“十三五”建筑涂料技术创新分析

时间:2018-03-06 10:15来源:上海申得欧有限公司 作者:林宣益

0　前　言

建筑涂料技术改进和技术创新是建立在现有技术基础上的，它是现在的继续和发展，是逐步对用户要求的满足、对一些存在问题的解决、技术和理论的推进和突破、现有产品的改进和新产品的推出。

“十三五”期间，建筑涂料技术改进和技术创新主要集中在以下10个领域。
 

1　水性多彩涂料

水性多彩涂料是水性乳胶漆彩点分散在水性乳胶清漆中所制成的一种特殊乳胶漆。

普通乳胶漆是合成树脂固体微粒在水(严格说来是各种助剂的水溶液)中的分散体和颜料填料颗粒在水(严格说来也是各种助剂的水溶液)中分散体的混合物。前一分散体是属于胶体分散，而后一分散体是属于悬浮分散，或叫做粗分散。就乳胶漆整体而言，属于粗分散体系。分散相是固体，分散介质是液体。
水性多彩涂料就是将这种普通乳胶漆的彩点再一次与合成树脂固体微粒在水中的分散体混合。分散相-彩点和分散介质-乳胶清漆都是水性的，极易互混互溶，不稳定是先天性的。要使彩点稳定地分散在清漆中，防止彩点与清漆相互扩散渗色，防止彩点之间聚集和凝结，防止彩点因重力作用而沉淀泌水等，目前基本采用保护胶的DLVO稳定作用和空间稳定作用来实现分散和稳定的。

由于以上特性，水性多彩涂料研发和生产中存在一些问题，首先就是彩点在生产、贮存、运输和施工中的稳定性；其次是水性多彩涂料大生产的便利性，即存在没有订单急、拿到大订单也急的问题。

普通乳胶漆是单色的，水性多彩涂料是多彩的。

使水性多彩涂料具有多彩性的关键点是保护胶。因此解决方法可能会围绕以保护胶改进和创新为重点，带动产品性能提高或生产工艺改进。
 

2　反射隔热涂料

反射隔热涂料研发、生产和应用中目前存在一些问题。

一是红外反射材料组成和结构与红外反射性能之间的关系还不完全清楚。这就导致红外反射材料的研发和选用缺乏理论指导。

二是红外反射材料之间匹配问题。红外反射颜料和红外吸收颜料混用时，其结果是红外吸收颜料会占绝对压倒之势。例如红外反射颜料与炭黑一起使用时。又如含钴红外反射颜料在1 200～1 600 nm有强吸收，如果将TSR为35.7%的红外吸收颜料CoAl蓝和TSR为32.6%的红外反射颜料MnSbTi棕，各以50%比例混合时，所得TSR不是中间值，实测只有26.9%。
三是反射隔热涂料应用评价。目前做法是引进等效热阻解决节能计算。而等效热阻如何确定很关键。在用DOE-2软件进行建筑物能耗和节能分析时，基础建筑物和节能方案分析设定的外墙面太阳辐射吸收系数ρ＝0.7。JGJ/T 359—2015《建筑反射隔热涂料应用技术规程》等标准也就是以太阳辐射吸收系数为0.7作为基准确定等效热阻的。这就把反射系数小于30%的深色反射隔热涂料都排除了。其实，用相同颜色涂料装饰的外墙面，反射隔热涂料和普通涂料相比，颜色越深，明度越低，隔热效果越大。

材料的红外反射性能与其折射率有关。乳液的折射率是1.45～1.5，一般认为对红外反射性能影响有限。但陶氏公司推出普通反射隔热乳液SR-1和弹性反射隔热涂料乳液SR-2，能提高反射隔热涂料性能。这是一个大突破。
这些问题的逐步深化和解决，将推动反射隔热涂料的发展和应用。
 

3　艺术涂料(艺术涂装)

艺术涂料其实不是一种涂料，而是通过颜色、质感和光泽——涂料装饰作用三要素的组合，使涂膜具有艺术性装饰效果的一类涂料，或称为艺术涂装。

涂料的装饰效果是通过颜色、质感和光泽来实现的。颜色是由一般颜料、金属颜料、珠光颜料、彩砂、切片和彩点等提供的。质感通过不同材料搭配、施工工法、工具等达到。不同材料搭配如饰纹涂料加面涂、纤维壁布加面涂等，施工工法和工具如拉毛、印花、仿石、仿砖、3D打印及其他等。光泽有哑光、丝光、有光和金属光泽。通常，通过设计或创意设计，把装饰三要素有机地结合起来，实现人们要求的各种各样装饰效果，包括图画和图案装饰效果。提高涂料装饰效果的方法一般如表1所示。

中国的用户对装饰作用要求比国外高，因此中国建筑涂料的装饰效果也处于世界前列。采用表1中方法或组合等，达到涂装效果的多样化、个性化、时尚化、艺术化，将是“十三五”涂装技术发展的重要方面。

4　真石漆

真石漆是通过彩砂和切片实现多彩和具有质感的装饰效果的。彩砂的改进和演变是真石漆发展的重要方面。开始，真石漆采用天然彩砂生产，成本低，性能基本满足要求。随着人们对装饰要求的提高，为了达到色彩更丰富、彩色更稳定的要求，真石漆部分采用高温煅烧砂生产。要求仿石更逼真，又引入切片。出于成本考虑，采用低温煅烧砂，甚至常温染色砂。进一步要求增加真石漆的功能，探讨加入反射隔热砂，以期同时达到隔热效果。开发自着色中空聚合物，可随心所欲生产各种用户需求的轻质真石漆等。彩砂是真石漆的灵魂。
 

5　常温自交联涂料

一般来说，由于成膜机理的不同，溶剂型涂料的质量优于水性涂料，如建筑涂料的耐沾污性能。而且外墙建筑涂料的耐沾污性又是外墙涂料使用中的短板，提高其耐沾污性，对提高外墙涂料使用寿命和低碳具有重要意义。在建筑乳胶漆中引入常温自交联作用，生产常温自交联建筑涂料，逐步达到如水性涂料的环境友好，如溶剂型涂料的性能，这是我们努力的方向。关键是合适的常温自交联剂的研究和开发。

6　无机干粉建筑涂料

无机干粉建筑涂料一般是由乳胶粉、白水泥、颜料和填料、助剂配制而成。有机和无机结合能较好平衡有机涂料装饰效果较好和无机涂料耐久性较好等性能，还有出于自然之感。此外，其他优点如下：

(1)产品环境友好，属于零VOC涂料。

(2)运输和贮存方便。普通涂料中约含20%～50%的水，而无机干粉建筑涂料中，这部分水要到使用时才加入。也就是说，这部分水既不需运输，也不需要贮存。另外，含水的涂料，当运输和贮存的温度低于0 ℃时，往往会冻坏，而无机干粉涂料不存在此问题。

(3)无需防腐剂。乳胶漆中既有水，又有细菌的食粮，容易被细菌污染。因此，为了防止变质，要加防腐剂。无机干粉涂料中没有水，不存在被细菌污染问题，所以不需防腐剂。

(4)通过不同施工方法，可创造出丰富多彩的装饰效果。

存在问题是达到颜色一致性有些难度，容易泛碱等。这些问题的解决之时，也就是该类产品的较快速发展之日。
 

7　受控聚合技术(活性聚合)

受控聚合技术(CRP)能合成分子结构确定和相对分子质量可控的聚合物，即向分子设计迈进一大步。
基团转移聚合(GTP)、原子转移游离基聚合(ATRP)、氮氧调控聚合(NMP)和可逆加成分裂链段转移聚合(RAFT)等是当今最常用的受控聚合技术。利用这些技术，选用合适的方法和设备可得到想要的聚合物结构。可以选择不同的单体，按设计的次序进行排列，最终合成特定结构、相对分子质量分布窄、近单分散的聚合物。如果采用常规的方法，即使花大量的时间、精力、材料也无法做到这样。

采用受控聚合技术已合成了分子结构明确和相对分子质量可控、使用效果较好的AB型嵌段涂料分散剂和增稠剂。不断总结涂料助剂和合成树脂乳液聚合物等组分的组成、结构和性能之间的关系，积累数据和经验，逐步使涂料从传统的炒菜式制造向智能制造，即分子设计转变。这才是实质的转变，是我们的长期任务。
 

8　提性能、增功能和降成本

提高性能、增加功能、降低成本，是建筑涂料企业技术创新的永恒主题。也是几乎所有建筑涂料企业一直在做的工作。

如真石漆和水性多彩涂料在提高性能的基础上，如何增加功能，如反射隔热功能等，也有不少企业在做该方面的工作。
 

9　环境友好

随着人们生活水平的提高，人们对健康和环境要求随之提高，标准和法规对建筑涂料产品和生产的环境友好要求也不断趋严。尤其是深受雾霾毒害的国人，对环境改善期望更热切。

开发低毒或无毒的环境友好型产品，甚至是能消解有毒有害物质的产品。

使用寿命与低碳息息相关。开发和生产较长使用寿命的建筑涂料是最好的低碳举措。

发达国家，尤其是欧盟，对涂料防腐剂、防霉剂和防藻剂的活性组分的使用和含量都有要求。我国仅对甲醛做了限制，也应对活性组分的使用和含量做出规定。并探讨广谱、有效、持久、低毒的防腐、防霉、防藻机制，包括复配增效技术。

建筑涂料企业，在生产过程中，创新生产工艺、技术和设备等，努力实现清洁生产，尽量减少对环境影响。这不仅是我们的责任，也是生产技术创新的重要方面。
 

10　适应建筑市场需求

建筑市场的需要，就是建筑涂料发展的方向。

(1)翻新重涂市场。针对该市场的特点，如施工速度要求快，环境友好性能要求高，尽量少影响或不影响人们现有生活等，开发适销对路的产品。

(2)外墙外保温已成为建筑节能的重要措施。建筑涂料与外墙外保温的匹配，如憎水和透气，反射隔热涂料应用，建筑涂料在外墙外保温一体化中应用，聚脲涂料应用的可能性等。

(3)装配式建筑。按照政府的政策，装配式建筑将有所发展，建筑涂料如何与装配式建筑较好地配套。
(4)开发可较低温度施工的建筑乳胶漆，甚至冬天可以施工的环境友好型建筑涂料。乳胶漆的最低成膜温度一般是5 ℃左右，有的甚至高达10 ℃，低温施工严重影响涂膜质量，甚至不能成膜。表2是2000年上海市APEC会议时，选用外墙涂料时的检验情况。其中，31%的建筑涂料5 ℃时不能成膜，也就是说它们的最低成膜温度高于5 ℃。29%的建筑涂料在5℃时形成膜的质量达不到标准要求，当然它们在23 ℃时是达标的。两项合起来是60%，也就是说，如果不控制最低成膜温度，上海市在5 ℃左右温度下施工的话，60%左右涂料工程达不到质量要求。由于各种原因，建筑市场存在较低温度下可施工的刚性需求。

11 结语

“十三五”仅有5年时间，建筑涂料行业应紧紧抓住这5年，解决一些关键问题，推进建筑涂料技术进步，以更优更环境友好的产品供应建筑涂料市场。