綠色環(huán)保涂料的特性與應(yīng)用

張 強，朱海龍，程 虹

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西省催化基礎(chǔ)與應(yīng)用重點實驗室，陜西 漢中 723001）

綠色環(huán)保涂料的特性與應(yīng)用

張 強，朱海龍，程 虹

（陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西省催化基礎(chǔ)與應(yīng)用重點實驗室，陜西 漢中 723001）

介紹了綠色環(huán)保涂料以及綠色環(huán)保建筑涂料的特性與應(yīng)用發(fā)展。

綠色環(huán)保涂料；可持續(xù)發(fā)展；有機揮發(fā)物

傳統(tǒng)涂料中含有大量的污染物質(zhì)，對人體健康以及環(huán)境有著很大的威脅，其含有的有機揮發(fā)物以及各種重金屬離子會對人們的健康造成很大傷害［1-2］。重金屬離子主要包括汞、鉛和鉻，它們具有很大的毒性或致癌作用。涂料中含銅的顏料主要有紅丹、鋅鉻黃、高銅酸等，銅能抑制血紅素合成，導(dǎo)致貧血，同時對大腦、小腦和神經(jīng)造成傷害；鉛使得腎功能失調(diào)，對小分子吸收產(chǎn)生障礙，還可能導(dǎo)致血管痙攣病變［3-4］。涂料在人們的生活中不可缺少，高涂膜質(zhì)量、方便施工、節(jié)省資源、節(jié)省能源和適應(yīng)環(huán)境的綠色環(huán)保涂料越來越受到社會的關(guān)注并被廣泛應(yīng)用。綠色環(huán)保涂料指在符合各自產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的前提下，涂料產(chǎn)品的性能、安全指標(biāo)符合國家環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求的產(chǎn)品，即在原材料生產(chǎn)、產(chǎn)品制造、再循環(huán)以及廢料處理等環(huán)節(jié)對地球環(huán)境負(fù)荷為最小和有利于人類身心健康的涂料。綠色環(huán)保型涂料是一種節(jié)約資源和能源，對環(huán)境無污染，對人類居住環(huán)境有益的健康型節(jié)能涂料，它的研究和開發(fā)是實現(xiàn)涂料的綠色化、高性能化和高功能化的基本要求。

1　綠色環(huán)保涂料的特性

1）環(huán)保型涂料具有無毒特性，不會危害人體健康，不污染環(huán)境。由于綠色環(huán)保涂料是一種無機涂料，其基料直接取于自然界，相比有機涂料，在使用過程中環(huán)保型涂料對環(huán)境的污染小，大多數(shù)是以水為分散介質(zhì)，對環(huán)境和人體健康沒有不良影響。

2）環(huán)保型涂料具有功能特性。環(huán)保涂料的功能性與合成助劑具有重要的關(guān)系。目前，助劑市場正朝著多元化、功能化、復(fù)合化的方向發(fā)展，為綠色環(huán)保涂料的功能性發(fā)展開拓了廣闊的領(lǐng)域。

3）環(huán)保型涂料具有天然特性。環(huán)保涂料附著力強，柔韌性、防水性能優(yōu)異，裝飾效果極佳，配方中不含有芳烴類、重金屬鹽、甲醛等有害物質(zhì)，有機揮發(fā)物值低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，各項指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2　綠色環(huán)保涂料的應(yīng)用

2.1隔熱涂料

隔熱涂料［5-8］是指近幾年發(fā)展起來的一種反射熱光型、工期短、見效快的功能性涂料。為了達(dá)到良好的建筑物以及裝置設(shè)備的隔熱降溫的目的，同時降低能源消耗，減少二氧化碳排放量，近年來，隔熱涂料發(fā)展迅速。隔熱的原理主要有阻隔、反射和輻射型，在實際應(yīng)用中以反射和輻射型居多。反射型隔熱涂料主要通過高反射率涂層來反射太陽光以達(dá)到隔熱的目的，其材料的選擇多種多樣，可以是樹脂、金屬或者金屬氧化物等。隔熱填充材料的選擇對于隔熱效果相當(dāng)重要，一般要求對可見光和近紅外光的吸收越少越好，同時對涂料的施工厚度也有一定的要求，如采用水性硅丙樹脂、絹云母和空心微珠所制備的涂料，最佳厚度在500μm。輻射性隔熱涂料的作用機理是以熱發(fā)射的形式將吸收的熱量輻射出去，達(dá)到隔熱的效果。輻射性隔熱涂料的顯著特點是可以在涂層的內(nèi)外層以相同的速率降溫。所以，輻射型涂料的研究有著積極的意義。當(dāng)前，輻射型材料的選擇主 要集中于紅外輻射率高的系列金屬氧化物。

2.2抗菌涂料

抗菌涂料［9］是可以有效殺死霉菌和其他細(xì)菌的功能性涂料。這種殺菌涂料中具有較強殺菌作用的殺菌劑，殺菌劑與涂料中各種成分有機結(jié)合以實現(xiàn)長期有效殺菌?？咕鷦┛梢赃x擇天然抗菌劑、有機抗菌劑和無機抗菌劑。天然抗菌劑安全、無毒、方便，但穩(wěn)定性差、壽命短，使用范圍狹窄，使得其在使用中有很大的限制。有機抗菌劑的使用效果好，合成制備較簡單，品種多，范圍廣，但容易產(chǎn)生抗藥性并且容易導(dǎo)致對人體產(chǎn)生毒副作用，因而它的使用具有局限性。無機抗菌劑在各方面的性能都優(yōu)于前二者，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到了大量使用。實驗證明，無機抗菌劑中的金屬離子從抗菌劑中溶出，可以使生物體中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生變性，從而簡單地實現(xiàn)抗菌的效果。

2.3負(fù)離子功能涂料

負(fù)離子功能涂料［10］是一種先進(jìn)的環(huán)境友好功能材料。負(fù)離子干粉內(nèi)墻涂料性能優(yōu)異，配方獨特，環(huán)境友好，具有森林功能，廣泛適用于學(xué)校、家庭、醫(yī)院、高檔公寓和飲食操作間等環(huán)境的涂裝。隨著人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，對家裝涂料的健康要求也在不斷上升。涂料中的各種有害物質(zhì)，如醛、苯、氨以及重金屬嚴(yán)重污染室內(nèi)環(huán)境，影響人們的身體健康。負(fù)離子功能涂料主要通過電磁場機理，在涂料中添加了一些電、磁性物質(zhì)顆粒，如Fe3O4、電氣石等，在使用過程中持續(xù)產(chǎn)生電磁場，促使空氣中的水分子產(chǎn)生負(fù)離子，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的良好效果。只要涂料沒有脫落，效果就持續(xù)存在，持續(xù)性和有效性優(yōu)于普通的抗菌涂料。

2.4防火安全涂料

防火涂料［11］作為一種功能型材料，對防火阻燃有著重要的作用。防火涂料的研究近年來發(fā)展迅速。防火涂料一般可分為膨脹型和非膨脹型兩種阻燃耐火體系。目前，國內(nèi)應(yīng)用比較多的是聚磷酸銨/三聚氰胺/季戊四醇阻燃耐火體系，該體系在火場中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成阻燃碳層的同時，會產(chǎn)生大量有毒氣體，造成二次污染并對人體產(chǎn)生危害，在火場中容易導(dǎo)致人員傷亡。因此，對于防火涂料的環(huán)保要求主要來源于對阻燃耐火體系中具體物質(zhì)的選擇。國外已經(jīng)開發(fā)出新型無毒并符合國際生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)的涂料配方，并已投入實際應(yīng)用。

2.5防污海洋環(huán)保涂料

海洋防污涂料是一種特種涂料，主要作用是通過漆膜中防污劑的逐步滲出防止海洋生物的污損。但是，早先的防污涂料在抑制海洋生物附著的同時也對海洋環(huán)境造成了二次污染。因此，開發(fā)高效、持久的綠色環(huán)保海洋防污涂料已成為研究的熱點，且已有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。對于海上船舶而言，海洋是一個極為復(fù)雜的環(huán)境，大約有兩千多種海洋污損生物。這些污損生物的附著會使得船底腐蝕污損，摩擦力增大，導(dǎo)致能源浪費。據(jù)統(tǒng)計，海洋生物污損給全球每年約造成300億美元的經(jīng)濟損失。廣泛使用的傳統(tǒng)防污劑效果雖好，但由于含有銅、汞、鋅、錫等重污染物，造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞。因此，既要防止船舶污損，又要防止污染環(huán)境，防污環(huán)保海洋涂料成為當(dāng)前的研究熱點。目前，已經(jīng)商品化的低毒防污涂料主要是無錫自拋光涂料，這種涂料在海水中可以自行拋光，保持船體表面的光滑性和防污性。

3　展望

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對涂料的性能要求將越來越高。盡管當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出各種涂料，但仍然難以完全符合人們對綠色化、功能化、個性化的品質(zhì)要求，仍然有許多性能指標(biāo)問題沒有解決。隨著人們認(rèn)識的不斷提高，科學(xué)技術(shù)手段的不斷完善，綠色功能涂料將得到更大的發(fā)展。

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Characteristics and Application of Green Environmental Protection Coating

ZHANG Qiang， ZHU Hai-long， CHENG Hong
（College of Chemical and Environment Science， Shaanxi Province Key Laboratory of Catalytic Fundamentals & Applications，Shaanxi University of Technology， Hanzhong， Xi’an 723001， China）

The development of the green environmental protection coating， and the sustainable development of green building coatings，were introduced.

green environmental protection； sustainable development； volatile organic compounds （VOC）

TQ 635.55

A

1671-9905（2015）12-0032-03

陜西省教育廳專項科研計劃項目（15JK1161）；陜西理工學(xué)院人才啟動項目（SLGKYQD2-09）；企業(yè)橫向課題（208021237）

張強（1983-），男，陜西人，博士，主要研究方向為有機合成方法學(xué)與光電材料合成。電話：18700645613，E-mail：

zhangqiang22@126.com

2015-10-15