第五节　建筑涂料新技术概述

一、概述

近10年来，建筑涂料的产品结构没有发生根本性变化，基本上维持21世纪初的水平，即仍然以合成树脂乳液建筑涂料为主要品种。但是，随着我国近年来的经济快速发展，建筑业以及房地产业也得到了快速发展，并由此也带动了建筑涂料的发展。2011年我国涂料总产量1079.5万吨，建筑涂料为394万吨，占总产量的35.8%。即使在金融危机时期，我国建筑涂料产量仍保持着较高的增长率［10］。经济发展和人们生活水平的提高，对建筑涂料提出了更高要求，使其在满足环保性要求的前提下，逐渐向高装饰性和功能性的方向发展。

我国建筑涂料是从20世纪70年代初开始发展起来的，当时主要是以聚乙烯醇及其缩甲醛胶为成膜物质的106内墙涂料和107内、外墙涂料，以及使用聚乙烯醇缩甲醛胶在施工现场调配涂装腻子与涂料配套使用。这种产品状态持续了近30年。到20世纪末、21世纪初，随着国家改革开放和经济建设的快速发展，建筑涂料品种档次升高，转换成以合成树脂乳液建筑内、外墙涂料为主，并随之出现多品种的配套商品腻子，聚乙烯醇类涂料基本淘汰。同时，溶剂型的氟树脂涂料、聚氨酯-丙烯酸酯涂料、有机硅-丙烯酸醋涂料和聚丙烯酸醋涂料等也得以生产、应用。

除了墙面涂料外，地坪涂料、水性木器涂料（漆）也得到发展和应用。地坪涂料主要是环氧耐磨涂料，是为满足大量工业厂房对现代工业地坪的需求而发展起来的。

这期间建筑涂料发展的另一个重要方面是建筑涂料施工技术和生产设备得到很大的发展。施工技术方面如合成树脂乳液砂壁状涂料的仿面砖施工方法，外墙外保温系统中涂料的选用和施工方法等；生产设备方面如砂壁状涂料的专用生产设备、涂料成套生产设备和生产工艺设计与布置等。

为适应建筑涂料生产技术发展和规范产品质量的需要，一些新的产品标准、检测方法标准、应用技术规程得到编制和颁布实施。

近年来，对建筑涂料发展应用影响很大的一个因素是国家强制实施建筑节能的举措。由于建筑节能的需要，新建建筑几乎都按照现行节能要求进行了节能处理。而在提高建筑物围护结构的热工性能方面，绝大多数采用的是外墙外保温技术。量大面广的既有建筑，其在进行节能改造时通常也是以采用外墙外保温措施为主的。

外墙面施工了保温隔热层，这对外墙涂料的应用与发展产生极大影响，并推动建筑涂料的发展。例如，提高建筑涂料与其他外墙饰面材料的竞争能力、影响建筑涂料品种的选用、对涂装配套材料，特别是底层腻子提出新的要求，并由此促进建筑涂料新品种的出现和制定新的技术标准以适应其特殊要求等。例如，建筑涂料新品种的出现（如仿涂石料、硅丙乳液复层涂料等）、功能型外墙涂料应用的增多（如建筑反射隔热涂料）以及高耗能、高污染的溶剂型建筑涂料的应用锐减等；再例如，专门针对外墙外保温应用而制定的外墙外保温柔性耐水腻子标准和建筑反射隔热涂料应用技术规程等。

溶剂型建筑涂料由于溶剂对有机保温材料具有溶蚀性、涂膜透气性差和没有柔性等，不能满足外墙外保温系统对涂料性能的要求，在外墙外保温中很难应用，其应用是越来越少了。

总之，建筑涂料的发展虽然不像21世纪初那样快，但也一直处于不停发展的状态，而由于房地产业的高速发展，其应用量更是大幅度地增长。

二、建筑涂料品种的发展

建筑涂料品种的发展从三个方面体现：一是新品种涂料的出现；二是对原有涂料的改进提高，使涂料以新的面貌或名称出现；三是涂装配套材料的发展。

1.涂料新品种

（1）仿花岗岩涂料　这是近年来出现的新型建筑涂料，该涂料是在砂壁状涂料的基础上发展起来的。首先，它将砂壁状涂料中的粗大砂粒改变成粒径为120～160目、近乎于粉状的细砂；其次，使用特殊技术将以高弹性乳液为基料的彩色涂料破乳，得到类似于花岗岩纹理的彩色“色料”，该“色料”极像砂壁状涂料中的“岩片”。在施工时，先喷涂，再采用仿瓷涂料那样的施工方法将涂膜表面进行压平，得到几可乱真的仿花岗岩涂膜［11］。

仿石涂料的应用背景是我国更青睐面砖和石材饰面。但是，由于膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统中保温层结构薄弱、强度低，采用这类装饰即使是从材料、设计和施工等方面都采取技术措施，但外保温和饰面系统的安全性问题依然存在。鉴于此，具有和这类饰面有类似装饰效果的仿花岗岩涂料和批涂型砂壁状涂料脱颖而出，得到很多应用，而且绝大部分工程取得满意效果。

（2）仿大理石涂料　该种涂料相当于我国20世纪研制的水包水多彩涂料，或者说是在水包水多彩涂料的基础上改进提高得到的。改进提高体现在几个方面：首先，使用弹性建筑乳液作为彩色颗粒的成膜物质；其次，水包水多彩涂料在颗粒制备时要采取措施使颗粒保持柔软状态，而仿大理石涂料由于采用弹性乳液则没有此种要求，这样可以使彩色颗粒制备得很大，也更稳定；第三，水包水多彩涂料喷涂后基本上保持平面状态，仿大理石涂料在配方设计上使之能够施工成具有稍微的凹凸感。由于这些改进，使仿大理石涂料在装饰效果和物理力学性能上有根本突破，受到欢迎。

2.原有品种的改进提高

（1）对合成树脂乳液砂壁状涂料的改进　砂壁状建筑涂料以前绝大多数采用喷涂施工。通过技术改进，现在可以批涂施工，而且由于“岩片”的引入，也使得采用批涂施工的砂壁状建筑涂料具有更强的装饰效果。采用氟树脂改性聚丙烯酸酯乳液为基料生产砂壁状涂料或其罩面涂料，能够显著提高涂膜的耐沾污性能，提高涂膜的耐久性，也体现出该类涂料的技术进步。

（2）对复层涂料的改进　复层涂料涂膜富于质感，多年来其应用势头不衰。强制实施建筑节能后，针对外墙外保温系统需要防水透气的特性，开发了硅丙乳液复层涂料，氟树脂改性聚丙烯酸酯乳液涂料用于复层涂料的罩面等，应用于外墙外保温系统饰面，在耐沾污性能方面具有更好的效果，耐久性也更长，使这种高装饰性涂料焕发了新的生命力。

3.涂装配套材料的发展

过去外墙腻子以粉状单组分产品为主，近年来由于柔性腻子对成膜物质含量要求增大，同时受到成本的约束，以聚合物乳液为成膜物质的双组分腻子品种出现，并得到一定的应用，其应用效果优于单组分腻子。

为了与建筑反射隔热涂料配套使用，近年来还研制了新型保温腻子，其特点是既能够厚涂又具有保温功能。但其在实际应用中的问题是往往过分夸大其保温效果。

三、功能性建筑涂料的发展

近年来功能性建筑涂料的最大发展莫过于建筑反射隔热涂料在夏热冬冷和夏热冬暖地区的应用，这从该类产品标准和应用技术规程的制定情况可以得到论证。目前，该涂料已有国家标准、建工行业标准和建材行业标准以及多个省市地方标准的应用技术规程（见表1-6）。

建筑反射隔热涂料分为透明型和不透明型两类，得到大量应用和受到广泛关注的是不透明类产品。由于透明型反射隔热涂料能够直接涂装于建筑外门窗的中空玻璃的中空内表面，而使之具有显著的反射隔热功能，从而消除建筑外门窗这一提高建筑节能目标的瓶颈，因而作者认为其应用前景还是显而易见的。

当然，除了反射隔热涂料外，其他各种功能性建筑涂料，例如防水涂料、防火涂料等，也都有一定的发展，但这不在本书的讨论范围。

1.透明型建筑反射隔热涂料

顾名思义，透明型建筑反射隔热涂料的涂膜是透明的，绝大多数入射的可见光波能够透过涂膜，这类涂膜反射的只是能够转换成热能的红外光波。

这类涂料的应用原理是，由于太阳光的主要热量来自红外区，而纳米级的半导体材料［如氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)和氧化铝锌(AZO)等］对红外光的反射性很强，但能够允许紫外光波和可见光波透射。因而，利用纳米氧化锡锑和氧化铝锌(AZO)等作为功能性填料，以聚丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂或者硅丙树脂等对紫外线透明的树脂为基料，制备得到的涂料具有反射红外光波而阻隔热量传递，而不会妨碍紫外线透过涂膜，因而具有透明和阻隔太阳辐射热的双重功能。

透明型建筑反射隔热涂料有溶剂型和水性两种，但由于该涂料的涂覆基层是玻璃和一些表面黏结性能较差的有机材料（如涤纶薄膜、聚酯薄膜或者其他类似透明塑料薄膜），以及对于涂膜的物理力学性能（例如附着力、耐擦拭性和耐水性等）的苛刻要求，因而其主要应用还是以溶剂型涂料为主。

2.不透明型建筑反射隔热涂料

不透明型建筑反射隔热涂料的基本原理是通过涂膜的反射作用将日光中的红外辐射反射到外部空间，从而避免物体自身因吸收太阳辐射导致的温度升高。

这类涂料是通过适当选择透明性好的树脂（目前常用的是聚丙烯酸酯树脂）和反射率高的空心玻璃微珠为功能性填料，制得高反射率的涂膜，以达到反射光和热的目的。它利用涂膜对光和热的高反射作用使太阳照射到涂膜上的大部分能量得到反射，而不是被涂膜吸收；同时，由于空心玻璃微珠的绝对体积比例，这类涂膜本身的热导率很小，绝热性能很好，这就阻止了热量通过涂膜的传导，使得涂膜自身的温度不会像使用传统铝粉那样升得很高。此外，由于不透明型建筑反射隔热涂料的高反射性和涂膜的低热导率，使得涂膜在超过一定厚度时，其反射性能只与涂膜表面的反射率有关，而与涂膜厚度无关。

不透明型建筑反射隔热涂料主要应用于外墙面和屋面，以降低墙面和屋顶在夏季的温度。这类涂料也有溶剂型和水性两种，但由于应用于外墙面和屋顶，因而绝大多数是以聚丙烯酸酯乳液（包括弹性乳液和普通建筑乳液）为成膜物质的水性产品。

透明型和不透明型建筑反射隔热涂料除了选用的功能性填料不同而得到不同反射原理的涂料外，其应用场合也全然不同，透明型产品应用于透明基层，否则就失去透明的意义；不透明型产品应用于不透明基层。此外，透明型涂料的功能是阻止红外光波通过涂膜传播；而不透明型涂料则是减少涂膜对照射到其上的能量的吸收。

四、涂料生产技术和施工技术的进步

1.生产技术

生产技术的进步主要体现在生产设备和生产工艺线的设计两个方面。近年来我国建筑涂料的生产设备制造技术有了较大发展。例如，新研制的大型砂壁状涂料专用生产设备，集大型、环保和高效于一身。这类设备一次能够生产30t产品，一次生产的涂料足以涂装一栋建筑物外墙，消除了因使用不同批号产品可能会产生色差的弊端；而且该类设备还专门设置封闭式投料间，避免了投料过程中产生的粉尘污染。

建筑涂料设备生产企业现在多数能够向客户提供生产线的设计服务，能够根据客户的要求和需要提供专业、合理和先进的建筑涂料生产线设计。

2.施工技术

涂料只有通过施工作业才具有使用价值。有时候对于同一种涂料采用不同的施工工具、不同的施工方法能够得到具有不同装饰效果的涂膜。涂料施工技术的进步体现在新的施工方法和施工机械（机具）的研制与应用等方面。

从施工方法来说，建筑涂料的施工已不再是以前单一滚涂、刷涂或喷涂，出现了以喷涂为主，并且可以采用滚涂、刷涂、抹涂以及多种方法相结合的复合施工工艺。以砂壁状建筑涂料来说，以前仅一种喷涂施工，现在能够喷涂、手工批涂和特殊施工等多种施工方法。即使喷涂施工方法本身，也有新的发展。例如，过去往往是大面积喷涂（喷涂一道或多道）同一种涂料，得到单一效果涂膜，而现在可以采用两道或多道喷涂两种或更多种不同涂料，即首次喷涂一种质感强、涂膜粗糙的涂料，而后道喷涂颜色不同、涂膜质感细腻的涂料，这样多道喷涂多种涂料，得到的涂膜仿石材效果惟妙惟肖，装饰效果极好。

近来出现的砂壁状涂料仿外墙面砖施工技术，也是该类涂料施工方法的进步，该方法施工出的涂膜弥补了人们青睐面砖饰面，而在诸如膨胀（挤塑）聚苯板、硬泡聚氨酯板等薄抹灰外墙外保温系统情况下采用面砖饰面又受到较大限制的缺憾，使砂壁状涂料得到更大量的应用。

合肥市一家企业根据市场的需要，使用高性能乳胶漆和砂壁状涂料、复层涂料等研制出具有现代型、仿古型、典雅型等系列高装饰性涂膜，采用滚涂、抹涂以及多种方法相结合的施工方法得到具有各种特殊装饰效果的涂膜饰面，向市场提供服务，既赢得了效益，又满足了人们提高装饰档次的要求，可以说是涂料施工技术方法发展得很好例证。

从施工机具来说，涂料施工工具已不再是单一的辊筒和毛刷，例如无气喷涂机械，各种配合高装饰性涂料而研制的硬胶印花辊筒、海绵拉毛辊筒以及电动打磨机械，都大大提高了涂料的施工效率和涂膜装饰效果。

五、建筑涂料技术标准的进展

1.新制定和修订的建筑涂料标准

我国近年来新制定和修订了一些建筑涂料标准，如表1-6所示。在建筑涂料标准的制定和修订过程中，逐步与国际标准接轨，与ISO、ASTM标准统一。在一些新涂料技术的应用过程中，施工和验收标准同时得到完善，如表1-6所示。这将成为以后新型建筑涂料，尤其是功能性建筑涂料发展的一个模式。

2.内墙涂料中有害物质限量

2001年我国颁布了首部关于内墙涂料中有害物质限量的标准，即《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582—2001)，到2008年对该标准又进行了修订，成为2008版。2008版规定了各类室内装饰装修用水性墙面涂料（包括底漆和面漆）和水性墙面腻子的有害物质限量标准，其限量值如表1-7所示。

3.外墙涂料中有害物质限量

2009年，我国颁布了《建筑用外墙涂料中有害物质限量》(GB 24408—2009）标准，该标准规定了直接在现场涂装、对以水泥及其他非金属材料为基材的建筑物和构筑物外表面进行装饰和防护的各类水性外墙涂料和溶剂型外墙涂料的有害物质限量标准，其限量值如表1-8所示。

① 水性外墙底漆和面漆所有项目均不考虑稀释配比。

② 水性外墙腻子中膏状腻子所有项目均不考虑稀释配比；粉状腻子除重金属项目直接测试粉体外，其余3项是指按产品明示的施工配比将粉体与水或胶黏剂等其他液体混合后测试。如施工配比为某一范围时，应按照水用量最小、胶黏剂等其他液体用量最大的施工配比混合后测试。

③ 溶剂型外墙涂料按产品明示的施工配比混合后测定。如稀释剂的使用量为某一范围时，应按照产品施工配比规定的最大稀释比例混合后进行测定。

④ 如果产品规定了稀释比例或由双组分或多组分组成时，应先测定固化剂（含二异氰酸酯预聚物）中的二异氰酸酯含量，再按产品明示的施工配比计算混合后涂料中的二异氰酸酯含量。如稀释剂的使用量为某一范围时，应按照产品施工配比规定的最小稀释比例进行计算。

4.涂料中有害物质限量的危害［12］

（1）挥发性有机化合物　内墙涂料中的挥发性有机化合物(VOC)不仅会危害生产和施工人员的身体健康，而且释放到空气中的VOC还会与大气中的氮氧化物、硫化物发生光化学反应，形成光化学烟雾，破坏臭氧层，导致农作物减产、破坏森林和生态系统，对人类健康和赖以生存的环境都会造成负面影响。

（2）游离甲醛　甲醛对皮肤、眼睛和黏膜具有很强的刺激作用，并具有致癌、致畸作用，世界卫生组织已将其列为致癌和致畸形物质。各类合成树脂乳液内外墙涂料在生产过程中均不得使用甲醛作为原材料，如防霉剂中含有的甲醛。

（3）苯、甲苯、乙苯和二甲苯　苯被国际癌症研究中心确认为高毒致癌物质，主要影响造血系统、神经系统，对皮肤也有刺激作用，故对其含量应严加控制。甲苯、乙苯和二甲苯毒性没有苯大，但也会危害人体的中枢神经系统，刺激呼吸道和皮肤等，对人体的危害呈叠加作用。水性内外墙涂料中苯、甲苯、乙苯和二甲苯的含量都很微小，不存在人为加入的情况（只可能由杂质带入）。

（4）重金属　重金属化合物主要来源于涂料生产用原材料中的颜料和某些助剂。铅、铬、镉、汞等有害重金属元素，其可溶物对人体危害明显，会对人体的造血系统、肾、神经系统等产生严重影响，且具有累积性。人体与外墙涂料直接接触的机会虽不大，但同样会存在这种可能，特别是在生产和施工阶段。在涂料及涂料用颜料的生产过程，以及对废弃涂料的处理过程中产生的含有有害重金属的废水、粉尘会对水资源及环境产生极大的破坏作用，经过食物链的生物放大作用将会进一步危害人体健康。

（5）游离二异氰酸酯　异氰酸酯是毒性很强的吸入性物质，在人体中具有积聚性和潜伏性，且具有黏膜刺激性，对眼和呼吸系统具有较强的刺激作用，还具有致敏作用，因而它们的浓度过高会对人体造成不同程度的危害。

（6）乙二醇醚及醚酯　乙二醇醚及醚酯类助溶剂大部分会挥发至空气中，造成涂装生产环境和大气的污染。乙二醇醚及醚酯类对血液循环系统、淋巴循环系统及动物生殖系统均有极大危害，会影响男性X染色体，导致雌性不育及胎儿中毒、畸形胎、胚胎消融、幼儿成活率低及先天低智能等病状。现在部分发达国家和地区已开始部分限制某些乙二醇醚及醚酯类的生产和使用，而采用危害性较小的丙二醇醚类替代。

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