鄒琳琳, 周立霞, 商麗艷, 李 萍, 楊雙春

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

涂料是覆涂于物體表面具有保護(hù)裝飾性能的一類液體或固體材料的總稱。按功能可分為裝飾涂料、防腐涂料、導(dǎo)電涂料、防銹涂料、耐高溫涂料、示溫涂料、隔熱涂料、防火涂料、防水涂料等。隨著涂料應(yīng)用對(duì)象和環(huán)境的多樣化，一些只具有常見功能的涂料已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展與生活的需要，在涂料原有性能不改變的基礎(chǔ)上，賦予涂料更佳豐富和有針對(duì)性的功能已經(jīng)成為工業(yè)建筑領(lǐng)域亟待解決的問題。一些具有特殊功能的涂料在這種情況逐漸進(jìn)入人們的視野，并在一些學(xué)者的不斷研究和創(chuàng)新之下具備了在特殊領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用的潛力。

1 耐指紋涂料

近年來隨著消費(fèi)者對(duì)金屬制品外觀美感要求的逐漸提升，耐指紋性成為很多制造商追逐的焦點(diǎn)，耐指紋涂料在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。這種特殊功能的涂料一般覆涂在卷鋼類金屬鋼板（如鍍鋅板）上，并廣泛應(yīng)用于家電，電子，建筑行業(yè)。

傳統(tǒng)型的耐指紋處理方法是向有機(jī)涂層板中添加鉻酸鹽，使鍍鋅鋼板表面形成可以隔絕外界的水分和空氣的致密氧化膜，在形成氧化膜的基礎(chǔ)上覆涂一層有機(jī)樹脂膜，使電鍍鋅板具有良好的耐指紋性及耐腐蝕性[1]。然而，隨著環(huán)境友好化學(xué)與綠色化工發(fā)展理念的提出，六價(jià)鉻化合物的劇毒性和強(qiáng)致癌性不符合這一發(fā)展要求，在生產(chǎn)要求不斷提高的今天，我國(guó)耐指紋涂料技術(shù)仍比較落后，所生產(chǎn)出的耐指紋材料難以滿足家電制造等企業(yè)對(duì)于材料的耐指紋性、耐蝕性及環(huán)保方面的要求，目前國(guó)內(nèi)的耐指紋涂料大多依賴與進(jìn)口，為改變這一現(xiàn)狀，我國(guó)學(xué)者對(duì)耐指紋涂料做出了積極嘗試。

孫稽[2]研制開發(fā)了一種不含六價(jià)鉻的環(huán)保型耐指紋涂料，這種新型涂料以水性丙烯酸，復(fù)合水性有機(jī)硅，水性聚氨酯為主要組分，并與非重金屬無機(jī)鹽復(fù)合。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，當(dāng)水性丙烯酸:復(fù)合水性有機(jī)硅:水性聚氨酯=3:6:1，膜重=1.2 g/m2，烘干溫度=120 ℃時(shí)，該新型耐指紋涂料處理鍍鋅板的綜合性能最佳。將該環(huán)保型耐指紋涂料的性能與日本SONY公司研制的耐指紋涂料相比較，結(jié)果證明，環(huán)保型耐指紋涂料的耐蝕性、耐指紋性、導(dǎo)電性、耐黑邊性等性能都與SONY公司的耐指紋涂料相當(dāng)，且耐汗性與耐堿性得到明顯提高，表現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值。

鄒忠利[3]研制了一種釩酸鹽復(fù)合耐指紋涂料，采用釩酸鹽復(fù)合有機(jī)樹脂構(gòu)成耐指紋涂層體系，通過試驗(yàn)分析，最終確定復(fù)合涂料的成膜劑、氧化劑、阻隔劑、界面改性劑、酸度調(diào)節(jié)劑分別為水性丙烯酸、釩酸鹽和L-抗壞血酸，納米SiO2、硅烷偶聯(lián)劑KH56和磷酸。通過對(duì)復(fù)合有機(jī)樹脂涂層的性能考察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，自制的釩酸鹽復(fù)合有機(jī)樹脂涂料漆膜外觀良好，且的耐蝕性優(yōu)于同類商品，是值得推廣得新型無鉻耐指紋涂料。

目前，雖然我國(guó)已經(jīng)有學(xué)者嘗試自行研制環(huán)保型的耐指紋涂料，但是，仍主要停留在實(shí)驗(yàn)探究階段，無法改變我國(guó)耐指紋涂料大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，如何將耐指紋涂料從實(shí)驗(yàn)階段過渡到工業(yè)生產(chǎn)階段是當(dāng)前亟待解決的問題。

2 紅外輻射節(jié)能涂料

紅外輻射涂料是一種耐高溫、強(qiáng)輻射率、耐蝕性和高耐磨性的特殊性節(jié)能涂料，這種涂料常應(yīng)用在窯爐內(nèi)壁上，通過涂料紅外輻射能力，改善爐內(nèi)溫度的均衡性，使燃料燃燒更充分。紅外輻射涂料能增加基體表面黑度，增強(qiáng)基體表面吸收熱源熱量后的輻射傳熱，并能將熱源發(fā)出的間斷式波譜轉(zhuǎn)變成連續(xù)波譜，從而促進(jìn)被加熱物體吸收熱量，達(dá)到增加熱效率，減少能耗、節(jié)約能源的效果[4]。

甄強(qiáng)等[5]自制了一種新型紅外輻射節(jié)能涂料，其中主體成分為 SiO2、Fe2O3、Cr2O3、MnO2構(gòu)成的SiO2-Fe2O3-Cr2O3-MnO2體系。理化性質(zhì)分析與微觀結(jié)構(gòu)表征實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該涂料的全波段紅外輻射率很高，主要成膜物質(zhì)的粒徑大約為2 μm時(shí)，涂料擁有的最高全波段紅外輻射率為0.93。當(dāng)涂料的最高使用溫度＞1 400 ℃時(shí)，抗熱震性能最好。筆者也對(duì)涂料的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明，當(dāng)該涂料應(yīng)用于燃?xì)馑笫礁稍锔G時(shí)，能耗降低大約15%，并在覆涂一年后仍具有優(yōu)良的耐候性和較高的輻射率。

趙立英[6]等以硅酸鹽和紅外陶瓷粉料（過渡金屬氧化物形成的尖晶石結(jié)構(gòu)）為主要成分自行研制了一種紅外輻射節(jié)能涂料。表征分析與紅外測(cè)試結(jié)果表明，該涂料涂膜的紅外輻射性能優(yōu)異，全波段輻射率＞ 0.90。實(shí)驗(yàn)將這種紅外輻射節(jié)能涂料應(yīng)用在一種耐火材料表面，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件在 600 ℃左右時(shí)，耐火材料的蓄熱量升高 5%，改變實(shí)驗(yàn)溫度為1 200℃時(shí)，蓄熱量升高 21%。將該節(jié)能涂料應(yīng)用在不銹鋼容器上，實(shí)驗(yàn)測(cè)得覆涂該節(jié)能涂料后此容器的能量耗損大約可降低28%，且換熱效果明顯增強(qiáng)。

另外，也有學(xué)者對(duì)覆涂節(jié)能涂料后的加熱爐的熱效率進(jìn)行對(duì)比研究，如王佑鋒[7]在熱爐吸熱管表面噴涂FHc-ABIII新型紅外節(jié)能涂料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加熱爐熱效率提高 4%，節(jié)能效果良好。慕希豹[8]在加熱爐上應(yīng)用LH-W-3耐高溫紅外輻射涂料后,熱效率提高超過1.0%。

3 防霧涂料

防霧涂料是一種可以阻止霧氣產(chǎn)生的特殊功能性涂料。在建筑裝飾和器具防護(hù)等方面應(yīng)用廣泛。防霧涂料的防霧原理常分為（超）親水和（超）疏水兩種。前者利用親水材料的高表面能氫鍵或離子鍵，使水滴薄膜化，達(dá)到防霧效果。后者利用疏水材料里含有的大量低表面能原子基團(tuán)（如，硅、氟等），降低材料的表面能，疏水材料對(duì)水的接觸角較大，使水滴滑落，從而達(dá)到防霧效果[9]。

李煥[10]等研制了一種具有高效防霧功能的涂料。這種涂料以親水性單體D和丙烯酸酯類單體為主要成分，合成的丙烯酸酯防霧樹脂再與氨基樹脂進(jìn)行固化而成。在進(jìn)行防霧樹脂成分分析實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn), 當(dāng)單體 D的用量達(dá)到 9%時(shí)，羥基含量在2%~2.5%時(shí)，樹脂的綜合性能、黏度、防霧性均達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平，且具有很好的耐水性和耐老化性，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品使用。引發(fā)劑BPO的加入在一定程度上也對(duì)該防霧涂料性能的優(yōu)化起促進(jìn)作用，BPO的用量在0.6%左右時(shí)，優(yōu)化作用最為明顯。

為了解決透明光學(xué)材料的霧化與結(jié)露問題，方峰[11]研制開發(fā)了一種以光敏性親水丙烯酸樹脂為主體，以親水性單體、含氟低聚物等為輔助成分的紫外光固化防霧涂料。在探究涂料成分配比的過程中發(fā)現(xiàn)，丙烯酸在親水單體中親水性、防霧性最好，但是，當(dāng)親水單體的含量超過60%時(shí)，涂料耐水性能變差。涂料中少量摻雜活性含氟低聚物(<0.05%)也具有防霧、改善油與涂膜的接觸角的性能。但當(dāng)含氟低聚物的摻雜比例＞2%后，涂料喪失了防霧的功能。

劉宣國(guó)[12]等也制備了一種新型親水聚丙烯酸醋樹脂防霧涂料。性能測(cè)試結(jié)果表明, 該涂料的防霧性能、透明性能、抗擦傷性能良好。

4 可剝離涂料

可剝離涂料是一種方便涂覆、容易成片剝離的臨時(shí)性建筑防護(hù)涂料。近年來，可剝離涂料廣泛用于裝修施工過程中對(duì)完工建筑項(xiàng)目的臨時(shí)保護(hù)，以及對(duì)較精密的金屬工件、器件等的保護(hù)。這就要求涂料的涂膜應(yīng)具有一定耐腐蝕性和可剝離性。可剝離涂料的作用機(jī)理是在基材表面形成連續(xù)封閉的膜，以防止物理損傷和化學(xué)腐蝕，涂膜中的黏性物質(zhì)、化學(xué)鍵合力、表面吸附力均可作用在污染物上，使污染物被粘附，最終被涂膜帶走[13]。

張興虎[14]等自制了一種聚氨酯可剝離涂料。該涂料的成膜物質(zhì)為PU D8625、Bayhydrol PR240 （聚氨酯分散體的混合溶液），填料為R960。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)光穩(wěn)定劑的加入量為0.5%時(shí)，涂料涂膜具有較好的耐老化性，此時(shí)的抗變色性能和防污性能也較好。R960填料的加入，明顯增強(qiáng)了涂膜的拉伸強(qiáng)度但卻在一定程度上降低了斷裂伸長(zhǎng)率。為了得到最佳的可剝離性，實(shí)驗(yàn)確定填料的加入量應(yīng)為8%，此時(shí)涂膜的平均拉伸強(qiáng)度為7.61 MPa，平均斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到 123.53%，具有良好的可剝離性及去污效果。

劉宏宇[15]等以聚氨酯乳液為基體，以納米碳酸鈣為填料，制備出一種新型水性可剝離防護(hù)涂料。性能測(cè)試表明，為得到較好的可剝離性能，納米碳酸鈣的加入量應(yīng)為 2%，涂膜厚度應(yīng)為 0.13~0.14 mm，此時(shí)測(cè)定涂層平均拉伸強(qiáng)度=9.51 MPa，平均斷裂伸長(zhǎng)率=274.54%，將涂料覆涂放置7 d后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本不發(fā)生變化，因此，該可剝離涂料可用作設(shè)備的封存防護(hù)。

武德濤[16]研制開發(fā)了一種以水性氟碳和水性丙烯酸乳液為主要成膜物質(zhì)的可剝離涂料，性能測(cè)試結(jié)果表明，該涂料的韌性和強(qiáng)度均較好，涂膜的斷裂伸長(zhǎng)率＞100%，伸長(zhǎng)強(qiáng)度＞6 MPa，由于涂層成膜物質(zhì)中氟碳樹脂的耐老化性能，在人工加速老化下，成膜物質(zhì)也不會(huì)受到破壞，從而保持了可剝離涂料的剝離性能。

周詩彪等[17]研制開發(fā)了一種熱熔型可剝離涂料，該涂料的主要成膜物質(zhì)為三嵌段共聚物(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)及一些輔助性能的基料。實(shí)驗(yàn)對(duì)可剝離涂料的影響因素進(jìn)行了探究，其中包括超細(xì)SiO2、活性 CaCO3以及流平劑三者的用量，探討了超細(xì)二氧化硅、活性碳酸鈣、流平劑用量對(duì)可剝離涂料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:最佳的超細(xì)二氧化硅摻雜比例為 13.0%、活性碳酸鈣摻雜比例為10.0%、流平劑的摻雜比例為1.0%,在這種摻雜條件下對(duì)涂膜的性能進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，此時(shí)涂膜的耐腐蝕性和耐候性均較好，涂膜的抗張強(qiáng)度=7.5 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率=410%,剝離強(qiáng)度=13 kN·m-1,涂膜邵氏硬度=21。

5 降解甲醛功能涂料

在涂料降解甲醛過程中起主要作用的是一些具有光催化性能，可降解復(fù)雜有機(jī)物的物質(zhì)。目前研究最廣泛的是TiO2。半導(dǎo)體TiO2是一種光催化性能優(yōu)異的材料，可將許多很難降解的有機(jī)污染物降解為無機(jī)小分子的CO2、H2O 等[18]，并且不造成二次污染，因而在科技工業(yè)發(fā)展中有非常廣泛的應(yīng)用前景。

耿啟金[19]對(duì)納米生態(tài)建筑涂料光催化降解甲醛進(jìn)行了研究，結(jié)果表明, 銳鈦型納米TiO2光催化降解甲醛的活性較高, 實(shí)驗(yàn) 1 h后甲醛的降解量為70%左右。該納米生態(tài)建筑涂料對(duì)甲醛的光催化降解反應(yīng)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)速率規(guī)律,半衰期為 21 min,同時(shí)甲醛降解率受到光催化材料用量、催化劑晶型和甲醛的吸附量等因素影響。

韓飛[20]對(duì)二氧化鈦光催化涂料降解甲醛進(jìn)行了研究。并對(duì)金紅石型二氧化鈦、銳鈦礦型二氧化鈦和 F摻雜銳鈦礦型二氧化鈦進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銳鈦礦型二氧化鈦相較于金紅石型二氧化鈦光催化性能更好。對(duì)F原子摻雜銳鈦礦型 TiO2后的電子結(jié)構(gòu)研究表明，TiO2的帶隙較寬而使得對(duì)太陽光的利用率較低，另外激發(fā)后的電子與空穴的耦合速度很快，使得 TiO2的催化效率較低，F(xiàn)摻雜銳鈦礦型二氧化鈦可以使 TiO2在太陽光下進(jìn)行吸附降解甲醛反應(yīng)，極大的提高光催化效率。

王海濤[21]研制開發(fā)了一種降解室內(nèi)甲醛氣體的Ce-TiO2光催化涂料。并采用 3 次指數(shù)平滑法對(duì)涂料降解甲醛的效果進(jìn)行研究模型預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明: Ce-TiO2光催化涂料對(duì)甲醛氣體的降解效果達(dá)到82.9%; 模型預(yù)測(cè)的平均絕對(duì)誤差為 0.000 75 mg/m3，平均相對(duì)誤差為0.006 80。

6 結(jié) 語

隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)涂料的要求也越來越高，在一些特殊環(huán)境下常需要具有新型功能的特殊涂料，本文所談到的耐指紋涂料、紅外輻射節(jié)能涂料、防霧涂料、可剝離涂料、降解甲醛涂料就是新近涌現(xiàn)出的新型功能涂料的代表。目前，我國(guó)對(duì)于這一類涂料的研發(fā)技術(shù)還較為落后，大部分的功能性涂料產(chǎn)品仍主要依賴于進(jìn)口，因此，加大新型涂料的研發(fā)和生產(chǎn)力度，滿足功能性涂料逐漸增大的市場(chǎng)需求，是目前亟待解決的問題。

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