徐　峰 ( 安徽省建筑科学研究设计院 , 合肥 320001)

摘要 : 介绍功能性建筑涂料的种类、性能特征、主要功能及应用范围 , 以及这类涂料在我国

的应用情况和近年来的新发展。

关键词 : 功能性建筑涂料 ; 应用 ; 发展

1 　我国功能性建筑涂料的种类

功能性建筑涂料是很重要的一类建筑涂料 , 这类 涂料除了具有一般的装饰功能外 , 还能起到某种功能 作用。一般认为 , 功能性建筑涂料包括防火涂料、防 水涂料、防霉涂料、防结露涂料、防蚊蝇涂料、绝热 涂料、超耐候性 ( 耐沾污 ) 涂料和弹性涂料等 , 这涂料分别能够起到防火、防水、防霉、杀灭害虫、保 温隔热和遮蔽墙体裂缝等功能。除了这些涂料以外 , 过去工业涂料领域使用的一些功能性涂料经过性能上 的改进 , 也为了满足建筑涂装的某些功能要求 , 近年 来也在建筑涂料领域得到开发应用 , 成为新的功能性 建筑涂料。例如 , 防腐涂料、防锈涂料、防滑地面涂 料、耐磨地面涂料、弹性地面涂料、可逆变色涂料等。可以说 , 功能性建筑涂料在建筑领域的方方面面发挥着各种不同的功能。这类涂料拓宽了建筑涂料的应用范围 , 增大了建筑涂料的实用性 , 提高了建筑涂料在建筑装饰装修材料中的地位。表 1 中列示出我国 目前常用的功能性建筑涂料的种类、性能特征、主要 功能和应用范围等。

表1 　我国常用的功能性建筑涂料

2 　我国功能性建筑涂料的应用

如上述 , 功能性建筑涂料的种类很多, 应用场合不同, 功能特性各异, 实际需求差别也很大, 应 用情况更是因种类的不同而产生很大差异。根据已 报道的资料和笔者对业内情况的了解 , 认为近年来 功能性建筑涂料的应用具有如下特征。 功能性建筑涂料的应用数量因其种类不同而悬 殊较大。其中 , 防火涂料、防水涂料、防霉涂料、 弹性外墙涂料和耐磨地面涂料以及防腐涂料的用量 较大 , 应用范围广泛, 已经被普遍接受, 并成为主要功能领域的主导应用材料; 而防蚊蝇涂料、可逆 变色涂料、防结露涂料和超耐候性涂料等因涂料本身的性能、成本 , 或者应用功能领域中其它类材料 的竞争等因素 , 应用得不够广泛, 数量也不大。因为火灾的频繁发生 引起人们对防火安全的 高度重视。由于建筑结构的某些部位 , 防火涂料的 应用能够满足有关《建筑设计防火规范》、《高层民 用建筑防火设计防火规范》和《石油化工企业设计 防火规范》等设计规范的防火要求 , 能够发挥可靠 的防火功能以及因为成本、施工便易性、结构空间 的限制或约束等因素 , 防火涂料已成为建筑钢结 构、混凝土楼板、木质隔墙等的主要防火材料 , 而 在防火设计中得到首选使用 , 且多年来这种情况一直盛行不衰。其中, 得到广泛使用的是饰面型、钢结构和预应力混凝土等三大类建筑防火涂料, 例如 溶剂型膨胀型防火涂料、钢结构防火涂料、室外钢 结构防火隔热涂料、室外钢结构膨胀防火涂料、超 薄型钢结构膨胀防火涂料、木结构乳胶膨胀防火涂 料、膨胀型乳胶防火涂料、膨胀型无机防火涂料等 , 总计年销售、应用各类防火涂料在2 万吨以 上。钢结构防火涂料用量最大 , 占总销售量的2/ 3。 各类防火涂料因品种、用途不同 , 其价格悬殊很 大 , 从2000 元/ 吨到30000 元/ 吨不等[7 ] 。

2.1 　防水涂料因为其品种、性能、成本等综合因素, 在众多 防水材料 ( 卷材类、刚性结构自防水类和热涂复类 ) 中占据着很大的市场份额 , 具有防水性能可靠、寿命长、成本相对较低等特征。特别是双组分聚氨酯 ( 沥青型、焦油型 ) 防水涂料 , 在地下室外墙、底板、厨、卫间等结构部位成为首选防水材料 ; 在屋面也得到大量应用 , 且工程应用效果良好。近年来新开发的水性丙烯酸防水涂料也得到较为广泛的工程应用 , 尤其是其环保性和健康安全性 , 得到施工人员的欢迎。

2 . 2 　防霉涂料

是实用性很强、应用非常成功的功能性建筑涂料。一些常受霉菌侵蚀的饮料、食品和奶制品的墙面、天花板等 , 往往在使用了某种高性能的防霉涂料后 , 因其广谱、高效的杀菌能力而使受霉菌侵蚀困扰的问题迎刃而解。因而 , 在这些场合 , 防霉涂料已成为其它材料所无法替代的功能性材料 , 对于生产环境和食品卫生安全起到重要作用。

2 . 3 　防腐、防锈涂料

在防腐、防锈工程中一直起着重要作用 , 建筑防腐、防锈是防腐、防锈涂料新开发的应用领域 , 而涂料本身在性能上也针对建筑防腐、防锈的特征进行了改进 , 使之更适合于新的用途。防腐、防锈涂料在建筑防腐、防锈中也越来越显示其综合的技术经济性能优势 , 在钢结构防腐、防锈、混凝土输送管道防腐和一些储存容器的防腐、防锈中的应用伴随着功能需要和新型高效防腐涂料的研究开发而越来越多 , 成为功能性建筑涂料的后起之秀。

2 . 4 　功能性地面涂料

包括耐磨、弹性、防滑涂料等的应用日益增多 , 这是因为随着工业生产发展的需要、工业技术水平提高的要求以及这些功能性涂料在技术经济综合性能上的竞争力 , 深受设计、施工和使用者的青睐。例如 , 环氧树脂耐磨地面涂料 , 用之于工业地坪 , 具有地面整体无缝、容易清洗、耐磨损、抗机械冲击、耐酸、碱、盐等化学品的腐蚀、耐汽油、机油和柴油等的侵蚀等特征 , 且色彩丰富 , 能美化工作环境。聚氨酯弹性地面涂料在人行天桥、体育场、馆和有弹性要求的工业车间 , 也是独占风流 , 尽得先机。

2 . 5 　防结露涂料

虽然具有很好的性能 , 但由于实际需求的限制和竞争材料的冲击 , 应用得不多。在建筑涂料范围应用的可逆变色涂料也由于应用场合不多 , 至少目前尚未成气候。曾喧噪一时的防蚊蝇涂料近年来则几乎处于销声匿迹的状况。实际上 , 防蚊蝇涂料的应用场合还是很多的 , 应用潜力还是很大的 , 之所以出现这种状况 , 其原因主要还在于防蚊蝇涂料性能上的不足 , 尤其是其时效性较短 , 成为其不为使用者所接受的致命性能缺陷。

2 . 6 　超耐候性涂料

高性能、多功能的外墙涂料 , 例如具有长耐久性、高抗沾污性和杀菌性等 , 其中以氟树脂涂料的应用最多 , 在我国已有一些应用非常成功的工程范例 , 例如北京国际机场、上海浦东机场和东方明珠电视塔等。氟树脂涂料的发展应用目前正处于增长阶段。

3 　功能性建筑涂料的发展

同整个建筑涂料行业近年来得到较大发展一样 , 功能性建筑涂料在开发研制新品种、开发新的应用领域和提高生产与应用水平等方面也得到很大发展。

3 . 1 　防火涂料

防火涂料的发展近年来主要集中在开发一些高性能或者环保型的新型品种上 , 例如水性膨胀型防火涂料 [8 、 9] 、超薄型钢结构膨胀防火涂料 [10] 、无机膨胀型钢结构防火涂料 [11] 、预乳化硅氧烷改性的水玻璃基水性膨胀型防火涂料等 [12] 。

防火涂料的发展方向 , 一是以发展水性防火涂料为主 , 尽量减少或避免因生产、施工或燃烧造成的环境污染和人身危害。二是寻求高性能的自膨胀树脂 [7] , 以及在涂料中使用增强材料 , 以确保涂层膨胀后能长时间耐火隔热而不脱落。三是既要重视防火性能、理化性能和使用性能的研究 , 也应重视提高生产技术水平和施工技术水平的研究 , 以保证产品和涂层的质量 , 提高产品和涂层的性能。

3 . 2 　防水涂料

防水涂料的发展是在淘汰旧有品种的基础上研发新品种 , 并不断对新品种性能上的不足进行改进。例如 , 双组分聚氨酯涂料 , 过去一直是煤焦油型的 , 但煤焦油的组分很复杂 , 且因煤种和炼焦工艺的变化而出现较大差异。煤焦油没有固定的分子结构 , 因而在煤焦油聚氨酯涂料的生产中没有稳定的配合比 , 产品质量难以保持稳定。此外 , 煤焦油的毒性使之在生产、施工过程中污染环境 , 危害健

康。另一方面 , 石油沥青的耐老化和防水性能极好 , 用其取代煤焦油制备防水涂料除解决以上问题外 , 所生产的防水涂料其耐老化性也得到显著改善 [13 ] 。

水性丙烯酸类防水涂料是近年来发展的又一新型环保型涂料 [14 、 15 、 16 ] , 具有耐老化性好、对基层的粘结力强、渗透性好、延伸率高、耐高、低温 , 并可配制各种需要的颜色等特征 , 且生产技术简单 , 施工时涂料对基层的含水率要求不严等 , 特别是复合以硅酸盐水泥后 , 使其性能更为优异 , 生产成本也有所下降。这类涂料 , 代表着防水涂料 , 特别是屋面防水涂料的发展方向 , 即在成本易为市场接受的情况下具有高性能和对环境无影响。

3 . 3 　防霉涂料

由于广谱高效防霉剂 ( 进口、国产 ) 的开发 , 合成树脂乳液性能的提高 , 各种涂料助剂的综合使用以及超细粉料在涂料中的应用 , 使得防霉涂料的性能 ( 防霉性和涂料性能 ) 非昔日之可比 , 其生产与应用技术都更为成熟。对于该类涂料的性能 , 例如防霉时效性的研究受到重视 [17 ] , 这是实用性很强的性能项目。

纳米技术近年来有向各个领域渗透的趋势 , 防霉涂料亦不例外。例如 , 纳米 TiO 2 具有光催化作用 , 在涂料中使用时 , 其所赋予涂膜的光催化作用 , 能使涂膜中的细菌被氧化变成容易清除掉的物质 [18 ] 。利用这一原理 , 可以制备新型防霉涂料。从环保角度出发 , 研制开发使用无毒的无机防霉剂来配制新型品种的防霉涂料 , 是该类涂料发展的新趋势。目前制备无机杀菌剂多采用氟石负载金属离子 ( 主要是银离子 ) 也有通过将海泡石用热酸进行活化后 , 获得纳米级活性海泡石 , 再与微米级 ( 约 1 μ m) TiO 2 复合 , 赋之以于杀菌功能 , 再以此为基础制备建筑用杀菌性涂料 [18 、 19 ] 。实际上 , 这也是纳米技术在涂料中应用的延伸。

3 . 4 　外墙涂料

弹性外墙涂料目前得到应用的主要品种是弹性外墙乳胶漆。从原理上来说 , 弹性乳胶漆同普通乳胶漆没有多大区别 , 但实际上仍有许多具体问题需要研究。随着其应用技术的逐步广泛 , 一些基本问题的研究也受到重视 , 例如产生弹性的原理 [20 ] 、不同乳液复合对弹性的影响、填料对涂膜物理力学性能的影响 [21 ] 、影响涂膜遮蔽基层裂缝宽度的因

素以及影响涂料其它性能的因素 [22 ] 等。为了使弹性涂料在墙面上使用得更成功 , 除了研究提高涂料性能以外 , 对于涂装技术 , 特别是配套材料 ( 例如腻子 ) 的研究亦不能忽视。

耐沾污外墙涂料 , 近年来在国内自从以建筑防尘涂料的名称进行研究以来 [23 ] , 人们为之进行了大量的研究。主要技术途径是利用涂料自动分层原理并结合纳米技术在涂料中的应用 , 制得一次涂装而得到底层和面层化学成分和结构不同的涂膜 , 其面层由有机硅树脂或氟树脂构成 , 面层涂膜因具有较高的硬度和较低的表面能而具有异常优异的耐沾污性 , 底层涂膜则由丙烯酸树脂或由通过特殊工艺接枝合成、 MFFT ( 最低成膜温度 ) 小于 5 ℃ 的非氟树脂 [24 ] 所组成 , 容易在基层上铺展并对基层有很强的附着力等 , 因而涂膜具有高耐沾污性和长耐久性等综合性能。技术途径之二是开发应用常温固化的氟树脂涂料。例如 , 大连某公司开发研制的、商品名称冠以 “ 振邦漆 ” 的氟涂料 , 作为多功能、超耐久性的外墙涂料 , 具有优异的抗沾污性和超耐久性 , 并认为可以确保 20 年的使用寿命已在国内的一些工程上应用 [25 ] 。这些技术主要应用于外墙涂料中。技术途径之三是通过向涂料中引入低表面能的材料 , 以改善涂膜的抗沾污性 [26 、 27 ] 。这类技术既可应用于外墙涂料中 , 而更适合于应用于内墙涂料中。

业内研究人员近年来针对建筑工程防腐的具体要求 , 研制开发更适合于建筑防腐用途的新型建筑防腐涂料。例如 , 聚氨酯防腐玻璃鳞片涂料 [28 ] 、建筑防腐橡胶涂料 [29 ] 和用于污水工程混凝土内壁的防腐涂料 [30 ] 等 , 在所应用的场合有着更好的防腐效果。成为建筑防腐涂料发展的新趋势。

除了以上介绍的功能性建筑涂料以外 , 纳米材料在建筑涂料中的应用又引入了一些新的功能性涂料品种。例如 , 利用纳米级 TiO 2 制造能够净化大气的环保型建筑涂料 [31 ] , 这种涂料利用 TiO 2 在紫外光的照射下 , 产生自由电子 - 空穴对 , 它们活化空气中的氧 , 产生活性氧和 OH 自由基 , 活性氧和 OH 自由基具有很高的反应活性 , 当污染物吸附于其表面时 , 就会与自由电子或空穴结合而发生氧化还原反应的原理 , 达到消除空气中 NO X 污染的目的。

4 　结语

综上所述 , 功能性建筑涂料种类很多 , 是建筑涂料的重要组成部分 , 其发展与应用对建筑涂料的影响很大。正确的应用这类涂料 , 不但能够取得很大的技术经济效益 , 有时还能使困扰的问题得到很好的解决。我们应该充分发挥各类功能性建筑涂料的技术经济性能优势 , 提高现有涂料品种的性能 , 研制开发新型品种的功能性建筑涂料 , 以期促进建筑涂料的行业发展和技术进步。