建筑涂料的多功能化是提高產品質量、拓展服務功能和營造新的消費理念的必然要求,也反映了社會和消費者對產品功能的更高需求。如外墻涂料提高耐候性級別、附加自清潔作用,內墻涂料附加環境保護和健康保健功能等。
建筑涂料是由有機和無機多種組分復合的產品,其多功能化和降低成本可通過改造并復合無機組分等各種途徑來實現。非金屬礦及深加工產品在建筑涂料中的應用已很普遍,如高嶺土、碳酸鈣、滑石、膨潤土、云母等。
近幾年來,國內外的部分建筑涂料生產廠商及研究機構已開始著手研究利用非金屬礦及深加工產品功能性來改善或賦予建筑涂料新的功能,這一領域已成為建筑涂料產業的一個新的熱點。
功能性非金屬礦產品因其化學組成、成礦條件、結晶結構、晶層構造的差異,其技術物理化學特性均有所不同,通過深加工處理,其局部結構、表面化學性能、表面電性能等發生改變,功能性更明顯。
1、吸附類非金屬功能性礦物
吸附類非金屬礦物如膨潤土、凹凸棒土、沸石等,同屬層狀或架狀含水鋁硅酸鹽,具有獨特的內部結構和晶體化學性質,從而具有強吸附性、膨潤性、懸浮性、陽離子交換性、觸變性等,其深加工產品為有機膨潤土。改性凹凸棒土等,在建筑涂料可作增稠劑、防沉劑。
目前,也有建筑涂料生產廠家利用它們具有層間水在弱電解作用下產生羥基負離子(H3O2-)的特點來生產負離子環保保健型內墻建筑涂料,研究資料表明,其對NH3、甲醛等揮發物的吸附去除率可達到90%以上。
2、片狀非金屬功能材料
白云母、絹云母、滑石片巖等具有片狀結構,易解理,一般外表呈絲絹光澤,片狀非金屬礦物可以經磨剝劈成極簿的薄片(片徑厚1-100nm),所以也有人將片狀礦物的超細產品歸類為二維納米材料范疇,所以片狀礦物的超細磨剝產品又稱為廣義納米材料。
白云母、絹云母等產品在建筑外墻涂料中的應用,除了改善涂層的機械性能,又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能、防止龜裂、延遲粉化,同時顏料粒子容易進入片狀礦物的晶格層,可保持涂料顏色長久不褪色。
眾所周所,太陽光中的紫外線是造成涂料老化、功能減弱的根本原因,超細簿片狀礦物因為具有晶體偏光效應和層間結晶水的光干涉效應,對紫外線、紅外線起到強烈的吸收和反射作用,從而有效地保護了外墻涂料中的涂層和顏料。
3、納米化非金屬礦功能材料
非金屬礦納米材料一般采用合化成法加工制備,或將具有納米結構的非金屬礦進行粉體化加工,如納米碳酸鈣、納米二氧化硅、蒙脫石凝膠等,因為該類礦物的納米結構,使得它們在建筑涂料中的應用,賦予建筑涂料許多新的功能。
在納米改性高耐候性外墻涂料中,因量子尺寸效應和表面效應,納米顆粒材料呈現對吸收光譜和熒光光譜的藍移和對紫外線的強烈吸收和反射特性;礦物質二維納米薄片材料還同時具有晶體偏光效應、結構排列的有序性和層間結晶水對光的干涉效應等,從而強化了吸收紫外線的能力并呈現新的特點。
當納米顆粒與樹脂或顏料進行復合并在涂料中分別形成復合體后,原本作用在樹脂和顏料上的紫外光能量被納米材料吸收和反射,因此起到了對外墻涂料漆膜和顏料的保護作用。
4、無機抗菌材料
納米組裝無機抗菌劑通過緩釋抗菌組分,并借助抗菌組分對細菌中酶蛋白的活性基團的破壞而發揮抗菌作用。
納米組裝無機抗菌劑為固體粉末,將其作為添加劑,并與涂料的加工工藝復合,可制備出無機抗菌涂料。納米組裝無機抗菌劑的納米孔載體可以是人工合成的介孔材料,也可是天然的多孔材料。如沸石、凹凸棒等具有加工容易、成本低廉等特點。
作為無機抗菌劑來制備抗菌涂料,非金屬礦無機抗菌劑通過利用緩釋抗菌組分,對細菌中酶蛋白的活性基團進行破壞而發揮抗菌作用,與傳統的有機抗菌劑相比,具有在抗菌廣泛性、特效性、光穩定性、化學穩定性等方面具有優勢,
5、負離子環保保健型材料
無源負離子發生材料是將自然界中具有永久帶電特性和永久微電場的礦物材料,通過分割至納米尺度使放電特性加以強化,再通過與其他材料復配使電場取向一致的原理制備而成。該材料形成的永久電場通過其電極對空氣和水中的水分子產生微弱電解作用而產生羥基負離子,羥基負離子通過消除人體內有害的活性氧并調節人體體液至最佳的低堿性狀態起到保健功效。
在涂料的制備工藝中,復合無源負離子發生材料并解決二者的相容性問題,便制得負離子環保保健型內墻涂料。該涂料除附加了負離子發射、凈化空氣和人體保健功能外,其他性能均滿足涂料產品的相關要求。
6、去除甲醛、凈化空氣的環保材料
隨著經濟快速發展和人們生活水平的不斷提升,大家對于擁有一個健康、安全、舒適的生活環境的要求越來越迫切。納米TiO2/硅藻土復合光催化材料就是一種新型的環保材料,其方法是采用先進技術將10~20納米的二氧化鈦粒子均勻負載或組裝在硅藻顆粒表面的新型環保功能材料。從材料結構和性能來講,它既保留了硅藻土的孔結構特性,又復合了銳鈦型的納米TiO2組分。這種結構和組成特性使其既具有對有機污染物的吸附捕捉功能,又具有光催化降解或分解功能,而且硅藻土是微米級顆粒,負載固定在硅藻顆粒表面的納米TiO2粒子既不能團聚,也不能飛揚,使用方便和安全。
7、礦物/TiO2復合鈦白顏料
以白度高、結構外型和粒度分布等與鈦白類似,且表面具反應活性的礦物為基體原料(內核),通過機械力化學表面改性等方式制備出表面包覆金紅石型TiO2的復合鈦白顏料。
礦物/TiO2復合鈦白顏料具有與金紅石型鈦白粉相同或近似的物理性能,如遮蓋力、白度、吸油量和耐候性等;粒度和粒度分布更佳;比鈦白粉略小的密度更適合應用的需要。可在應用鈦白粉物理性質的眾多領域如涂料、造紙、塑料、油墨等中加以應用。
涂料產品的市場竟爭日趨激烈,建筑涂料的多功能化和低成本化是提高產品質量和檔次,增強市場競爭力的有效途徑。
從無機新材料技術角度出發,加強研究開發非金屬功能材料在建筑涂料中的應用,也已成為改造傳統非金屬礦產業最有前途的方向之一,相信通過非金屬行業和建筑涂料行業科研人員和生產人員的努力,一定會開發出更多更新的多功能建筑涂料產品,使建筑涂料工業的發展達到一個新的階段。
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