建筑涂料漆膜的沾附污染可以分为两种类型:附着性污染和吸入性污染[ 1] 。附着性污染是指污染物仅仅物理吸附在漆膜的表面, 通常这种污染通过擦洗、风吹等机械作用可以得到清除; 吸入性污染是在附着性污染的基础上, 污染物进入到漆膜的内部, 这样造成的漆膜污染不易去除。我们一般所指的漆膜沾污通常是这两种类型同时存在。本文针对建筑涂料乳胶漆, 介绍了国内外对漆膜耐沾污性的研究现状, 包括导致发生沾附污染的原因和目前人们采用的几种新型提高漆膜耐沾污性的技术。

1 导致乳胶漆膜发生沾附污染的原因
内外墙涂料因为所处环境不同, 导致耐沾污性差的原因略有不同。外墙涂料的污染原因是墙面凸凹不平, 雨水夹带空气中的尘埃落到漆膜表面, 漆膜表面存在空隙, 细小的污染物( 胶体尺寸) 随着雨水侵入到涂层内, 水分蒸发后, 污染物就会留在漆膜内, 形成永久性的污染; 另外, 外墙涂料所用基料的玻璃化温度较低, 受热后涂层容易变软发粘, 或者涂层由于受雨水浸泡而软化, 软化的漆膜更容易吸附空气中的污染物[ 2] 。导致内墙涂料耐沾污性差的主要原因是漆膜为亲水性, 涂料的颜基比过高导致漆膜结构不密实, 如果漆膜表面沾有污物, 污物就会在毛细管力的作用下, 以空气中的水蒸气为介质, 进入到漆膜内[ 3] 。根据这种水对造成污染的双重作用, 因而提出了疏水性表面较亲水性表面更耐脏的观点, 而目前有的日本学者却提出了截然相反的观点, 认为漆膜为憎水性而导致耐沾污性下降[ 4] 。另外, 漆膜中含有的非极性有机物是电的不良导体, 高电阻的表面容易产生静电, 一旦遇到带有相反电荷的污染物微粒, 会发生静电吸引, 由于静电吸附而造成漆膜污染。但是这种机理只适用在极为干燥的大气环境下, 而一般空气中的水蒸气可以提供足够的导电性来抑制静电荷的聚集, 所以在一般情况下, 因为静电吸附导致的漆膜污染很少, 通常是静电吸附同其它的因素协同而造成漆膜的污染。同时, 漆膜在湿热条件下, 霉菌藻类的生长也对漆膜造成污染, 使漆膜的装饰性下降。
根据以上导致乳胶漆膜耐沾污性差的原因, 要解决漆膜的耐沾污性问题, 需要从漆膜的亲水憎水性和结构致密性角度加以解决。已经发现, 涂料用聚合物组分的水敏感性和水汽渗透性之间的良好搭配对涂层的耐沾污性具有重要影响。下面具体分析乳胶漆的组成对漆膜耐沾污性的影响。

2 乳胶漆膜耐沾污性的影响因素
2. 1 乳胶漆的成膜物与耐沾污性能
涂料对建筑物的保护和装饰功能, 是通过成膜物质) ) ) 高分子化合物的固化而形成的, 虽然涂料中还有其它成分, 如: 颜料、填料、助剂等, 但是成膜物质是关键, 它对涂料的物理强度指标、拒水透气性能都有重要影响。
( 1) 玻璃化温度。乳胶漆是典型的以热塑性聚合物为基料的涂料, 在一定温度下, 热塑性聚合物的膜的硬度或粘度由聚合物的玻璃化温度( T g ) 决定,所以乳胶涂料成膜物质的玻璃化温度是影响漆膜耐沾污性的重要因素。玻璃化温度上升, 硬度越高, 成膜物耐沾污性就越好, 这已经被许多实验所证实。我国建筑涂料聚合物T g设计一般在10~ 25 ºc , 日本则要求T g 在30~ 40 ºc 。权衡软硬单体比例, 适当选用功能单体, 可以综合其物理性能及价格[ 5] 。( 2) 引入其它化合物进行改性。这亦是提高成膜物耐沾污性重要措施之一。例如, 近年来开发并逐渐推广的有机无机复合涂料, 采用硅溶胶与苯丙乳液或者水玻璃-苯丙乳液相配合, 无机基料可以提高漆膜致密度, 对填平补齐多孔隙的乳胶漆膜发挥作用, 因而漆膜的耐沾污性能得以提高。这种漆因价格上升幅度小, 成为一类很有前途的外墙涂料[ 6] 。
另外, 采用有机硅树脂, 通过硅醇方式接枝共聚到带有羧基或羟基的丙烯酸酯聚合物中, 制备有机硅改性丙烯酸酯聚合物, 利用有机硅树脂优异的硬度和疏水性来提高漆膜的耐沾污性。如孙中新等人
采用硅丙树脂制得的外墙涂料进行实验室漆膜耐沾污性测定, 得到结果有机硅改性丙烯酸涂料的耐沾污性较常规丙烯酸涂料有了明显的提高[ 7] 。但是BASF 公司的Alan Smith 制备有机硅改性苯丙乳胶漆, 有机硅乳液的加入量为0~ 17%, 在大气环境下存放2 ~ 5 年, 却没有发现有机硅改性的优势[ 8] 。Paint Research Association 提出, 用5% 的有机硅防水剂溶液对涂膜进行后处理可使积尘沾污明显降低, 然而将1% 的同一有机硅防水剂加到涂料配方中则没有明显效果。这也是目前在学术界里关于漆膜的亲水疏水性对耐沾污性影响存在较大争议的地方。但是有机硅的存在, 可以抑制漆膜藻类霉菌的生长, 这也可以从另一方面提高漆膜的耐沾污性。近年来, 随着乳液聚合技术的进步, 出现新型核壳型乳液。这种核壳乳液, 用梯度滴加控制聚合反应进程制得, 内部是由软单体构成, 外部由硬单体构成, 这种内柔外刚的特殊结构提供涂料优异的性能,包括耐沾污性[ 9] 。国内科研单位有成果报导但尚无工业品应市, 而Robin 公司的Repaqueop-62 就属于此类乳液, 如在醋丙或苯丙乳液中加入20% ~35%, 所得漆膜的保光保色性、耐沾污性都会大大提高。
2. 2 涂料体系的颜料体积浓度与耐沾污性
涂料的颜料体积浓度( PVC) 对漆膜的理化性能有很大的影响。当涂料体系的基料含量较低, PVC高于CPVC( 临界颜料体积浓度) 时, 影响涂层耐沾污性的主要因素是涂料所用基料乳液的玻璃化温度, 而对聚合物的改性方法, 如采用化学交联型乳液、有机硅改性乳液、乳液的丙烯酸单体不同配比对漆膜的耐沾污性都没有影响; 而对于PVC 较低, T g也较低的外墙涂料, 采用化学交联型聚合物可以明显改善漆膜的耐沾污性。通常随着涂料体系PVC升高, 漆膜的积尘沾污性降低, 这一特性持续到PVC= CPVC 时为止, 这和积尘沾污性是源于涂料的热塑性聚合物成膜物质的粘着性的论点是一致的。当PVC 升高时, 在涂膜表面的聚合物数量相应减少; 而当PVC> CPVC 时, 漆膜变成多孔结构, 漆膜的耐沾污性明显下降[ 10] 。降低漆膜的孔隙率是减少积尘沾污的一个方法。有专利提出用低粘度的超细二氧化硅水浆处理涂层表面可以减少积尘沾污[ 11] 。当涂膜表面采用这种水浆处理, 二氧化硅颗粒填充了涂膜敞开的孔隙, 因而减少了积尘沾污, 这种处理方法对砂粒型乳胶漆极为有效, 因为这种漆的PVC 刚好是在CPVC以上, 涂膜显示出典型的多孔隙表面。