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新型生态树脂类可再分散胶粉的应用研究

北京环益美高分子聚合物研究所总工程师   周广德

 

摘要   选用多种无毒无害的高分子材料,在高温条件下共聚,经洗涤、干燥、粉末化的系列生态功能性、树脂类可再分散胶粉,该胶粉质量优良、性能稳定、适应能力强、生态环保性好,可广泛应用于多种内外墙腻子、干混砂浆、涂料、建筑粘合剂等,可有效提高建材产品的质量、降低产品成本、保护生态环境。本文重点介绍系列生态功能性、树脂类可再分散胶粉的主要特点、研究与应用情况、性价比、以及生态与环保性等,以推动绿色生态建材事业的发展。

关键词  胶粉  胶粘剂  生态建材  绿色建材 

前言

现代建材科技的进步,推动了建材业的快速发展,在我国城乡建设中,又特别是大中型城市,为追求豪华、美观、气派的装饰效果,居室大量使用乳胶漆、胶合板、釉面地板砖、墙纸等,将这些材料用于居室装饰,不透气、不吸湿、不吸附,使室内丧失生态性,冬季会更干燥、夏季会更潮湿、可以明显感到空气质量下降,加上涂料中散发的苯系物、胶合板散发的甲醛等有毒害物质,当这些有害物质超过一定量时,可直接破坏人的免疫系统,可致癌、致畸、致病、致人死亡。建筑外墙和城市路面,大量使用封闭性很强、生态性很差的外墙乳胶漆涂料、釉面瓷砖、马赛克、玻璃幕墙和不透水的石油沥青路面,致使城市建筑和路面吸附与平衡水气的能力完全丧失,城市应有的生态系统被破坏,城市缺水,空气异常干燥,浮尘和可吸入性颗粒物增多,下大雨时,雨水很快涌入下水道,形成下水道涌堵,甚至是倒流,造成大量积水(在北京市曾有雨天出现道路积水深达二米的险情),雨停后,不到24小时,城市就干燥了,宝贵的雨水资源瞬间就这样流失掉了。墙体材料与路面铺设材料对于人居环境和城市生态系统的影响,已引起专家、学者和越来越多的人们的广泛关注,因此,开发和利用生态建筑材料,用以改善人居环境和城市生态系统,是建设宜居城市、健康家居的关键。北京环益美高分子聚合物研究所的研究人员历经多年的努力,成功地开发出生态功能性、树脂类可再分散胶粉,并系列化,可代替乳胶类、聚乙烯醇类、纤维素类及其它化学助剂类产品,用于生产具有生态功能的内墙腻子、内墙耐水腻子、高级内墙耐水腻子、替代乳胶漆的高级彩色瓷性涂料、水泥腻子、石膏腻子、外墙普通腻子、外墙抗裂腻子、外墙彩色腻子、聚合物粘结砂浆、聚合物抗裂砂浆、聚苯颗粒保温浆料、中空玻化微珠保温浆料、闭孔珍珠岩保温浆料、无机复合类保温浆料、环保型建筑胶水等几十种产品,涵盖了建筑内外墙装饰用主要材料,在一些推广较快的地区,市场占有率已达50%以上。生态功能性树脂类可再分散胶粉在生态性、功能性、实用性、质量稳定性等方面已优于国内外同类产品,处于领先水平。

一、我国人居环境状况和装饰材料对人居环境的影响

纵观我国城乡建筑的发展历程,从远古到六七十年代,居室屋顶、墙壁、地面等建筑材料和装饰材料都是原始的、传统建筑材料为主,如水泥砂浆、水磨石、大理石、花岗岩石、白石灰、白石膏、生漆等,门窗多为实木的,顶棚材料有苇子杆、茅草、粘土、竹或木类材料等,内墙壁装饰一般采用石灰掺刀麻、纸筋抹灰的办法。这些材料的生态性很好,有一个共性,就是透气性和吸附能力,而墙体材料透气性和吸附能力,是改善人居环境的关键因素,石灰呈碱性,可以通过其微孔的呼吸功能,进行抗菌、消毒、净化空气。六七十年代的居室空气比较清新,即使关上门窗,居于室内的人没有什么不舒适的感觉,而现代的居室只要不开窗户、不开空调,早上起床到户外活动一小时左右,回家开门进屋的瞬间,就是会明显感到空气浑蚀,空气中迷漫着内墙乳胶漆和家具油漆散发的苯系物和胶合板、建筑用化学胶水所散发的甲醛味,使人头晕、恶心,产生窒息感。墙体材料透气性和吸附能力,有三个明显的作用:一是自动调节室内空气干湿度,二是净化室内空气,三是有助于墙体更结实耐用。我们都知道要是哪家的房屋长期关着门窗无人居住,几年后房屋的状况就会很差,这就是常说的“建筑也需要养生”,如果墙体材料封闭性很强没有透气性和吸附作用,就如同人居住在一个密闭的塑料袋中,即使所有墙体材料不产生有害物质,室内空气也会随着人居住时间长短而由好到差,居住没有舒适感,又特别是冬冷秋凉季节,门窗被关紧时,情况会更严重。只要在居室地面上铺设釉面砖,在墙壁和屋顶上刷乳胶漆,冬天会感到室内空气异常干燥,得用加湿器向空气中补充水分,而在夏季闷热天气时,会感到更潮湿、更闷热,要开空调设备致冷、除湿,否则,人会很难受。

室内人居环境恶化和室内空气污染问题,与饮用水污染、食物安全和生活习惯等,均直接威胁到人的生存环境、健康、乃至生命。经估算,人的生活、工作、休息,约有三分之二的时间是在室内度过的,因此,我们必须广泛关注室内空气质量,而改善室内空气质量,不仅要求墙体材料要无毒无害,更要特别注重选用有透气性和吸附能力的生态型墙体材料。

北京环益美高分子聚合物研究所研制的生态功能性、树脂类可再分散胶粉,如高聚胶粉、高光胶粉、多功能胶粉等,可代替乳胶类、聚乙烯醇类、纤维素类产品及其它化学助剂,用于生产具有生态功能的内墙腻子、内墙耐水腻子、高级内墙耐水腻子、替代乳胶漆的高级彩色瓷性涂料、水泥腻子、石膏腻子等粉体类墙体装饰材料,完全可以取代油性、水性涂料。经国家环境分析测试中心、国家建材工业环境监测中心多次检验,不含游离甲醛、苯、甲苯、二甲苯等毒害物质,其环保性能处于国内外领先水平,这些产品具有透气性和吸附能力,其装饰质量、效果与耐久性,大大优于使用有机化学胶粘剂、化学助剂的产品,其中高级生态内墙耐水腻子粉、高级彩色生态瓷性涂料,能达到三十年左右不粉化、抗潮湿、耐水洗、抗老化,还具有抑菌作用,其装饰成本仅为内墙乳胶漆的50%,工时费节省50%。这些生态产品,无论对人体、环境、空气净化、墙体保护都有很大的益处,被称为二十一世纪有发展前途的生态建筑材料,外国同行也称奇。

二、城市建设与生态环境关系 

关于城市建设与生态环境关系,最为重要的是水与空气问题,地球上一切生物的生存都离不开水,城市生态系统的维持也是离不开水气资源的,水是一切生命的象征,今后的城市最稀缺的是可以放心饮用的洁净水。地处我国华北地区的天津市,2003年至2004年间,整座城市缺水,引黄河水救急;2007年夏,无锡太湖水污染事件,引起水恐慌;北京的空气污染,致使空气中可吸入性颗粒物、浮尘增多,北京市政府不得不采取强力措施,确保2008年北京举办的绿色奥运;北方土地沙化,引发沙尘暴;有些城市人,到空气和自然环境较好的郊外购房居住等等。这些事例为我们的城市生态系统与自然环境保护鸣起了警钟。

笔者以改革开放前和改革开放后的城市生态环境状况做对比。改革开放以前,由于国民经济不发达,社会进展缓慢,城市基本上是老城区为主,城区面积不大,居住人口少,很少高楼大厦,建筑屋顶及外墙,基本上是以水泥砖瓦或用窑烧制的砖瓦,水泥砂浆抹墙面、那时没有乳胶漆,很少用釉面砖、瓷砖装饰,地面是水泥砂石路为多,一些小马路采用碎石与土筑路,用这些材料与工程建设的城镇,构建起了城市与自然合一的生态系统,一场雨后,很多天地面还能见到“小水坑”,排水的小沟内还有水在缓缓流淌,城市很滋润,与自然很和谐。而进入八十年代以后,城市建设不断加快,房地产成为我国重要的经济增长点,城市的老建筑变成了高楼大厦,据资料报道称,北京、上海的一些仅存下来旧胡同、旧弄堂模样的,还不到15%。

现代建筑大量使用外墙乳胶漆、玻璃幕墙、釉面砖、城市过多的石油沥青道路,这些材料用于外墙、路面,没有吸附水分的能力,导致城市空气异常干燥、地下水位不断下降。建筑物不吸水,地面不透水,下雨天,雨水顺墙而下,短时间造成下水道涌堵,有些城市的下水道管网设计、布局不合理,遇大雨时,甚至出现倒流现象,2007年盛夏的一场大雨,北京多个路段出现积水,其中北三环安华桥路段,出现的积水深达二米,一度险情并造成交通中断,可天晴后,不到24小时,城市就已经干燥了,很干燥的空气对于城市居民的健康生活、城市空气净化、绿化美化、以及对城市形象的影响都很大,会威胁到城市用水安全,给已经十分脆弱的城市生态环境系统造成极大的压力。假设城市建筑浅表能吸水透气,路面能吸收部分水分,城市空气就不会这么干燥了,那么,我们的城市生活环境更好些、更宜居。

有人说:北方无河不干,无水不干,长江变黄河,黄河变湖泊,北方变沙漠,南方变北方;有人抱怨:空气被污染了,清洁的水没有了,安全的食品没有了,人的健康差了、疾病多起来了;鲁迅先生写过:“林木伐尽,水泽湮枯,将来的一点水,将和血液等价”!今天的生态环境灾害是人类造成的,保护我们的生态环境也是全人类共同的责任,不分国别、不分种族、不分阶层、不论贫富。

北京环益美高分子聚合物研究所研制的新型聚合物――多聚胶粉、水泥胶粉等,可替代一些能耗高、生态环保性差、功能比较单一、性价比较差的有机化学产品,如:聚乙烯醇类、丙烯酸建筑乳液、可再分散乳胶粉、纤维素类(CMC、、CMCS、MC、HPMC等)及其它化学助剂类,用于聚合物粘结砂浆(可粘聚苯板、挤塑板、瓷砖、大理石、地板砖)、内墙防裂砂浆、外墙抗裂砂浆、外墙抗裂腻子、不用乳胶漆的外墙彩色生态腻子粉、聚苯颗粒保温浆料、中空玻化微珠保温浆料、闭孔珍珠岩保温浆料、无机复合类高效保温材料、氟碳树脂漆专用防裂砂浆、环氧地坪专用防裂砂浆、瓷砖勾缝剂、堵漏剂、填缝剂等等,可以使外墙浅表有自动吸附水气(10%左右)和向大气环境释放水气的功能,用该所胶粉生产的生态建材产品,已在国内三十个省市、数百项大小建筑工程上应用,并远销俄罗斯、美国、蒙古国、及东南亚国家等,受到用户好评。

三、世界生态环境形势和生态建材发展方向

人类进入二十一世纪,资源、环保是全人类共同关心的问题,减少能源消耗、节能能源、开发可循环利用或再生资源、防止污染、控制温室气体排放、保护生态环境,已经成为全人类共同的行动纲领,只要哪个国家或地区发生较大的环境灾害问题,就会受到世界的关注。环保问题已成为世界各国之间政治、经济、对外交往的大事。

我国自改革开放以来,国外的一些制造业,以独资、合资、来料加工的方式大量涌入,我国成为“世界工厂”,推动了国民经济的快速发展,由此产生的经济发展与资源和环保的矛盾越来越突出,我国的温室气体排放总量已经仅次于美国,最近有媒体报道,我国的二氧化硫排放量已超过美国,成为世界第一,已成为污染大国,治理和保护环境对于我们来说,是迫在眉睫又任重道远的工作。

我国的资源紧缺,能源消耗量大,资源利用效率低。如石油、矿石、天然气、煤炭等,都要靠大量进口,在消耗能源的同时,产生大量的粉煤灰、矿渣、炉渣、脱硫石膏等,而这些废弃物的利用效率还不高,另外,还有大量的建筑垃圾、生活垃圾、农业废弃物等。

在水资源的利用和保护方面,沿海工业经济发达地区、人口密集的大中城市最差,而水资源是人类最为宝贵的物质基础。笔者认为,仅仅保护是远远不够的,应该建立起一个水气的自然生态循环系统。北京环益美高分子聚合物研究所研制的多达几十个高效生态建材系列产品,具有能耗少、无污染、技术成熟、产品功能强、应用范围广、成本低等优势。其施工工艺也很简便,内墙可直接用生态型高级耐水腻子或生态型内墙彩色耐水腻子进行装饰,取代传统的刮腻子、砂纸打磨、刷乳胶漆的做法;在外墙砂浆底或外墙外保温层抹好抗裂砂浆后,可直接刮涂生态型外墙彩色抗裂腻子进行装饰,取代传统的先抹外墙腻子、砂纸打磨、再刷外墙乳胶漆的工法。这些新型生态产品对于室内外空气的净化、城市水气资源的补充、美化我们的居室和生活环境,以及城市生态自然循环系统的建设,起着极重要的作用。

生态建材产品的概念,其内容有:(1)不用或少用天然资源、采用清洁无污染的生产技术,其产品达到使用周期后,能够循环再利用;(2)在功能和品质上,一定要质优价廉、有竞争能力,能够满足用户的要求;(3)适应生态环境条件,不仅对人体和环境无毒害、无污染、无放射性,而且有益于生态自然环境的良性循环。这些内容,也是生态建材的研究与发展方向。

综述

城市建筑和人居环境,涉及到城市规划与管理、建筑设计与施工、材料与工艺等多方面,我们的生活、居住,以及城市规划、建设和城市经济发展,要与自然生态环境相适应,也就是“天人合一”。大力开发和利用生态建材,节约资源,注重资源的循环利用,节能减排,控制污染,保护自然生态环境,是我们建材业、城市建设者的重任!

 

附:作者简介

周广德,男,北京环益美高分子聚合物研究所总工程师,从事科技工作二十余年,有多年的理论研究和丰富的实践经验,为上千家企业、几百个工程项目提供过上万次的技术咨询服务,在《砂浆﹠保温》、《中国建材报》、《中国建材科技》、《天津建材》、《上海建材》、《化学建材》、《建材标准化与质量管理》、《中国砂浆》等刊物上发表专业论文二十多篇,其中有四篇论文获得优秀论文奖,有两篇论文入编《中国现代化建设研究文库》,其专业技术水平受到业内人士好评。主要研究方向:高分子材料、生态建材、建筑保温节能技术、内外墙各种腻子、技术咨询服务等。

 

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