绿色环保涂料的特性与应用

张 强，朱海龙，程 虹

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西省催化基础与应用重点实验室，陕西 汉中 723001）

绿色环保涂料的特性与应用

张 强，朱海龙，程 虹

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西省催化基础与应用重点实验室，陕西 汉中 723001）

介绍了绿色环保涂料以及绿色环保建筑涂料的特性与应用发展。

绿色环保涂料；可持续发展；有机挥发物

传统涂料中含有大量的污染物质，对人体健康以及环境有着很大的威胁，其含有的有机挥发物以及各种重金属离子会对人们的健康造成很大伤害［1-2］。重金属离子主要包括汞、铅和铬，它们具有很大的毒性或致癌作用。涂料中含铜的颜料主要有红丹、锌铬黄、高铜酸等，铜能抑制血红素合成，导致贫血，同时对大脑、小脑和神经造成伤害；铅使得肾功能失调，对小分子吸收产生障碍，还可能导致血管痉挛病变［3-4］。涂料在人们的生活中不可缺少，高涂膜质量、方便施工、节省资源、节省能源和适应环境的绿色环保涂料越来越受到社会的关注并被广泛应用。绿色环保涂料指在符合各自产品标准的前提下，涂料产品的性能、安全指标符合国家环境标志产品技术要求的产品，即在原材料生产、产品制造、再循环以及废料处理等环节对地球环境负荷为最小和有利于人类身心健康的涂料。绿色环保型涂料是一种节约资源和能源，对环境无污染，对人类居住环境有益的健康型节能涂料，它的研究和开发是实现涂料的绿色化、高性能化和高功能化的基本要求。

1　绿色环保涂料的特性

1）环保型涂料具有无毒特性，不会危害人体健康，不污染环境。由于绿色环保涂料是一种无机涂料，其基料直接取于自然界，相比有机涂料，在使用过程中环保型涂料对环境的污染小，大多数是以水为分散介质，对环境和人体健康没有不良影响。

2）环保型涂料具有功能特性。环保涂料的功能性与合成助剂具有重要的关系。目前，助剂市场正朝着多元化、功能化、复合化的方向发展，为绿色环保涂料的功能性发展开拓了广阔的领域。

3）环保型涂料具有天然特性。环保涂料附着力强，柔韧性、防水性能优异，装饰效果极佳，配方中不含有芳烃类、重金属盐、甲醛等有害物质，有机挥发物值低于标准限量值，各项指标均符合国家标准。

2　绿色环保涂料的应用

2.1隔热涂料

隔热涂料［5-8］是指近几年发展起来的一种反射热光型、工期短、见效快的功能性涂料。为了达到良好的建筑物以及装置设备的隔热降温的目的，同时降低能源消耗，减少二氧化碳排放量，近年来，隔热涂料发展迅速。隔热的原理主要有阻隔、反射和辐射型，在实际应用中以反射和辐射型居多。反射型隔热涂料主要通过高反射率涂层来反射太阳光以达到隔热的目的，其材料的选择多种多样，可以是树脂、金属或者金属氧化物等。隔热填充材料的选择对于隔热效果相当重要，一般要求对可见光和近红外光的吸收越少越好，同时对涂料的施工厚度也有一定的要求，如采用水性硅丙树脂、绢云母和空心微珠所制备的涂料，最佳厚度在500μm。辐射性隔热涂料的作用机理是以热发射的形式将吸收的热量辐射出去，达到隔热的效果。辐射性隔热涂料的显著特点是可以在涂层的内外层以相同的速率降温。所以，辐射型涂料的研究有着积极的意义。当前，辐射型材料的选择主 要集中于红外辐射率高的系列金属氧化物。

2.2抗菌涂料

抗菌涂料［9］是可以有效杀死霉菌和其他细菌的功能性涂料。这种杀菌涂料中具有较强杀菌作用的杀菌剂，杀菌剂与涂料中各种成分有机结合以实现长期有效杀菌。抗菌剂可以选择天然抗菌剂、有机抗菌剂和无机抗菌剂。天然抗菌剂安全、无毒、方便，但稳定性差、寿命短，使用范围狭窄，使得其在使用中有很大的限制。有机抗菌剂的使用效果好，合成制备较简单，品种多，范围广，但容易产生抗药性并且容易导致对人体产生毒副作用，因而它的使用具有局限性。无机抗菌剂在各方面的性能都优于前二者，因此在工业生产中得到了大量使用。实验证明，无机抗菌剂中的金属离子从抗菌剂中溶出，可以使生物体中的蛋白质产生变性，从而简单地实现抗菌的效果。

2.3负离子功能涂料

负离子功能涂料［10］是一种先进的环境友好功能材料。负离子干粉内墙涂料性能优异，配方独特，环境友好，具有森林功能，广泛适用于学校、家庭、医院、高档公寓和饮食操作间等环境的涂装。随着人们对生活质量要求的不断提高，对家装涂料的健康要求也在不断上升。涂料中的各种有害物质，如醛、苯、氨以及重金属严重污染室内环境，影响人们的身体健康。负离子功能涂料主要通过电磁场机理，在涂料中添加了一些电、磁性物质颗粒，如Fe3O4、电气石等，在使用过程中持续产生电磁场，促使空气中的水分子产生负离子，达到净化室内空气的良好效果。只要涂料没有脱落，效果就持续存在，持续性和有效性优于普通的抗菌涂料。

2.4防火安全涂料

防火涂料［11］作为一种功能型材料，对防火阻燃有着重要的作用。防火涂料的研究近年来发展迅速。防火涂料一般可分为膨胀型和非膨胀型两种阻燃耐火体系。目前，国内应用比较多的是聚磷酸铵/三聚氰胺/季戊四醇阻燃耐火体系，该体系在火场中发生化学反应形成阻燃碳层的同时，会产生大量有毒气体，造成二次污染并对人体产生危害，在火场中容易导致人员伤亡。因此，对于防火涂料的环保要求主要来源于对阻燃耐火体系中具体物质的选择。国外已经开发出新型无毒并符合国际生态安全标准的涂料配方，并已投入实际应用。

2.5防污海洋环保涂料

海洋防污涂料是一种特种涂料，主要作用是通过漆膜中防污剂的逐步渗出防止海洋生物的污损。但是，早先的防污涂料在抑制海洋生物附着的同时也对海洋环境造成了二次污染。因此，开发高效、持久的绿色环保海洋防污涂料已成为研究的热点，且已有了相当的进展。对于海上船舶而言，海洋是一个极为复杂的环境，大约有两千多种海洋污损生物。这些污损生物的附着会使得船底腐蚀污损，摩擦力增大，导致能源浪费。据统计，海洋生物污损给全球每年约造成300亿美元的经济损失。广泛使用的传统防污剂效果虽好，但由于含有铜、汞、锌、锡等重污染物，造成严重的环境破坏。因此，既要防止船舶污损，又要防止污染环境，防污环保海洋涂料成为当前的研究热点。目前，已经商品化的低毒防污涂料主要是无锡自抛光涂料，这种涂料在海水中可以自行抛光，保持船体表面的光滑性和防污性。

3　展望

随着科学技术的快速发展，人们对涂料的性能要求将越来越高。尽管当前已经开发出各种涂料，但仍然难以完全符合人们对绿色化、功能化、个性化的品质要求，仍然有许多性能指标问题没有解决。随着人们认识的不断提高，科学技术手段的不断完善，绿色功能涂料将得到更大的发展。

［1］ 阿地里江.绿色涂料的现状与发展趋势［J］.企业导报，2011（14）：100-101.

［2］ 介江斌，刘艳华.乳胶漆中VOC含量与室内健康［J］.中国涂料，2004，22（1）：22-34.

［3］ 王贤明，王华进，胡静，等.环保型防火涂料发展现状［J］.涂料工业，2002（12）：48-49.

［4］ 肖新颜，夏正斌，陈焕钦，等.环境友好涂料的研究新进展［J］.化工学报，2003，54（4）：531-537.

［5］ Wu Z， Wang H， Tian X， et al. The effects of polydimethylsiloxane on transparent and hydrophobic waterborne polyurethane coatings containing polydimethylsiloxane［J］.Physical Chemistry Chemical Physics， 2014， 16（14）： 6787-6794.

［6］ 王福才.水性涂料在重卡驾驶室涂装工艺中的应用与对策［J］.涂料技术与文摘，2014，35（5）：25-31.

［7］ Samyn P， Schoukens G， Stanssens D， et al. Hydrophobic waterborne coating for cellulose containing hybrid organic nanoparticle pigments with vegetable oils［J］. Cellulose， 2013，20（5）： 2625-2646.

［8］ Vasilik N J， Tyurin Y N， Kolisnichenko O V， et al. Properties，peculiarities and applications of powder coatings formed by multi-chamber detonation sprayer［J］.Applied Mechanics and Materials， 2014（467）： 179-184.

［9］ Puig M， Cabedo L， Gracenea J J， et al. Adhesion enhancement of powder coatings on galvanised steel by addition of organomodified silica particles［J］.Progress in Organic Coatings， 2014，77（8）： 1309-1315.

［10］ R yu M J， Gang S N， Lim S H. Effect of silica coating on bond strength between a gold alloy and metal bracket bonded with chemically cured resin［J］.The Korean Journal of Orthodontics，2014， 44（3）： 105-112.

［11］ Bakó J， Vecserny é s M， Ujhelyi Z ，et al. Composition and characterization of in situ usable light cured dental drug delivery hydrogel system［J］.Journal of Materials Science：Materials in Medicine， 2013， 24（3）： 659-666.

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

陕西省教育厅专项科研计划项目（15JK1161）；陕西理工学院人才启动项目（SLGKYQD2-09）；企业横向课题（208021237）

张强（1983-），男，陕西人，博士，主要研究方向为有机合成方法学与光电材料合成。电话：18700645613，E-mail：

zhangqiang22@126.com

2015-10-15