自潔涂料的發(fā)展課件

自潔涂料的發(fā)展2016年2022/11/291自潔涂料的發(fā)展2016年2022/11/271前言自清潔概念自20世紀(jì)90年代提出以來(lái),對(duì)其的研究和商品化進(jìn)程發(fā)展迅速，由于具有環(huán)保和節(jié)省清洗費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn),自清潔涂料越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。根據(jù)自清潔的原理不同,自清潔涂料可以分為超疏水和超親水2類,它們都是通過(guò)水的作用達(dá)到本身自清潔效果的。所不同的是,超疏水涂料是通過(guò)水滴的滾動(dòng)帶走污物,而超親水涂料是通過(guò)在其表面形成水膜并帶走或隔絕污染物而實(shí)現(xiàn)自清潔的作用。尤其是后者在光輻射下還具有光催化特性,可以降解有機(jī)物,進(jìn)一步起到殺菌消毒和凈化環(huán)境的作用。2022/11/292前言自清潔概念自20世紀(jì)90年代提出以來(lái),對(duì)其的研究和商1超疏水自清潔涂料疏水型自清潔涂料通常具有很低的表面能，水和污染物很難在其表面附著，這樣涂膜表面就具有了自清潔的效果，這也是制備耐沾污涂料最常采用的方法，目前此方面的研究很多，典型的制備途徑有兩種，一種是利用仿生技制備具有“荷葉效應(yīng)”的涂料以達(dá)到疏水自清潔效果，另一種是在涂膜的表面引入低表面能的組分，大幅降低涂膜的表面能從而達(dá)到疏水自清潔的效果。2022/11/2931超疏水自清潔涂料疏水型自清潔涂料通常具有很低的1.1“荷葉效應(yīng)”自清潔涂料德國(guó)波恩大學(xué)植物學(xué)教授BarthlottW研究發(fā)現(xiàn)荷葉表面存在納米蠟晶，這種特殊結(jié)構(gòu)使荷葉表面幾乎可以不被水潤(rùn)濕，同時(shí)荷葉表面微米乳突形成微觀粗糙的表面，由于污染物的粒徑一般都大于蠟晶，所以污染物只會(huì)疏松地附著在乳突的凸出部位，雨水沖刷時(shí)很容易將污染物帶走，從而達(dá)到自清潔的效果。所以“荷葉效應(yīng)”涂料的表面應(yīng)同時(shí)具有合適的粗糙度及較低表面能的疏水性。目前，許多公司都研究開(kāi)發(fā)出具有“荷葉效應(yīng)”的產(chǎn)品，包括“荷葉效應(yīng)”乳膠漆及“荷葉效應(yīng)”助劑2022/11/2941.1“荷葉效應(yīng)”自清潔涂料德國(guó)波恩大學(xué)植物學(xué)教授B2022/11/2952022/11/2751.2低表面能自清潔涂料通過(guò)化學(xué)改性或物理混拼引入低表面能物質(zhì)可以大幅降低漆膜的表面能，從而達(dá)到疏水自清潔的效果。目前最常見(jiàn)且易被廣泛使用的低表面能物質(zhì)主要為有機(jī)硅、有機(jī)氟類化合物。有機(jī)硅、有機(jī)氟改性過(guò)的涂料在成膜時(shí)，其中的硅氧烷基團(tuán)和氟代烷基團(tuán)會(huì)遷移堆積在涂膜的表面，大幅降低了涂膜的表面能，起到疏水自清潔效果。2022/11/2961.2低表面能自清潔涂料通過(guò)化學(xué)改性或物理混拼引入2親水型自清潔涂膜的親水性一般可以通過(guò)下面兩種途徑實(shí)現(xiàn)，一是在制備涂料時(shí)添加親水助劑或填料；二是在合成樹(shù)脂時(shí)引入特定親水基團(tuán)進(jìn)行親水改性?；牡某H水性處理可分為有機(jī)系處理、無(wú)機(jī)系處理和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合系處理。2022/11/2972親水型自清潔涂膜的親水性一般可以通過(guò)下面兩種途徑實(shí)有機(jī)親水性涂料有機(jī)親水性涂料是通過(guò)有機(jī)親水性樹(shù)脂中的-OH、-NH2、-SO3H、-COOH、-C-O-C-

等親水性基團(tuán)來(lái)發(fā)揮作用,當(dāng)水珠與此類親水性薄膜接觸時(shí),水珠迅速鋪展形成水膜流掉,帶走污染物,從而實(shí)現(xiàn)自清潔的效果。2022/11/298有機(jī)親水性涂料有機(jī)親水性涂料是通過(guò)有機(jī)親水性樹(shù)脂中的-無(wú)機(jī)親水性涂料無(wú)機(jī)親水性涂料是在基材表面沉積或涂覆納米SiO2或納米TiO2膜,此類超親水自清潔涂膜常通過(guò)2種典型的特性發(fā)揮自清潔性能:一是納米SiO2或納米TiO2的光催化特性,可以光降解有機(jī)污染物;二是納米SiO2或納米TiO2的光致超親水特性,在基材上形成水膜,隔絕污染物的附著。而其中以納米TiO2的應(yīng)用最為廣泛。2022/11/299無(wú)機(jī)親水性涂料無(wú)機(jī)親水性涂料是在基材表面沉積或涂覆納米3微粉化微粉化技術(shù)是在涂料組份中加入適量的易粉化顏填料或樹(shù)脂，涂膜表面在紫外光照射下會(huì)逐漸產(chǎn)生輕微的粉化，在得到雨水沖刷時(shí)附著在涂膜表面的污染物會(huì)隨著粉化缺陷突出這種效果是通過(guò)犧牲涂膜的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一方面會(huì)縮短涂膜的使用壽命，另一方面粉化層會(huì)對(duì)其他涂層造成二次污染，且不同部位的粉化速度各不相同，自清潔效果也不相同層一起被沖走，使涂膜產(chǎn)生自清潔效果。2022/11/29103微粉化微粉化技術(shù)是在涂料組份中加入適量的易粉化顏填4光催化自清潔納米TiO2具有較高的光催化性，可以高效分解有機(jī)物，殺菌能力強(qiáng)[40]。光催化納米TiO2在光照下能充分顯示出半導(dǎo)體材料的性質(zhì)，表面產(chǎn)生電子和空穴，可激活空氣中的氧和水與有機(jī)物污染物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解有機(jī)污染物；將TiO2涂膜長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下，其對(duì)水的接觸角可降至0°，顯示出超親水性。光催化涂層的分解有機(jī)污染物能力以及表面超親水性可使附著在涂層表面的污染物能夠很容易地被分解，隨著雨水被沖洗掉，兩方面的協(xié)同作用，可使涂層具有很好的自清潔效果。2022/11/29114光催化自清潔納米TiO2具有較高的光催化性，可光催化自清潔示意圖2022/11/2912光催化自清潔示意圖2022/11/2712TiO2光致超親水性自清潔涂料的應(yīng)用領(lǐng)域2022/11/2913TiO2光致超親水性自清潔涂料的應(yīng)用領(lǐng)域202有機(jī)硅罩面漆基于涂層的自清潔涂料的優(yōu)缺點(diǎn)，我公司應(yīng)用硅樹(shù)脂乳液作為罩面清漆的主要成膜物質(zhì)，硅樹(shù)脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于石英。硅樹(shù)脂均由三官能硅單元組成，使硅樹(shù)脂在化學(xué)性能上成為介于純粹無(wú)機(jī)物和純粹有機(jī)物之間的中間體系具有優(yōu)異耐久性，且表面能很低,具有良好的憎水性。使罩光清漆表現(xiàn)出超耐候和超疏水自清潔特性。2022/11/2914有機(jī)硅罩面漆基于涂層的自清潔涂料的優(yōu)缺點(diǎn)耐沾污測(cè)試白色質(zhì)感漆+罩面污染后白色真石漆+罩面污染后清水清洗后2022/11/2915耐沾污測(cè)試白色質(zhì)感漆+罩面污染后白色真石漆+罩面污染后清水清競(jìng)品1競(jìng)品2空白公司DZM公司GZB公司GZB蠟+乳液水性聚氨酯（雙組份）競(jìng)品3白色質(zhì)感漆基層2022/11/2916競(jìng)品1競(jìng)品2空白公司DZM公司GZB公司GZB蠟+乳液水性聚競(jìng)品1競(jìng)品2公司DZM空白公司GZB水性聚氨酯（雙組份）公司GZB蠟+乳液競(jìng)品3白色真石漆基層2022/11/2917競(jìng)品1競(jìng)品2公司DZM空白公司GZB水性聚氨酯（雙組份）公司結(jié)語(yǔ)我國(guó)空氣質(zhì)量普遍較差，尤其是粉塵及懸浮顆粒含量污染嚴(yán)重，對(duì)外墻涂料尤其是乳膠涂料的抗污染能力提出了很高的挑戰(zhàn)。限于不同的地域環(huán)境、氣候條件和污染源的復(fù)雜多變性，上述技術(shù)都有一定的適應(yīng)性和局限性。涂料的耐沾污性很大程度上取決于基礎(chǔ)成膜物質(zhì)的抗污能力，如何通過(guò)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的聚合技術(shù)來(lái)提高成膜有機(jī)物的耐沾污性是提升外墻涂料耐沾污性的關(guān)鍵。目前,兩類自清潔涂料(超疏水性和超親水性)均存在一些尚需解決的科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題,這些問(wèn)題的解決以及發(fā)展新的自清潔機(jī)理,并指導(dǎo)涂料的設(shè)計(jì),將成為自清潔涂料在今后理論和應(yīng)用研究中的重要課題。2022/11/2918結(jié)語(yǔ)我國(guó)空氣質(zhì)量普遍較差，尤其是粉塵及懸浮顆粒含量污染END!2022/11/2919END!2022/11/2719自潔涂料的發(fā)展2016年2022/11/2920自潔涂料的發(fā)展2016年2022/11/271前言自清潔概念自20世紀(jì)90年代提出以來(lái),對(duì)其的研究和商品化進(jìn)程發(fā)展迅速，由于具有環(huán)保和節(jié)省清洗費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn),自清潔涂料越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。根據(jù)自清潔的原理不同,自清潔涂料可以分為超疏水和超親水2類,它們都是通過(guò)水的作用達(dá)到本身自清潔效果的。所不同的是,超疏水涂料是通過(guò)水滴的滾動(dòng)帶走污物,而超親水涂料是通過(guò)在其表面形成水膜并帶走或隔絕污染物而實(shí)現(xiàn)自清潔的作用。尤其是后者在光輻射下還具有光催化特性,可以降解有機(jī)物,進(jìn)一步起到殺菌消毒和凈化環(huán)境的作用。2022/11/2921前言自清潔概念自20世紀(jì)90年代提出以來(lái),對(duì)其的研究和商1超疏水自清潔涂料疏水型自清潔涂料通常具有很低的表面能，水和污染物很難在其表面附著，這樣涂膜表面就具有了自清潔的效果，這也是制備耐沾污涂料最常采用的方法，目前此方面的研究很多，典型的制備途徑有兩種，一種是利用仿生技制備具有“荷葉效應(yīng)”的涂料以達(dá)到疏水自清潔效果，另一種是在涂膜的表面引入低表面能的組分，大幅降低涂膜的表面能從而達(dá)到疏水自清潔的效果。2022/11/29221超疏水自清潔涂料疏水型自清潔涂料通常具有很低的1.1“荷葉效應(yīng)”自清潔涂料德國(guó)波恩大學(xué)植物學(xué)教授BarthlottW研究發(fā)現(xiàn)荷葉表面存在納米蠟晶，這種特殊結(jié)構(gòu)使荷葉表面幾乎可以不被水潤(rùn)濕，同時(shí)荷葉表面微米乳突形成微觀粗糙的表面，由于污染物的粒徑一般都大于蠟晶，所以污染物只會(huì)疏松地附著在乳突的凸出部位，雨水沖刷時(shí)很容易將污染物帶走，從而達(dá)到自清潔的效果。所以“荷葉效應(yīng)”涂料的表面應(yīng)同時(shí)具有合適的粗糙度及較低表面能的疏水性。目前，許多公司都研究開(kāi)發(fā)出具有“荷葉效應(yīng)”的產(chǎn)品，包括“荷葉效應(yīng)”乳膠漆及“荷葉效應(yīng)”助劑2022/11/29231.1“荷葉效應(yīng)”自清潔涂料德國(guó)波恩大學(xué)植物學(xué)教授B2022/11/29242022/11/2751.2低表面能自清潔涂料通過(guò)化學(xué)改性或物理混拼引入低表面能物質(zhì)可以大幅降低漆膜的表面能，從而達(dá)到疏水自清潔的效果。目前最常見(jiàn)且易被廣泛使用的低表面能物質(zhì)主要為有機(jī)硅、有機(jī)氟類化合物。有機(jī)硅、有機(jī)氟改性過(guò)的涂料在成膜時(shí)，其中的硅氧烷基團(tuán)和氟代烷基團(tuán)會(huì)遷移堆積在涂膜的表面，大幅降低了涂膜的表面能，起到疏水自清潔效果。2022/11/29251.2低表面能自清潔涂料通過(guò)化學(xué)改性或物理混拼引入2親水型自清潔涂膜的親水性一般可以通過(guò)下面兩種途徑實(shí)現(xiàn)，一是在制備涂料時(shí)添加親水助劑或填料；二是在合成樹(shù)脂時(shí)引入特定親水基團(tuán)進(jìn)行親水改性?；牡某H水性處理可分為有機(jī)系處理、無(wú)機(jī)系處理和有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合系處理。2022/11/29262親水型自清潔涂膜的親水性一般可以通過(guò)下面兩種途徑實(shí)有機(jī)親水性涂料有機(jī)親水性涂料是通過(guò)有機(jī)親水性樹(shù)脂中的-OH、-NH2、-SO3H、-COOH、-C-O-C-

等親水性基團(tuán)來(lái)發(fā)揮作用,當(dāng)水珠與此類親水性薄膜接觸時(shí),水珠迅速鋪展形成水膜流掉,帶走污染物,從而實(shí)現(xiàn)自清潔的效果。2022/11/2927有機(jī)親水性涂料有機(jī)親水性涂料是通過(guò)有機(jī)親水性樹(shù)脂中的-無(wú)機(jī)親水性涂料無(wú)機(jī)親水性涂料是在基材表面沉積或涂覆納米SiO2或納米TiO2膜,此類超親水自清潔涂膜常通過(guò)2種典型的特性發(fā)揮自清潔性能:一是納米SiO2或納米TiO2的光催化特性,可以光降解有機(jī)污染物;二是納米SiO2或納米TiO2的光致超親水特性,在基材上形成水膜,隔絕污染物的附著。而其中以納米TiO2的應(yīng)用最為廣泛。2022/11/2928無(wú)機(jī)親水性涂料無(wú)機(jī)親水性涂料是在基材表面沉積或涂覆納米3微粉化微粉化技術(shù)是在涂料組份中加入適量的易粉化顏填料或樹(shù)脂，涂膜表面在紫外光照射下會(huì)逐漸產(chǎn)生輕微的粉化，在得到雨水沖刷時(shí)附著在涂膜表面的污染物會(huì)隨著粉化缺陷突出這種效果是通過(guò)犧牲涂膜的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一方面會(huì)縮短涂膜的使用壽命，另一方面粉化層會(huì)對(duì)其他涂層造成二次污染，且不同部位的粉化速度各不相同，自清潔效果也不相同層一起被沖走，使涂膜產(chǎn)生自清潔效果。2022/11/29293微粉化微粉化技術(shù)是在涂料組份中加入適量的易粉化顏填4光催化自清潔納米TiO2具有較高的光催化性，可以高效分解有機(jī)物，殺菌能力強(qiáng)[40]。光催化納米TiO2在光照下能充分顯示出半導(dǎo)體材料的性質(zhì)，表面產(chǎn)生電子和空穴，可激活空氣中的氧和水與有機(jī)物污染物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解有機(jī)污染物；將TiO2涂膜長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下，其對(duì)水的接觸角可降至0°，顯示出超親水性。光催化涂層的分解有機(jī)污染物能力以及表面超親水性可使附著在涂層表面的污染物能夠很容易地被分解，隨著雨水被沖洗掉，兩方面的協(xié)同作用，可使涂層具有很好的自清潔效果。2022/11/29304光催化自清潔納米TiO2具有較高的光催化性，可光催化自清潔示意圖2022/11/2931光催化自清潔示意圖2022/11/2712TiO2光致超親水性自清潔涂料的應(yīng)用領(lǐng)域2022/11/2932TiO2光致超親水性自清潔涂料的應(yīng)用領(lǐng)域202有機(jī)硅罩面漆基于涂層的自清潔涂料的優(yōu)缺點(diǎn)，我公司應(yīng)用硅樹(shù)脂乳液作為罩面清漆的主要成膜物質(zhì)，硅樹(shù)脂是高分子、三維交聯(lián)的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于石英。硅樹(shù)脂均由三官能硅單元組成，使硅樹(shù)脂在化學(xué)性能上成為介于純粹無(wú)機(jī)物和純粹有機(jī)物之間的中間體系具有優(yōu)異耐久性，且表面能很低,具有良好的憎水性。使罩光清漆表現(xiàn)出超耐候和超疏水自清潔特性。2022/11/2933有機(jī)硅罩面漆基于涂層的自清潔涂料的優(yōu)缺點(diǎn)耐沾污測(cè)試白色質(zhì)感漆+罩面污染后白色真