国内外抗涂鸦涂料研发现状及进展情况金属管材
2022-09-15 20:33:25 精铟机械网
国内外抗涂鸦涂料研发现状及进展情况
摘要：简要介绍了国内外抗涂鸦涂料的发展情况,并阐述了不同种类的抗涂鸦涂料,其中包括自损型涂料、抗涂鸦树脂改性涂料的使用以及涂鸦清除方法。
关键词：涂料；抗涂鸦；涂鸦清除；检测
0引言
近几年,恶意涂鸦造成的损失越来越受到人们的关注,影响市容及景观,而且各国用在清除涂鸦上的费用巨大。要降低涂鸦的数量是不可能的,因此,涂料行业面临着巨大的挑战,就是需要开发具有抗涂鸦性能的涂料okmart.com。旨在用简便的清理方法来清除涂鸦,如若可能只需用水清除即可。大部分涂鸦是用溶剂型涂料制作的,涂鸦用的溶剂型涂料包括磁漆、硝基涂料和聚氨酯涂料,施涂时常使用喷雾器。
1抗涂鸦涂料的概念
抗涂鸦涂料属隔离保护涂料,就是防止涂鸦渗入到基材上。传统的抗涂鸦涂料是用环氧树脂配制而成。环氧树脂对环境要求很苛刻,一旦施涂,就会形成一种类似高光玻璃片的涂层。理想的涂层应尽可能地“隐形”、环保并且其中各个成分的使用寿命能达到10a以上。目前的建筑材料如灰膏、木材等属多孔材料,所以很难把涂鸦从这类底材上除去。经过用抗涂鸦涂料涂装的建筑物,表面所有的孔隙和裂缝均可以被封闭,这样涂料的颜色就不会渗透进去。抗涂鸦涂料与其他涂料的主要性能区别在于经它涂装的表面附着力低,很难被污染物附着。降低附着力,既要降低其本身的附着力,还要考虑如何把污染物从底材的界面上分离开。这些因素包括底材的湿润性、原子间的吸引力和分子间的相互扩散性。抗涂鸦涂料一般应具备下列特点：保存期长、环保、低毒、涂装性好、适当的固化条件、不改变底材外观(目测透明)、对底材具有极佳的附着力、重涂性、耐溶剂性、耐酸碱性、耐久耐磨性、良好的耐候性、柔韧性、抗污性、易清洗、耐污染性(非环境污染)、经济节约。
2国内外抗涂鸦涂料的发展
2.1国外抗涂鸦涂料的发展
1979年美国专利就报道了聚乙烯醇类抗涂鸦涂料。2008年,美国3m和杜邦等公司分别有抗涂鸦涂料专利报道,多为氟改性涂料。另外还有众多厂家生产抗涂鸦涂料,知名的有bayer、dupont、多乐士等。最近,美国sei化学公司推出新一代防小广告涂料。sei化学公司推出第三代防涂鸦(小广告)产品,可广泛用于工业、市政、建筑、修复、汽车等行业。该产品可迅速对付涂鸦,贴纸等将不能贴附在建筑表面。即使涂层被破坏,使用该产品再次喷涂即可修复。此外,新产品还具有耐腐、耐高温的特点。经检测,该产品是一种纳米材料复合涂料,具有自洁、耐260℃高温及防化性能,可用于各种类型的物体表面。而且更注重环保,可作为气雾剂直接提供给消费者。另据报道,美国纳米科技公司也推出新的水性抗涂鸦防护涂料。美国纳米科技公司的抗涂鸦涂料——nanoprotectantig是一种水性、无味、双组分涂料,可为混凝土和石材表面提供多层抗涂鸦保护,且便于应用。一经干燥,涂鸦就能用低压或高压热水简单地清除,而无需使用可能会对石材表面造成伤害的化学清除剂或清洁剂。涂鸦被清除后,重新再喷涂一遍nanoprotectantig-tc,以防止涂鸦的下一次攻击。nanoprotectantig抗涂鸦产品可应用于新旧两种表面,不会在喷涂处理后的表面产生光泽或反射。该产品适用于大部分矿物表面,如混凝土、砖瓦、沙岩、石灰岩、花岗石、天然铸石以及各种类型的石材。
2.2国内抗涂鸦涂料发展概况
2004年起我国抗涂鸦涂料报道中使用的是氟硅涂料。据报道,喷刷过这种涂料的街路牌,小广告既粘不上,也涂不上。到2007年,国内陆续出现各种规范和标准开展防涂鸦的整治工作。我国生产抗涂鸦涂料的厂家有：金士源科技有限公司,采用当今世界前沿的涂料高新技术,适用于金属、陶瓷、水泥、塑料、玻璃、玻璃钢、木材等各种材质；台湾国泰涂料油墨公司推出sc1-1a/b与sc-12a/b的防涂鸦涂料；珠海比力嘉新型建材有限公司开发了环保型抗涂鸦内墙涂料；吉林大学推出了纳米材料合成的有机硅氟碳树脂抗涂鸦涂料。广东、河北等地也有抗涂鸦涂料厂家报道。另据悉,天津报道了属个人发明的一种涂料,专门用于大理石表面,既能抗涂鸦,又能防治不干胶小广告,经试验得到了某文物管理部门的认可。
3抗涂鸦涂料类型
3.1抗涂鸦涂料按功能分类
3.1.1永久型抗涂鸦涂料
这类涂料通常是聚氨酯基的,形成的固化膜坚硬且持久。该涂料可以是透明的也可以是着色的。它是最受欢迎的,生命力较长,而且同一个点可以容忍多次清除都不会出现损坏迹象。优点：耐磨且持久(长达10a)、涂鸦易清洗。适用于壁画、瓷砖及所有涂料表面,起到防污和防腐作用。适用于孔隙率低的材料；不适用多孔的古建筑用的材料。缺点：清漆光泽高、显而易见,这样就会改变底材外观。又因为含有害溶剂,所以不利于环保。还会凝结水汽。鉴于这些原因,这类涂料不适于用在某些建筑上,而且原材料价格高。
3.1.2自损型抗涂鸦涂料
自损型涂料是指涂鸦清除后,需要重新涂装。这类涂料包括含蜡的或含有机硅的混合物。优点：几乎看不见,所以不会影响底材外观。只要用化学品或热水就可以清洗涂鸦。环保、低味(适于内用)。适用于建筑物正面、历史古迹、墙壁及濒危表面,而且表面呼吸性好。缺点：涂鸦清除后,表面必须重涂。有些是冷水可以溶解的,而且不适于外用。自损型抗涂鸦涂料(sac)干燥后是透明的或不可见的,它是一种聚合物/蜡的混合物水分散体。该涂料设计成喷涂二道(二道之间适度干燥)。由于是触变性流体,因此可减少流挂。外墙涂鸦的清除一般使用高压热水,这时涂鸦是连同自损型涂料一起被清洗掉的。随后,表面还要涂二道自损型抗涂鸦涂料(sac)进行保护。
3.2抗涂鸦涂料按其成膜物分类
3.2.1抗涂鸦树脂改性涂料
将普通涂料改性为抗涂鸦涂料使用的助剂衍生于有机硅。最终涂料的性能取决于硅含量、有机成分及有机硅聚合物(一般为聚二甲基硅氧烷)链长。抗涂鸦树脂赋予了面漆防粘着性和出色的成珠效应。通过添加抗涂鸦树脂,而成为抗涂鸦涂料。清除方法简单,也不会造成破坏。
该涂料除一般性能外,以下性能也很重要：
(1)抗涂鸦树脂与现有普通树脂具有相容性并能迅速混合到该体系中；
(2)抗涂鸦涂料的防粘着性强,这样才能达到成珠效应,这是遏制涂鸦的一种有力因素。连接到聚合物母体是通过改性硅氧烷官能团进行的,这还要取决于聚二甲基硅氧烷的取代基和链长。使用羟基官能聚二甲基硅氧烷后,其相容性、防粘性和施工性等综合性能最佳。抗涂鸦效果受控于取代基r的官能度和有机硅含量。用这种方法可以获得长期的防水性,而且耐化学性和物理性能也得到提高。要起到长期的保护作用,聚合物母体必须要有化学键形成。要达到良好的抗涂鸦效果,高的交联密度是关键。经过10d的自干或16h、60℃强制干燥,交联性能最佳。
取代基可以是羟基聚丙烯酸酯、羟基烷基或甲基。取代基以及聚二甲基硅氧烷的链长不同,最终涂料的效果也各异。要实现长期的防粘着性,聚合物母体的化学键至关重要。高分子量聚二甲基硅氧烷(r＝甲基)不适于该体系,因为会导致涂料表面缺陷。氨基官能硅氧烷因其较高的活性而会缩短施工时限。兼顾防粘着性和施工性,使用羟基官能聚二甲基硅氧烷的效果最佳。有机硅含量为20%～60％时,长期抗粘着性、相容性、透明性和成珠效应等均是最佳的。面漆的固化时间也会极大影响抗涂鸦效果。固化时间越长,交联就越充分,则防粘着性就越强。为解决涂鸦问题,建议用抗涂鸦树脂来改性面漆。抗涂鸦树脂可以赋予面漆防粘着性,而且如果树脂类型选择得当甚至可以获得极佳的成珠效果。双组分涂料添加抗涂鸦树脂后就会形成抗涂鸦涂料。为达到理想的施工性,抗涂鸦树脂必须赋予面漆下列性能：
(1)良好的长期防粘着性；
(2)高度的防尘性；
(3)对涂料其他性能无负面影响；
(4)涂层透明；
(5)对底材有良好的附着力；
(6)与基料体系相容性好；
(7)能迅速混合到基料体系中。
将多种不同聚二甲基硅氧烷分别混合到一种溶剂型聚氨酯涂料中进行研究,并对这些混合后的涂料加以比对来调整配方。发现固化程度到95％(自干10d或60℃烘干16h)时,抗涂鸦效果最佳。
3.2.2氟树脂涂料
氟树脂运用于建筑涂料和特种涂料已有30余年之久。现在市场上出现的新一代氟聚醚基聚氨酯涂料,用在建筑物、拖拉机、拖车、出租车、公交车和火车上显示出卓越的耐久性。这类涂料易清洗并可用于多种底材,如混凝土、砖、塑料、钢材和铝材。氟聚醚衍生物是通过光引发聚合多步法制得的。它可以用作氟聚合物和涂料的原材料。最终产品是通过天然合成法合成的fpe(氟聚醚),即所谓的“预聚物”。这种新型氟聚醚涂料树脂简称为氟基。由于形成树脂的主要成分fpe链的主链中的分子具有弹性,所以可以耐温变从-90℃到常温。通常,在涂料配方中,在适当的常温下氟基应用在内外墙表面是不发粘的,而且具有出色的机械性能。这种树脂在2℃如此的低温下就可以固化。其涂膜厚实而坚硬,膜厚为70～80μm时,涂层表面也不会起泡。氟基涂料用于建筑表面,会形成坚韧耐久且“隐形”的涂层,使用寿命可达到几十年之久。用含这种树脂的涂料涂装过的建筑表面表现出较强的自清洁性。当用环保型水性或溶剂型清洗液清洗时,去除涂鸦不留痕迹。用氟基涂料涂装的建筑表面,其保色性、高光性和反射性好,即使反复清洗,上述性能也不会受到影响。频繁清除涂鸦,表面颜色和光泽度也不会改变。经氟基涂料涂装的表面具有抗酸雨、抗大气污染物、抗燃料溢出物以及任何形式的化学辐射等多种性能。氟基涂料具有极佳的遮盖力,但会受到表面缺陷的影响。其出色的机械性能也会受到附着力的影响。与环氧、聚酯和聚氨酯底漆配套使用效果尤佳。如果直接涂在金属和玻璃上,效果就不太理想,
任何氟含量相对高的氟基涂料耐化学性都高。涂层不仅通过了耐酸性水溶液点滴试验,而且直接暴露在化学品中1个月后,也不会破坏涂膜连续性。由于氟基的独特的化学键特性和分子结构,使其易于和其他涂料原材料(如颜料和填料)进行配制。用氟基配制的涂料,在常温下几分钟就可以干燥,从而无需花费更多,也无需耗时来加热固化。新一代氟基树脂涂料具有卓越的耐久性和清洗性能,适用于大多数商业建筑。一旦样板涂上本品,其外观和性能就会立刻得到提升。试验表明,抗涂鸦脱离效果与抗涂鸦改性双组分聚氨酯涂料固化时间有关。室温干燥7～10d后,双组分聚氨酯可达到最佳脱离效果。
3.2.3聚氨酯涂料
大多数永久体系为耐光耐候型聚氨酯涂料,能够起到长期的保护作用,也就是说,每次清除涂鸦后,无需更新涂层。双组分聚氨酯涂料的耐久性取决于其活性树脂体系。在墙壁上施涂后,该体系中的两个组分反应可形成表面光滑无孔的交联膜,因此具有出色的耐化学性,从而涂鸦用的喷漆就不能渗入涂膜。甚至侵蚀性比喷漆大得多的记号笔所用的染料,也很容易清除掉。用聚氨酯涂料涂装后,处理后的墙面,与未处理的墙面相比,水蒸气的扩散性减弱了。聚氨酯体系不仅抗涂鸦效果好,而且具有很好的co2防护效果,能有效地防止混凝土结构碳酸化腐蚀,也可以防止腐蚀性物质(如酸雨)渗入底材。色漆还可以起到装饰作用。其良好的耐候性堪称标准的防护体系。与普通砖石建筑涂料相比,永久型聚氨酯体系不是热塑型的,这就意味着遇热(如阳光)不软化。因此表面灰尘就不会与涂层混合,而且会被雨水洗刷掉。与标准乳胶漆相比,这类涂料不易污染。
3.2.4水性交联含氟化合物涂料
水性交联含氟化合物(wxf)涂料是由2种聚合物组成的。一种聚合物至少有一部分氟代脂肪族和至少一部分阴离子;另一种聚合物成分至少有一部分唑啉和至少一部分(也可没有)氟代脂肪族。增加聚合物中含氟化合物含量可减少聚合物的水溶解度。要提高涂膜坚韧度和耐久性,wxf涂料的交联度比较适合。也可以通过消除活性基团和官能团来提高防粘性。因为活性基团和官能团给化学性和极性相互作用创造条件,从而导致污物附着到表面。基于wxf涂料的配方很容易涂在大多数底材上,可作抗涂鸦、防污、墙面等的涂装。基本wxf配方表面张力为30～35mn/m,还可以加入低分子量润湿剂,使表面张力降得更低。固化条件为：单组分100～130℃；双组分室温固化。固化涂层是无色透明的。由于含唑啉的原料能够提高附着力,因此适用于塑料和弹性体材料、pu薄膜、丙烯酸涂料等。wxf涂料能够抵抗腐蚀性有机溶剂,如thf(四氢叶酸)、丙酮、mek(甲乙酮),以及强酸、强碱和盐水溶液。wxf涂料还具有耐污物和耐污染特点。
3.2.5抗涂鸦粉末涂料
这些涂料允许用传统洗涤剂和洗涤膏将喷漆清除掉。因其聚合物母体交联密度高,因此具有良好的耐化学性,其得益于聚酯和高羟基值(≈300)的聚氨酯。这种涂料形成的涂膜无孔,因此可阻挡喷漆渗透到涂层中。粉末涂料中的聚合物体系必须具有良好的颜料润湿性。这类涂料体系还具有内在的潜能。不仅能配制清漆和色漆,还可以通过添加低羟基值的聚酯来制备半光易清洗粉末涂料。
4涂鸦的清除方法
4.1机械法
在机械法中会使用到各种磨料。一般使用湿法喷砂和干法喷砂法。干喷砂法的问题在于会产生大量的灰尘,这样只有通过适当的抽气系统才能减少灰尘。至于湿喷砂法,重要的一点是必须把水清除掉,以免因表面潮湿而造成底材长期经受湿老化。有些表面诸如混凝土、砂石、大理石、砖石和其他多孔材料极难清理。喷砂打磨法常常无法实施,再加上清理涂鸦时底材本身遭到损坏。记号笔、蜡笔和唇膏涂抹的涂鸦可以用清洗剂和水来清理,最后要用水进行冲洗。但有时必须用溶剂或化学洗涤法清洗。
4.2化学法
化学洗涤法是指用有机溶剂溶解,然后清除涂鸦。用自损型涂料保护的墙壁可以用高压水清洗;而永久型涂料,建议化学洗涤法和高压洗涤设备并用。洗涤溶剂必须满足洗涤性能所要求的混溶性和稳定性。另外,必须使用安全且符合法律法规的溶剂。其他方面如快速洗涤性和室温快速蒸发性以及蒸发残余物少(或无)等性能尤为重要。典型的涂鸦清除剂具有憎水性、低化学活性和低吸油性等性能。它是由6.5%～30％的活性氧化卤素和无硫磺溶剂组成,这种无硫磺溶剂是由短链脂肪族二元酸酯、0～30％(w)的二级溶剂混合而成的,该二级溶剂包含磺酸、5%～50％(w)油酸和25%～50％(w)无定形颗粒填料(由无定形高领土组成)。
5结语
涂鸦属全球性问题,同时给涂料行业带来巨大挑战。虽然不能制止涂鸦者进行涂鸦,但可以用一些新鲜、巧妙方法来应对,可以利用表面涂料,它不仅能保护底材,而且使涂鸦清理起来容易得多。涂鸦问题虽然在一些国家很严重,但并没有引起涂料行业足够的关注。随着这些涂料体系的使用,令人头疼的涂鸦问题可以在很大程度上得到解决。已有多种新型抗涂鸦多功能涂料研制成功,这无疑会对城市建筑的保护及市容的维护起到不可忽视的作用。