總的市場需求也相當可觀。目前，我國市場對價廉物美、低毒 的殺菌劑需求劇增。特別是國家環保局頒布了水性涂料新的綠色標準后，限制了甲醛的使用，以前在水性建筑涂料中作為殺菌劑使用的甲醛類產品*受到 質疑。因而生產廠家紛紛轉向尋找其他殺菌劑來替代甲醛類產品。近年來，國內從事微生物防腐的科研在這方面也進行了積極的開發研究，國產殺菌劑開始快速推入 市場，并在應用中不斷*功能性、環保性。陜西石油化工研究院的華科 -981 、華科 -108 、上海輕工業研究所的 JX-515 等，在華北、華東市場占有一席之地，帶動了國產殺菌劑技術的發展。 未來建筑涂料用殺菌劑發展的一個重要方向是利用納米技術。現在國內外的防腐劑、防霉劑大多是有機化合物，對人體或多或少有一定的副作用，納米技術的發展使抗菌劑技術進入了一個嶄新的時代。納米 TiO2 、 ZnO 等 納米材料對人體無毒、抗菌范圍廣、熱穩定性優良。納米材料的作用機理是基于光催化反應使有機物分解而起抗菌作用，在日光照射及空氣和水的存在下，生成原子 氧和氫氧自由基，能夠與細菌內的有機物反應，生成二氧化碳和水，具有防霉和抗菌綜合作用。如將納米抗菌粉于涂料中可廣泛用于室內墻面、醫院、食品車間等。 國外已開始開發銀抗菌納米材料，這種較為有效的抗菌材料在一定的銀離子濃度下即可有效殺滅微生物。我國也有采用銀系、銀 - 鋅系及銀 - 銅系、銀 - 鋅 - 銅系無機抗菌粉添加于丙烯酸涂料中制得抗菌涂料的研發報道，抗菌效果優良且經濟。 2.多功能化 常規助劑一般只有一種主要作用，而為了使涂料的其他性能滿足要求則必須用其他助劑配合。而助劑的使用或多或少的會影響漆膜的性能，助劑的種類越多，其間的相容匹配性就越有可能出現問題。 多功能助劑往往具有兩種或多種功能，分別在涂料生產、涂料施工和涂膜應用中發揮作用，如帶有潤濕效果的消泡劑、具有流平效果的增稠劑等。由于多功能助劑可以提升涂料的整體性能，降低成本，因此多功能化將會是助劑發展的一個方向。表 3 給出了市場上主要的多功能助劑。 市場上還存在其他一些牌號的多功能助劑產品，如 Camine 328 、 TCP-95 、 ANP-95 、 AP-95 、 G3 、 HA-1 等，但到目前為止還沒有一種產品能夠與 AMP-95 在綜合性能上相比。 單一結構的助劑品種無法滿足涂料產品的多功能要求，助劑的發展趨勢之一是通過復合實現多功能化。因此，利用配方調優技術，合理選擇復合組分，特別注意各組分間的協同作用，制成單包化的多功能助劑，也是一種富有實效的創新策略。 3、特殊功能化 生 活水平的提高使得人類對自身生存環境的要求也越來越高，渴望擁有更加清爽、舒適、環保的生活和工作環境。使用環保的材料和終端產品，僅僅能夠實現環境不受 污染，但在進一步改善環境方面則無能為力。由此，各種功能性涂料助劑不斷涌現，這些助劑的應用為人類創造了更加健康的環境。同時，功能性助劑的使用更使得 涂料產品的性能得以不斷提高，并賦予很多特殊的性能。 3.1負離子添加劑 近年來建材提出了用建筑材料來增加室內空氣負離子濃度的新設想，負離子添加劑在涂料中的使用應運而生。 負 離子添加劑主要為經過后處理的天然礦物粉體，如：奇冰石、電氣石、神州奇石、麥飯石、桂陽石等。在涂料成膜后，空氣中的水分子可以通過高分子膜的空隙與涂 料中的負離子添加劑碰撞，在負離子粉體顆粒電極附近的強電場作用下電離成氫氧根離子和氫離子。氫氧根離子進入空氣，吸引空氣中水分子，形成水合羥基離子， 即為空氣負離子，從而增加空氣中負離子的濃度，達到改善環境的目的。 負離子添加劑持續釋放的 H 3 O 2 - 負離子能夠中和和包覆在游離出的帶有正電荷的甲醛、氨、苯類等有害氣體顆粒的周圍，使其形成大粒子團并沉降下來，不漂浮在空氣中，對人體健康不再構成危害。另外，負離子添加劑能夠去除空氣中的異味，因為 H 3 O 2 - 能中和空氣中的氧自由基及氧化性氣體（腐敗異味），負離子添加劑產生的電場可以使有機物異味在電場中分解，從而對空氣產生凈化作用。 負離子添加劑還具有很強的抗菌抑菌效果，這與防腐殺菌劑有所不同。后者是保護涂料本身或漆膜不受細菌及微生物的侵蝕，而負離子添加劑則是對周圍環境進行殺菌和抑菌。負離子添加劑對包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、霉菌在內的許多菌種有消除和抑制作用，這同樣是利用 H 3 O 2 - 的包覆或中和作用，使菌種失去增生與繁殖的條件。 盡管負離子添加劑已在涂料中有相當的應用，但在負離子釋放性能上還有待進一步的提高，目前所采用的主要手段是用稀土元素對負離子添加劑進行活化。 3.2 納米添加劑 納 米材料具有表面效應、小尺寸效應、光學效應、量子尺寸效應、宏觀量子尺寸效應等特殊性質，可以使涂料獲得新的功能。如粒度進入納米尺度，材料表面活性中心 的增多可提高其化學催化和光催化的反應能力，在紫外線和氧的作用下給予涂層自清潔能力；表面活性中心與成膜物質的官能團可發生次化學鍵結合，大大增加涂層 的剛性和強度，從而改進涂層的耐劃傷性；經過表面經過改性的納米材料用于內外墻涂料可以獲得同時憎水和憎油的特性，顯著提高涂層的耐污性并可提高耐候性； 某些粒徑小于 100 nm 的納米材料對 α 、 γ 射線具有吸收和散射作用，可提高涂層防輻射的能力，在內外墻涂料中起到防氡氣的作用；將納米材料用在底漆中，可以增加底漆和基材的附著力，提高機械強度、 且納米級的顏料與底漆的強作用力及填充效果有助于改進底漆與涂層的截面結合；納米材料在面漆中可起到表面填充和光潔作用，提高面漆的光澤，減少阻力；納米 二氧化硅添加到外墻涂料中可提高涂料的耐擦洗性；納米碳酸鈣可提高聚氨酯的強度、硬度等。 3.2.1殺菌功能 以納米 TiO2 或其他材料為催化劑，利用光催化的方法氧化降解空氣中的有機揮發物是近年來日益受到重視的一項污染治理新技術。這個過程不需要其他化學助劑，反應條件溫和，而且終產物通常只有水和 CO2， 不會產生二次污染，發展潛力。有結果證實，許多種氣相有機污染物可以通過光催化氧化過程快速分解，包括脂肪烴、醇、醛、酮、鹵代烴、芳烴、硫醇及雜原子有機物等，美國環保局公布了 9 大類 114 種有機物被證實可以通過光催化氧化處理，該方法尤其適合于無法或難以生物降解的有毒有機物質的處理。 自1972年Fujishima和Hondo發現受紫外線照射的 TiO2 可持續發生水的氧化還原反應產生 H2 ，Frank等將半導體材料用于催化光解污染物取得突破性進展以來，光催化技術便受到了廣大研究者的關注。研究表明，影響 TiO2 光催化效果的因素主要有結構方面和制備條件。 國內的研究者近幾年在這個領域也做了許多工作。張玉林等通過優化納米 TiO2 表面處理工藝和配方組合，解決了納米 TiO2 應用與分散技術，開發的納米 TiO2 涂料具有超親水性和光催化性，可有效的吸附和分解空氣中的有害氣體，并已建立了中試生產線。肖勁松等在涂料中應用了直徑約 10 nm 的 TiO2 ，制備的涂料對 HCHO 、 SO2 和 NO2 有很好的光催化能力。夏明芳等以丙烯酸改性有機硅樹脂為粘合劑，聚氨酯為固化劑，制備了可室溫固化的光催化涂料，并對降解氟苯的性能進行了研究。中科院成都有機化學研究所與攀鋼集團攀枝花市鋼鐵研究院在日前合作完成的“納米 TiO2 及其應用技術研究”項目中，制備成功光催化自潔內墻涂料，可以光催化方式降解甲醛和抗菌，檢測結果表明，使用該涂料后室內甲醛凈化率為 81.1% ，同時對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為 51.79% 和 61.9% 。 3.2.2自潔功能 我國城市的環境污染正在加劇，其中粉塵污染、氣體污染尤為嚴重。高層建筑外墻作為城市的一道主要風景線，正在受到越來越嚴重的侵蝕。建筑外墻涂料可以美化環境和居室，但是由于傳統涂料耐洗刷性差，時間不長墻壁就變得斑駁陸離。 根 據荷葉的自清潔原理，通過特殊結構與形貌的無機顆粒材料選用和改性，使涂料在干燥成膜過程中能在涂層表面形成微觀的凹凸形貌，這種具有凹凸形貌的微觀涂層 表面既可以使灰塵顆粒附著在涂層表面呈懸空狀態，灰塵顆粒與涂層表面作用力大大降低，也使水與涂層表面的接觸角大大增加，有利于水珠在涂層表面的滾落；同 時又根據涂層的自分層原理，將疏水性物質引入乳液中，使涂料干燥成膜過程中能自動分層，從而在涂層表面富集一層疏水層，有利于進一步降低灰塵顆粒與涂層表 面作用力和進一步提高水對涂層表面的接觸角。終使堆積或吸附的污染性微粒在風雨的沖刷下可以脫離涂層表面，達到自清潔的目的。 一般疏水材料如氟樹脂表面與水的接觸角約為110o，而加入納米TiO2后，其表面與水的接觸角可達160o，顯示出超疏水性。利用此特性，可以使其表面具有防水滴、防污等特性。由于納米尺寸低凹的表面可使吸附氣體分子穩定存在，所以在宏觀表面上相當于有一層穩定的氣體薄膜，使油或水無法與材料的表面直接接觸，呈現超常的雙疏性，這時水滴或油滴與界面的接觸角趨于大值。 納 米技術中一個很關鍵的問題是粉體的分散。在制備階段，粉體的團聚會導致顆粒的長大；在貯存階段，粉體同樣會發生團聚而影響其使用；在應用階段，如果納米粉 體沒有得到良好的分散，則其納米尺度效應則無法實現。目前，解決納米粉體分散問題的主要方法是表面處理技術：通過一定物理或化學方法，通過在特性吸附或沉 淀等作用，在粉體表面包覆一定厚度的無機或有機物。 目前納米添加劑的應用主要集中在隔熱涂料、納米抗菌涂料、納米界面涂料、大氣凈化涂料等。國內納米涂料的發展大多剛剛起步，主要集中在改善建筑外墻涂料的耐候性和建筑內墻涂料的抗菌性方面，二者基本上已研制成功，正在進行產業化準備工作。 納米材料在涂料中的應用目前仍處于初級階段，很多關鍵問題有待深入探討，如：解決納米微粒容易團聚而造成的分散困難問題、傳統的涂料研究方法及檢驗方法不適用、傳統的涂料施工方法有待改進等。 4 化 4.1耐水型助劑 內 外墻會遭受水分的侵蝕，外墻經常遭受雨水，而雨水會導致漆膜變色、淚痕等問題；內墻如衛生間、廚房等處，墻面也處于潮濕的環境中。因此，對于這些場合，涂 膜的抗水性受到了重視，用于漆膜表面疏水改性的表面處理劑也有了較大發展。目前主要的產品種類為蠟乳液和有機硅乳液，如 Cognis 的 Perenol HF-200 、 Tego 的 Phobe 1401 、 Dow Corning 的 2601 Coating 。 除 了這種后添加的疏水助劑外，分散劑也有類似的抗水功能，如 Cognis 的 Hydropalat 34 / 100 、北京富斯特化工的 FX-108 、上海威肯化學品的 DL102 、廣州中化的 Dispersant GC-2130 、北京麥爾化工的 GRS HY-1030 。這類抗水型分散劑主要是氨鹽的聚合物，由于氨在成膜后會揮發，吸附在無機物表面的分散劑恢復成原來的水不溶形式，降低了無機顏、填料表面的親水性，因此適用于外墻乳膠漆等耐水性要求較高的體系。 4.2 膠體改性劑 乳 液和顏、填料是乳膠漆的主要成分，乳液為疏水性，而無機顏、填料為親水性，疏水的乳液和親水的顏、填料難以在一個體系中穩定的存在，由此而導致顏、填料的 絮凝和涂料的分水、分層等現象。因此，分散劑、增稠劑等被應用在涂料的制備過程中，以獲得顏、填料的良好分散及穩定懸浮，從而改善涂料的儲存穩定性。 然 而，在高顏料體積濃度乳膠漆中，分散劑的使用并不能消除顏、填料粒子的聚集。傳統的陰離子型羧酸鹽類分散劑主要是以提高顏、填料粒子的表面電位，利用 雙電層原理使顏、填料粒子得以在水中分散。但羧酸鹽類分散劑與顏、填料粒子表面電荷相同，因此分散劑與顏、填料粒子間的吸附很弱，分散劑很容易從顏、填料 表面脫離，從而引起弱絮凝。 基 于此，膠體改性的理念得以提出，這里的膠體泛指無機顏、填料的分散體。通過對膠體的改性，在顏、填料表面增加高分子締合點，提高了分散劑在顏、填料粒子表 面的吸附力，分散劑的作用從而得以更加有效的發揮。高分子締合點的增加使得顏、填料表面更加疏水，因而與乳液間的相容性也得到了顯著的改善。目前市場上的 膠體改性劑只有 KNP 的 Colloid Modifier 134。 | |
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