易清洁涂料应用于城市建筑的研究

桂志伟，张辰盛，李 臻〔.上海汇绿电子商务有限公司，上海 0048；.上海城建城市运营（集团）有限公司，上海 000；.上海住总建科化学建材有限公司，上海 08〕

在市政领域，诸如高架、隧道、道路防撞墙等，作为城市出行的第一风景线，其清洁度对市民有很深的印象。在市政基础设施运维过程中，自然环境的污染物，酸雨、粉尘颗粒等是影响其表面清洁度的一大污染源；另一方面，司机及乘客口吐的痰渍、口香糖，因为交通事故而蹭到的轮胎印等等，都是成为日常养护公司的一大清理痛点。寻求借助一种涂装材料，在外界自然环境下实现自我清洁或更易被清洁，成为养护公司的一大诉求。本文在该诉求的基础上，对市场上易清洁效果较好的涂装材料开展了实验室测试和实际工况测试。

1 涂料易清洁性验证

1.1 方案设计

在商品混凝土生产的实验室中，成型一批强度等级为 C 40边长为 100 mm 的立方体试块，在标准养护室中养护 28 d，后移至室外干燥 7 d，后进行涂装作业。利用油性笔涂鸦、铲除环氧胶、以及机油＋粉煤灰的作为污染源，以 15 d 作为清洁间隙，以污染物的可清洁面积作为衡量涂料的易清洁性能。

1.1.1 耐油性笔涂鸦

油性笔写字，统一为“清洁”字样，看油性笔的痕迹的粗细。写字后放置 15 d，分别用干毛巾擦拭，看能否擦拭干净，并计算擦拭的百分比。擦拭的部分再用油性笔写字，重复操作，验证涂层的耐擦拭性能和长久性。

1.1.2 环氧胶铲除试块平放，滴 9～10 滴环氧胶在涂层表面，后立放，让环氧胶流挂。放置 15 d，用铲刀铲，看能否轻易铲除，并计算可铲除的百分比。重复操作，验证耐用性。

1.1.3 机油＋粉煤灰环境

用毛笔，蘸废机油，统一写“机油”字样，看机油的分散性—验证涂层的疏油效果。写字后，放置 1 d。第二天用粉煤灰人为淋灰，于粉尘处放置 15 d 后，后用湿毛巾擦拭，拍照残留的机油和粉煤灰的痕迹。重复操作，验证耐久性。

1.1.4 涂装材料选择

经文献调研，具有自清洁功能的涂料为“荷叶效应”的F-Si 杂化涂料、自粉化涂料和光催化涂料。 F-Si 杂化涂料，形成疏水（或超疏水）的结构，通过水珠的滚动，带走污染物，但超疏水结构生产制造成本高、产品效果难以保证；疏水结构也具有明显的“荷叶效应”，且生产难度小，虽然达不到自清洁的水准，但借助外界的人为作用力，如高压水枪、毛巾擦拭等，可以实现污染物的轻松去除。自粉化涂料以不断牺牲涂层自身来达到自清洁效果，涂装时涂层厚度较厚，且粉化的涂层影响美观。光催化涂料在太阳光中紫外线的作用下，通过电子跃迁，形成的能量差来实现对外界污染物的清洁，但清理时间周期长，对无光线的隧道内部，则无发挥的空间。综合考虑三者的优缺点，“荷叶效应”的疏水涂料更加符合后期维养的易清洁需求。

参与易清洁性小试验的材料方案如表 1 所示，参与此次试验的材料为：自洁防污漆、耐沾污罩光漆、PPG 聚氨酯面漆，其中 FSi-A 和 FSi-B 均属于氟、硅杂化的聚氨酯涂料。

表1 参与易清洁性试验的材料方案

2 试验结果

2.1 耐油性笔涂鸦

各涂装体系涂鸦及 15 d 擦拭结果如图 1 所示。

图1 油性笔擦拭试验前后对比结果

油性笔在 FSi-B 的涂装体系上涂鸦时，字迹呈不连续状，油墨有明显的聚集效应，使用干抹布擦拭时稍微用力就能擦得很干净。其他三者，油性笔的字迹连续，无聚集的效应。且 FSi-A 用重力气才能擦拭局部字迹，KB 和 PPG 无法擦拭。

2.2 环氧胶铲除

各涂装体系滴环氧胶及 15 d 铲除结果如图 2 所示。

图2 环氧胶铲除试验前后对比结果

环氧胶在 FSi-B 的涂装体系上干燥后 15 d，使用铲刀铲除时稍微用力就能整块铲除。其他三者，无法铲动，尤其是 KB，在无涂装保护的情况下，环氧胶向混凝土试块内部渗透。

2.3 机油＋粉煤灰

各涂装体系在机油＋粉煤灰环境下 15 d 后的擦拭结果如图 3 所示。

图3 机油＋粉煤灰试验前后对比结果

机油在 FSi-A 和 FSi-B 的涂装体系上书写时，机油有明显的聚集，15 d 后湿抹布可完全擦除。PPG 体系则有向涂料内部渗透的痕迹，而 KB 在无涂装保护的情况下，全部向混凝土试块内部渗透。

2.4 重复性试验结果

在 2.1、2.2、2.3 的基础上，进行一次重复性试验，得到的试验结果如表 2 所示。

由表 2 中可知，FSi-B 体系在耐油性涂鸦、环氧胶铲除以及抵抗机油渗透等方面，都表现最佳，后期的重复性试验也进一步验证了这一结论。对于重复性试验中，性能下降方面，主要考虑擦拭的毛巾对漆膜产生了损害。

表2 试验结果汇总

3 实际工程案例应用

上述试验的试验结果筛选出易清洁性能最佳的易清洁涂料，但实际应用效果还需要检验。为此，试验团队在上海市某广场混凝土长凳以及某路段地道防撞墙进行了示范应用。

3.1 某广场混凝土长凳

某广场的和平鸽在进食以后，经常停留在在树枝上小憩，每天鸽子粪都会堆积在混凝土的长凳上。因为鸽粪难以清洗，原先的混凝土长凳外涂装已经有很多破损。对破损严重的混凝土长凳进行易清洁涂装，总施工时间 8 d，长度为64 m，面积约 65 m2。

施工后 3 个月，对易清洁涂料的易清洁性进行回访。负责该区域的保洁人员表示，易清洁涂装后，鸽子粪仅通过高压水枪可以迅速清理干净，非常省力。

3.2 某路段地道防撞墙

广场的污染源与市政工况有很大的差别，为此，试验团队选择了上海市某路段地道的防撞墙进行了试验段涂装。

施工后 3 个月，对易清洁涂料的易清洁性进行效果回访。负责该通道定期清洁的维护人员表示，易清洁涂装后，高压水枪走一遍，就可以清扫上面的污渍，非常省时、省力。

4 结 语

因为实际工况较为复杂，影响因素很多，很难在实验室营造市政的污染工况。本论文通过油性笔涂鸦、铲除环氧胶以及机油＋粉煤灰等手段，进行模拟，筛选出具有疏水、疏油特征的氟、硅杂化易清洁涂料。后期在某广场的混凝土长凳鸽子粪堆积严重区域和某路段地道防撞墙的实际市政工况下，验证了其实际的易清洁使用效果。但目前该涂料的光泽度太高的问题影响了其后期的使用范围，在实际使用过程中仍需要想办法进行解决。