氟碳涂料自清洁技术的新型解决方案（修改）

氟碳涂料自清洁技术的新型解决方案

一、前言

氟碳涂料作为具有超耐侯性的多功能涂料，在光泽保持率、耐褪色、防腐蚀性能方面，完全满足客户的使用要求，但在涂层的长期装饰性方面，常用氟碳涂料品种还没能达到一个很高的水平，氟碳涂料在经过一段时间的使用后，会产生雨痕污染（如下图所示）。在实际的应用过程中，其实氟碳涂料具有较低的表面

能，相对于其他涂料品种而言，不易受到污染，即使污染污染物在涂层表面也粘接不牢，很容易被轻易除去。但在长期使用条件下涂膜的低表面能并不能很好的防止雨痕的发生。相反随着污渍的不断堆积，涂膜原有的装饰效果会变差，失去原来鲜艳的色彩，变黑变灰，形成各种条状的黑色、黄色斑痕，如不人工清洗，会逐渐失去装饰性。因此，氟碳涂料具有易清洁性，而不是自清洁性。

因此，开发一种能在长期条件下（5-10年），不需要人工清洗而能自己维持良好清洁状态要求的自清洁涂层，就像已有的自清洁石材、陶瓷和玻璃一样，是超耐侯涂料的开发方向。

二、已有涂层的耐污染机理

涂料耐粘污性的原理是很多的，大都涉及到涂料本身的性质，如漆膜的表面能、亲水/亲油特性、平整度、表面硬度、玻璃化温度等。

1、基于低表面能憎水特性的耐粘污机理

如果漆膜的表面能低于污染物，理论上污染物就很难稳定吸附在漆膜表面，该原理在耐粘污涂料如氟碳涂料、有机硅涂料、氟硅涂料、荷叶效应涂料等得到很好的应用。

1.1氟碳涂料

有机氟高聚物的表面张力是高聚物中最低的，纯有机氟树脂如聚四氟乙烯（PTFE）的低表面能性质早已为人熟知。近年来在建筑涂料、防腐蚀涂料方面逐渐广泛应用的氟碳涂料，也是一种有机氟改性的聚氨酯的双组分交联型涂料。许多氟碳涂料生产厂家在对产品进行宣传时，均称其产品具有憎水性能和优异的耐沾污性。但实践证明，通常的氟碳涂料，无论是进口的还是国产的，其涂层在曝晒1年以后，其耐沾污性均有明显的下降，且污渍不易清除。

1.2有机硅耐沾污涂料

它的表面自由能稍高于氟树脂涂料，但比氟树脂便宜得多，因而其应用也十分广泛。目前我国市场上有耐沾污性的建筑涂料大多是以改性有机硅树脂为憎水添加剂的涂料。国外也有很多以有机硅为低表面能成分的耐沾污涂料，如德国某公司的防涂鸦系列树脂501等是丙烯酸改性有机硅树脂，它与异氰酸酯组分反应固化成膜后，得到耐沾污性很强的涂料，己在国外交通运输行业大量应用。

加入低表面能小分子使有机硅涂料的耐沾污能力得到提高，已经得到公认。但这种涂料的耐沾污性随着时间的推移，由于低表面能小分子的流失而迅速降低，甚至丧失。

1.3氟硅耐沾污涂料

它是科学家在研究有机硅、有机氟低表面能涂料的过程结合两者优点而得到的一种新型的低表面能涂料―以氟改性硅树脂为基料的低表面能涂料，以硅氧链为王链，侧链中含有一定的-CF3基团，该基团由于其极大的表面活性严格取间于表面，从而使表面具有明显的低表面能性质。但衡峰公司经过多年的研究发现，利用低表面能原理用于降低户外污染，特别是利用加入有机硅的方法，效果不是很理想。虽然这样的低表面能涂层进行测试时效果很好，但在实际的墙面上，由于产生严重的雨痕污染而性能不佳。

1.4荷叶效应涂料

德国ispo公司利用“荷叶效应”生产的有机硅涂料―露珠仙，其原理是当水挥发后，不溶性的蜡填满表层乳胶漆之间的空隙，在涂料表层形成一种薄膜，这层薄膜使水在上面成水珠自动落下，达到疏水耐沾污的目的。而在氟碳涂料表面，在不影响涂层光泽前提下。荷叶效应还没能很好的实现。

2 、基于亲水性表面的耐粘污涂料

日本科学家多年经过研究发现，污染物分为亲水性和亲油性两种。雨痕大多是由于亲油性污渍的堆积造成的；而砂土等亲水性污染物本身有随着雨水流走的倾向。目前我国城市中污染物的主要成分是油烟、煤烟等亲油性物质，它们在亲水化表面会由于附着不牢固，在受到雨水冲刷时，也很容易的被水冲走。这就是所谓的“卷缩上升机理”。以往铝幕墙、铝塑板的雨迹污渍特别明显，其原因是由于其憎水性涂膜表面有疏水性（亲油性），雨水被排斥，不能均匀流下，形成叶脉状纹路而产生雨痕。日本的开发人员采用功能性的含硅助剂，它能够在形成涂膜后与涂膜树脂产生分层现象，向表面迁移，富集在涂膜表面，并在雨水的作用下发生水解形成高度亲水的硅醇基化合物，使漆膜具有很高的亲水性，从而防止污染物的附着。

3、基于“漆膜微粉化”的耐粘污涂料

某些涂料中加入特种树脂，会随着时间的推移，在阳光的照耀下，表面逐渐慢慢粉化剥落，一直保持涂层外表面的新鲜，污染物也随之一起剥落，历久如新。这种涂料的耐粘污性效果良好，只需定期重涂。而氟碳涂料由于是以耐久性见长，采用微粉化机理来实现自清洁是不可取的。

4、基于提高树脂玻璃化温度

在我国夏季，外墙漆膜的温度可达六七十度，国内主要的外墙涂层的成膜基料—— 乳液聚合物是热塑性的，其玻璃化转变温度（Tg）一般为20℃左右，所以一年中有相当长的时间涂膜使用温度处于Tg以上，涂层受热变软发粘而沾灰，或是涂层受雨水浸泡而软化，软化后的聚合物容易沾附空气中的污染物。使用高交联度的氟碳涂料，可以得到Tg高的氟碳涂料，不会发粘而沾灰。但在实际工程中，我们发现，这一方法对氟碳涂料效果不好。我们曾经制作了交联度极高的涂层，它在进行测试时性能优异，但在实际外墙上，雨痕依然严重。高Tg只能减少灰尘的污染，但不能减少油性污染物的污染。

5 基于纳米二氧化钛材料特性的耐粘污涂料

采用纳米二氧化钛材料改性的涂料，其耐粘污性的主要机理表现在两个方面：一是二氧化钛本身的光催化降解作用，在光照下纳米二氧化钛不断分解聚集于涂料表面的有机物，使吸附的污渍失去和涂料的“粘合作用”；其二是纳米二氧化钛的加入，可以产生亲水性表面，隔绝油性污染物，减轻雨痕污染。目前，

有韩国与日本的企业在国内推广以纳米无机无机陶瓷为主成膜物的双组份陶瓷涂料，并宣称具有自清洁性。于是我们将具有光催化功能的纳米氧化物加入涂膜中，进行了为期1年的户外曝晒实践，结果如下：纳米氧化物的加入，使涂膜表面迅速的亲水化，因此自清洁性非常优异。但有个严重的问题就是氟树脂也很快被分解而粉化。由于二氧化钛同样对于漆膜中树脂的降解有作用，对涂料的使用寿命有影响。因此，直接在有机物中加入光催化氧化物是要非常小心的，加入的品种和加入量需要仔细的研究与实践。同时，市场上还有一些公司直接在已有有机涂层表面薄薄地喷涂一层光催化氧化物。但由于光催化剂与涂层的附着力不是很好，该工艺的长期可靠性还有待证实。

以上涂层的自清洁技术技术有的已有应用实例，各有优缺点，但却不能在不改变原有涂膜特性的情况下达到长期装饰防腐目的。

三、衡峰的开发方案。

基于涂层的自清洁涂料的优缺点，衡峰公司于今年年初开发了一种真正意义上的新型自清洁涂料配套体系，在高耐候涂料的应用上又向前迈了一步。

它的基本原理是采用复合涂层结构，如图：

NC-H800清漆 NC-H805清漆

说明：

底漆：提供对各种基材的附着力 面漆：提供装饰效果，耐侯性 清漆800：连接面漆和自清洁清漆 清漆805：提供耐侯性、自清洁能力

1、在涂料的最外层采用纳米无机陶瓷材料作为成膜物，并在其中加入高活

性的纳米氧化物。利用纳米二氧化钛的光催化作用，在光照下分解吸附于涂层上的有机物，这种涂层本身的亲水性很强，可以最大程度上解决雨痕问题。这样既解决了涂料的耐久问题，又可使涂层表面的自清洁特性得以最大程度的发挥，而不会造成涂层自身的粉化，失光。

2、涂料的有色面漆采用我公司FC-S300A氟碳涂料做为中间层，发挥氟碳涂料的高装饰性，这样就很简单地解决了纳米无机陶瓷涂料的调色局限性问题。

3、利用中温固化FC-S300A涂料为底和面，采用湿碰湿涂装工艺，施工工艺简单，现有涂装厂用纳米陶瓷涂料作为罩光漆，不用改变生产工艺就能生产具有自清洁性的铝幕墙板材和型材。这实际上是我国高层建筑幕墙自清洁技术的一次飞跃。

4、复合涂层基本性能 项目 耐溶剂MEK 铅笔硬度 冲击 附着力 光泽 沸水2h 结果 大于200 ≥4H 50 0级 中光 通过

（附图 经自然条件曝晒6个月后可以看出涂层有明显的自清洁效果）

5、结论 1）、复合涂层的自清洁技术方法是目前我们以为最具有推广应用潜力的新方法，特别是

对幕墙和型材行业。 2）、由于纳米陶瓷涂料必须高温烘烤才能成膜，目前，还不能应用于常温系统。因此，

我们下一步的方向是开发可常温固化的复合自洁涂层系统。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nz1f.html