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生态型彩色负离子内墙干粉涂料的研究与应用

作者:周广德  单位:北京环益美高分子聚合物研究所总工程师

 

摘要 采用生态功能型树脂类可分散胶粉和纯天然矿物材料为主要原料,产品为粉状物,不含聚乙烯醇、乳胶类等有机化工产品,不用化学助剂、化学色浆、化学染料等成分。可保持30年以上不老化、不粉化、不褪色,干擦、湿擦不脱粉,色泽自然美观、性能优良可靠,具有独特的生态功能,广泛适用于办公、住宅、公共娱乐等场所的室内装饰装修,是一种生态、健康涂料.该产品无毒无味,可消毒杀菌、净化空气、平衡和保持室内空气湿度,释放对人体有益的负离子成分,从根本上解决乳胶、聚乙烯醇等石油化工产品类涂料对人体健康的危害和对室内空气的污染问题。本文主要研讨内墙生态负离子彩色涂料粉的材性、功能与特点、研究与应用、生态环保影响、发展前景等。

关键词 涂料 干粉涂料 生态涂料 环保涂料 生态建材 

 

引言

涂料作为现代家装工程必不可少的装饰材料,已进入到千家万户,化工涂料及其原材料的生产,在耗用宝贵的资源、能源的同时,要产生一定的环境污染,我国资源与环保问题比较突出,新修订的《中华人民共和国节约能源法》将于2008年4月1日起正式实施,这部节能法旨在推动全社会节约能源,提高能源利用效率,保护和改善生态环境,促进经济与社会全面协调可持续发展。这意味着任何行业、企业及产品都得过节能减排这一关,任何人都要从自我做起,切实做到节能减排,否则,违法必究,这标志着我国政府和人民同心协力,与国际社会共同行动,努力节约能源、拒绝污染、保护环境。生态负离子彩色涂料粉的研制成功,将改变涂料工业现状,推动涂料产业向无害化、无污染、功能型、生态性、高耐候性、高品质方向发展。

一、我国的建筑涂料发展现状及分析

建筑涂料发展最快的时期是八十年代末至九十年代初,由于投资小、技术工艺简单、市场需求旺盛,很多人投资办涂料厂生产涂料,其产品大多以聚乙烯醇类涂料、多彩内墙涂料为主,主要以聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂为成膜物,外墙乳胶漆也大多以聚乙烯醇类与苯丙乳液配合,品种少、档次低。经过多年的发展,目前内墙涂料主要品种有聚醋酸乙烯、聚醋酸乙烯-丙烯酸酪、聚苯乙烯—丙烯酸、乙烯-醋酸乙烯类乳胶漆和聚乙烯醇类涂料等。外墙涂料分乳胶涂料和溶剂型涂料两类。乳胶涂料中以聚苯乙烯—丙烯酸酯和聚丙烯酸类品种为主;溶剂型涂料中以丙烯酸酪类、丙烯酸聚氨酪和有机硅接枝丙烯酸类涂料为主,还有氟碳树脂漆、各种砂壁状和仿石型等厚质复层涂料,地面涂料、防水涂料以环氧树脂类和聚氨酯涂料为主,另外还有聚氯酪类为主的木质装饰漆等等。据国家统计局公布的权威资料显示,2007年1-10月全国涂料总产量492.0889万吨,同比增长15.7%,其中油漆产量为340.6376万吨,同比增长19.2%,建筑涂料为151.4513万吨,同比增长8.6%。根据这些数据和我国房地产业今后的发展分析,未来建筑涂料的市场需求不会有太大增长,基本上会是供大于求。涂料行业还将面临原材料价格上涨、生产成本增加、市场销售价格下滑的艰难处境。因此,建筑装饰涂料业的发展将取决于科技创新和不断适应市场需求的能力。

二、我国建筑涂料的发展的方向

1.发展超低VOC或无VOC的低能耗、零排放的非石油化工产品(如合成树脂乳液、聚乙烯醇类等)健康涂料,,彻底解决涂料中VOC对人体健康的危害和对生态环境污染的问题。

2. 研发高耐候、超长使用寿命、装饰性强、多功能型的干粉涂料。涂层不易粉化、抗老化,实现腻子涂料一体化,替代现有的腻子和涂料,工艺操作简便,省工、省时、省钱。具有防火、防潮、防结露、防霉、防虫、防腐蚀、防碳化、消毒、杀菌等多功能装饰涂料,既有良好的装饰效果,又可节省资源,有益于健康居住。

3.推广生态型干粉涂料。生态涂料以高性能天然矿物材料为主要原料,成膜物质不使用石油化工原料,产品中不使用化学助剂、化学色浆、化学染料等,涂料中应不含甲醛、氨、苯系物、汞、铅等对人体和生态环境有害成分,其涂层具有吸附透气能力、自动调节与平衡功能,可改善、自动调节与平衡居室内的干湿度,减少浮尘量,净化室内空气,增加人居环境的舒适度,使建筑装饰具有生态效应,使装饰材料、人类居住和自然环境相互协调与和谐,这也是自然、经济、社会可持续发展的战略目标。

 

三、内墙涂料中主要有害物质种类及危害

水性涂料中使用的乳胶类、聚乙烯醇类化学成膜物、以及涂料中添加的化学助剂等石油化工产品,都属于非生态、非环保产品,因为从石油加工至最终产品,要产生多次能源消耗和污染物排放,因此,水性乳胶涂料不可能是真正意义上的生态环保产品。内墙涂料中的主要有害物质有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氨,有害重金属:汞、铅、镉、铬、锑等,再加上室内空气中的悬浮性颗粒物,共同构成室内污染源,损害人体健康。研究表明,当这些污染物在室内空气中达到一定量时,可直接破坏人的免疫系统,可致癌、致畸、致病、致人死亡,现有的心血管、脑神经、视神经、呼吸功能、生殖功能、消化系统等100多种疾病都与此相关,又特别是对婴幼儿、孕妇、年老体弱、多病者的危害性更大,即使健壮的年轻人也不会幸免,人的免疫系统被破坏,免疫力下降后,人就很容易生病,而且一旦生病,药物治疗的效果会很差,这就是现在人病痛多、难治愈的根源所在。空气、水源、食物这三大污染成为人类健康的杀手,正在逐渐吞噬着人类的生命,危及我们赖以生存的环境!

日本、英国、美国等发达国家对内墙涂料中有害物质含量的限定是十分严格的,以美国ASTMD3630—89建筑涂料安全健康标准规定与我国GB18582-2001《内墙涂料中有害物质限量》和HBC12-2002《环境标志认证技术要求:水性涂料》比较,其结果见下表:

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项   目 

ASTMD363089(美国)

GB185822001(中国)

HBC12-2002(中国)

甲醛 

≤5/㎏

100/㎏

 

卤代烃

 

500/㎏

 

铬  

≤0.005%

60/㎏

 

镉  

≤50/㎏

75/㎏

 

铅  

≤0.01%

90/㎏

 

汞  

≤10/㎏

60/㎏

 

≤50/㎏

标准中无此项

 

苯  

(㎎/㎏)

 

 

 

 

共500㎎/㎏

甲苯 

(㎎/㎏)

 

 

二甲苯

(㎎/㎏)

 

 

乙苯 

(㎎/㎏)

 

 

从上表中可以看出我国现有内墙涂料中的有害物质含量标准比美国的标准规定要高,有的项目要高出20倍,允许涂料中含有这么大量的有毒物质,危及我们的身心健康,我们的行业管理部门、涂料制造业、施工建设者、广大涂料消费者应该迅速“警醒”了!

 

四、装饰材料的性能对于室内空气质量和居住的舒适度的影响

无论您是在家休息,在办公室工作,在车间劳动,去商场、娱乐场所消费等,人的一生中有三分之二的时间是在室内度过的,因此,室内空气质量水平、环境舒适度,是我们健康的保证,也是我们生存的需要。

现代建材科技的进步,推动了建材制造业和建筑装潢业的快速发展,建筑装饰材料,消费水平在不断提高。我国城乡建设中,又特别是大中型城市的建筑装饰,为追求豪华、美观、气派的装饰效果,居室里大量使用乳胶漆、胶合板、釉面地板砖、墙纸等装饰材料,将这些材料用于居室装饰,不透气、不吸湿、不吸附,使室内环境丧失生态性,冬季室内空气会更干燥、夏季室内空气会更潮湿,加上涂料、胶合板、墙纸、胶粘材料中散发的甲醛、苯系物等有毒害物质,可以明显感到空气质量很差,当这些有害物质达到一定量时,就会直接危害人的身体健康,引发身体病变、甚至危及生命安全。

室内装饰用材料的选择,既要有专业科学知识,又要艺术与自然生态环境的和谐。室内生态系统的建立,是居室舒适度的关键,它包括合理的空间构成、采光、能源利用效率、空气净化、水气平衡和建筑墙面、地面、屋顶的装饰设计与装饰用材料的选择,以及室内绿化用植物等等。

以前居住的原始岩洞、人造窑洞、竹木屋、茅草屋、土坯房、砖瓦房、水泥墙、石灰墙、粘土墙等建筑物,墙壁、屋顶与地面基本上很少用装饰材料,都是士、木、石等原生态材料为主,这些材料都具有良好的透气性和吸附能力,基本上不产生有害物质,还可以吸附空气中的一些有害物质,起到净化空气、防止空气污染的作用,还具备一定的保温、保湿、除湿功能,冬暖夏凉、居室内无明显的干燥或潮湿感,建筑物被废弃后,这些材料容易循环再利用,不会对环境造成负荷。老人们常说,住楼房不如住平房,平房能接触到“地气”这“地气”是什么?就是生态效应,它确保了居住的舒适度与安全健康。现代居室的装饰装修,过分追求豪华、气派的外观效果,人们竞相攀比,盲目跟进,以获得心理上、感观上比较虚荣的满足感,室内墙壁和屋顶采用封闭性很强的乳胶漆、墙纸、地面使用不透水、不吸湿的釉面砖或木地板装饰(本来纯木制品是生态的,有吸湿透气功能,但地板多次打腊后就没有吸附功能,丧失了生态性),这些材料的生态性很差,不吸湿、不透气,加上门窗的密闭性,就如同将人置于一个封闭的大塑料袋中,室内污浊的空气难以扩散,新鲜空气又无法及时交换,夏天感到室内闷热潮湿,要开空调器致冷除湿,而冬季感到室内异常干燥,则要用电加湿器向空气中补充水分,这些情况说明现在的居住环境的生态性问题已经很突出。

研究认为,装饰装修材料的封闭性、不透气,将造成建筑结构和墙体材料中的有害物质(如:对墙体和结构具有腐蚀和破坏作用的盐、碱等),难以水解、潮解、氧化后通过微孔析出,也不利于墙体中的水气自然平衡,不利于建筑材料发挥良好作用,会缩短建筑物的使用寿命(例:长时间关闭门窗,无人居住,几年后房屋的状态就会很差)。

 

五、生态负离子彩色干粉涂料的材性

生态负离子彩色干粉涂料,是选用北京环益美高分子聚合物研究所开发研制的生态型功能性可分散胶粉为成膜物,这种胶粉是用多种高分子材料,采用先进的无污染生产工艺,经过洗涤、高温聚合、干燥、粉末化的一种具有生态活性、功能稳定的无毒害粉末状胶粘材料,并多次经北京市建筑材料质量监督检验站、国家建材检测中心、国家环境分析测试中心、国家建材工业环境监测试中心检验测试,产品中不含游离甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯和有害重金属,为目前用于干粉涂料中较理想的胶凝材料。生态彩色负离子涂料以天然材料为主,以生态功能为核心,产品中不含乳胶类、聚乙烯醇类等化学胶和化学助剂、化学色浆、化学染料等,具有超强的稳定性,长期良好的装饰效果,施工方便快捷,是集材料科学技术和材料应用技术一体的创新型高科技产品。

六、 生态负离子彩色干粉涂料的性能特点与生态功能

1.产品为干粉状。采用纸袋、塑料袋、塑料编织袋、纸塑复合袋等包装即可,包装费用低,储存、运输方便、安全、环保。使用时加入常温水调和即可使用。

2.符合健康环保的时尚要求。其原材料以纯天然材料为主,不添加任何有害化学添加剂,是目前世界上最为环保的装饰材料之一。高级生态负离子彩色涂料粉在生产过程、储运过程、使用过程及使用后对环境与人体安全无毒害、无污染。

3.性能优良可靠。产品具有超强的稳定性,不怕暴晒或冰冻(冰冻后,解冻后仍可照常使用),粘附力极强,与水泥墙面有很好的亲和力,不仅强度高,硬度好,在密封状态下,产品可以存放二年左右。施工后可保持30年以上不老化、不粉化、不起皮脱落、不褪色,无龟裂现象,干擦、湿擦不脱粉,色泽自然美观、性能优良可靠。

4.适用范围广泛。可直接用于混凝土浇铸墙、水泥砂浆抹灰等墙基面(其它墙基面,如:轻质石膏隔墙板、纸面石膏板、木板与木质胶合板、聚苯乙烯泡沫塑料板、内保温层、粉刷石膏、石灰墙、已粉化的旧墙体等,应参照有关技术方法先进行相应处理后,再使用高级生态负离子彩色涂料粉进行装饰作业),可以广泛用于办公楼、住宅楼、医院、学校、厂房、商场、娱乐场所的建筑内墙,如办公室、居室、走廊、厨房、卫生间、地下室等的装饰。

5.耐水抗潮湿不怕水。具有极强的耐水、抗潮湿能力,就是水浸泡也无妨,遇水受潮后,不胀裂、不起皮、不脱落、不粉化,涂层用水浸泡100小时以上不发生变化。

6.工艺简单、施工省时省力。如墙面平整度较差,施工前先用水泥腻子或抗裂砂浆找平墙面,找平层干燥后,直接使用高级生态负离子彩色涂料粉进行装饰作业(如墙面平整度较好,则可直接进行)。使用时,按涂料粉:水=1:0.5的比例将涂料粉直接投入到水中调和呈均匀雪花膏状,批刮操作轻松自如,动作连贯性好,不流坠、不翻卷,易刮平、易打磨,且工时费要比刮普通腻子、刷乳胶漆节省50%以上,可手工作业,也可机械喷涂。

7.装饰效果自然美观。由于选用的是白度相当高和色相相当稳定的纯天然矿物材料,不加入任何增白剂、化学色浆等,其色泽和洁白细腻度、表面光滑度均出自原材料本身的作用,所以显得很自然美观、和谐,手感平滑似瓷,其装饰效果胜过乳胶漆。

8.具有超强的生态功能。该产品选用的是安全无毒害的生态型功能性可分散胶粉和天然矿物材料,产品中不仅不含游离甲醛、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、卤代烃和有害重金属等有害物质,还具有消毒、抑菌、抗菌、杀菌、吸音降噪、和通过墙体“呼吸功能”来吸附、过滤、净化空气,并可向室内空气中释放对人体有益的负离子成分,与室内盆景式绿色植物一道构建起室内生态良性循环系统(绿色植物可以保持氧气与二氧化碳的良性循环,花卉植物的一些芬香成分,可以使空气清新,让人安静、放松、精神愉快)。

9.自动调节室内空气湿度功能。国内外一些专家的研究认为:室内空气中保持一定的湿度(专家建议最佳的室内空气湿度范围应在30-70%),对于人体健康与居住的舒适度极为重要。生态负离子彩色内墙涂料粉的涂层有吸湿透气功能,具有自动吸附和释放水气的能力,有效平衡居室空气中的水气,防止室内空气因过于干燥而产生大量可吸入性尘埃,对人的皮肤有滋润作用,更有益于呼吸系统健康。

10有效延长建筑物的使用寿命。高级生态负离子彩色干粉涂料中的生态型功能性可分散胶粉中的有效成分可使墙体形成“自由呼吸功能”,能随大气环境的变化自动调节墙体内的干湿度,即当环境空气潮湿时(特别是夏季霉雨季节空气潮湿和冬季气候干燥),潮湿的空气可以通过涂层中的微孔被墙体吸入,当环境气候干燥时,墙体中的湿气又可以通过涂层释放出来,直到墙体中的水分与环境气候的干湿度相平衡。在释放水气的同时,可对墙体材料中有腐蚀和破坏作用的盐碱类物质通过水解、氧化后逐步析出来,延长房屋的使用寿命,使墙体更加稳固、结实、耐用(几百年前的古代建筑采用生态建材,至今仍安然无恙,可以充分地证明这一点)。生态负离子彩色干粉涂料与现有腻子、乳胶漆或其它装饰材料相比,生态负离子彩色干粉涂料将建筑装饰与人和自然环境完美结合,讲究科学、自然、美观、生态环保及人性化,引领建筑装饰材料新潮流。

 

七、生态负离子彩色干粉涂料的研究与应用情况

生态负离子彩色干粉涂料是北京环益美高分子聚合物研究所的研究人员的创新型科技成果,符合国家节能减排的政策和现代建筑装饰的质量要求,在充分调研基础上,采用生态型功能性高分子材料和天然矿物原料结合,重视材料基础科学理论和材料应用技术研究工作,广泛吸取国内外建筑史上经验教训,发扬民族优良文化传统,重视建筑材料与人的需要和自然生态环境和谐发展,重点研究开发功能性材料,努力构建居室生态良性循环系统和城市建筑与自然生态良性循环系统,提高我们健康生活质量和建筑装饰的技术水平。

经过近几年大量的实验和工程实践,已成功地开发出系列生态负离子彩色涂料粉和系列外墙生态型天然彩色干粉涂料,替代溶剂型涂料、水性乳胶漆等化工涂料,产品多达上百个花色品种,能够满足室内外装饰工程的需要,是优质商住楼工程首先的装饰新材料,如“健康住宅”、“ 生态示范小区” “绿色工程”, “鲁班奖”、“长城杯”等。 随着研究工作的进一步深入展开,产品性能会更好、功能更强、成本更低、应用范围更加广泛。

 

八、高级生态负离子彩色干粉涂料的发展前景

随着现代经济社会的飞速发展,建设人们对健康的要求会越来越高,装饰建材是人类、社会、和自然之间和谐发展的基础,人类离不开赖以生存的自然生态环境,改善和保护生态环境已经成为世界各国政府和人民在政治军事、经济发展、对外交往中的大事,是全人类共同面临的大问题。生态建材让我们免受污染,给我们创造一个舒适的生活和工作环境,因此,使用生态建材,拥有健康生活是我们每一个人的愿望,生态负离子彩色干粉涂料将很快成为我们日常生活中喜闻乐见的时尚新产品,这是必然的选择,它将拥有巨大的发展前景,机遇难得!

 

 

 

 

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,主持或参与开发新技术、新产品百余项,个人独立技术项目有八十多个,发表专业论文三十余篇,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》,有18篇论文入选专业论文集出版,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、干混砂浆、技术咨询服务等

邮编及地址:101113北京市通州区张家湾镇西 北京环益美高分子聚合物研究所

联系电话:(010)61568560   61569859 13501258798;   

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