防涂鴉涂料性能的改進(jìn)方法建議

1 引言

涂鴉損害是人類現(xiàn)代文明的一大公害，它使物面沾上有害景觀的圖像或文字，甚而破壞其結(jié)構(gòu)。對(duì)付涂鴉.為有效的方法是采用防涂鴉涂料，尤以..性防涂鴉涂料.受歡迎，其層面硬且耐磨，使用久至10年，涂鴉難以沾污其上，或易清除。但這類涂料多數(shù)為溶劑型，或與理想的防涂鴉涂料要求有些距離，近來(lái)人們采用以下一些方法來(lái)加以改進(jìn)。

2 改進(jìn)方法

2.1選用新樹(shù)脂

防涂鴉涂料的防黏著性強(qiáng)，由此可獲得成珠效應(yīng)，使涂鴉得到遏制。而決定防涂鴉涂料主要性能的是所采用的樹(shù)脂，現(xiàn)有的防涂鴉涂料所用的樹(shù)脂品種有：聚氨酯、氟樹(shù)脂、氟硅樹(shù)脂、水性聚氨酯和水性交聯(lián)型氟樹(shù)脂等，而采用新樹(shù)脂制造防涂鴉涂料亦日見(jiàn)增多，其中聚硅氮烷已日見(jiàn)應(yīng)用。

聚硅氮烷原來(lái)只作為高性能陶瓷的原材料，但它作為涂層材料確有巨大的潛力。聚硅氮烷是硅、氮、氫的聚合物，有機(jī)聚硅氮烷是由碳和工業(yè)氨水以及相應(yīng)的氯硅烷制成?；谟袡C(jī)聚硅氮烷可配制成不同類型的涂料，它具有多功能特性，包括極高的硬度和耐刮性，高耐化學(xué)品性、耐腐蝕性、溫度穩(wěn)定性、易清潔性和阻隔作用，是玻璃、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、聚酯、鋁和鋼的良好保護(hù)涂層。

聚硅氮烷的一個(gè)重要用途是可用作抗涂鴉涂料涂層或其保護(hù)層，因此它可用于建筑物和公交運(yùn)輸工具上，防止在這些設(shè)施和裝置上亂涂亂畫(huà)，這些亂涂亂畫(huà)包括使用噴漆、油墨，從而可節(jié)約用于這些物件上的巨額花費(fèi)。這種由聚硅氮烷所制成的防涂鴉涂層只需5μm就足以對(duì)付亂涂亂畫(huà)。此涂料在室溫下1 h就可指觸干，數(shù)天后充分固化。其特性是高交聯(lián)密度和低表面能，所以它特別能抵御墨水和顏色的滲入。

對(duì)于已風(fēng)化的涂層，還可以用含聚硅氮烷的涂料罩涂，該涂料目前在歐洲鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)使用著。聚硅氮烷涂料不僅可以保護(hù)涂層表面對(duì)付涂鴉，即使在地下礦區(qū)，以及因破壞而骯臟的墻壁，籍此可用高壓清洗來(lái)除去污垢。聚硅氮烷涂料作為防涂鴉涂料還可用于防塵涂層的鋁輪輞，此輪輞在很短時(shí)間內(nèi)因制動(dòng)而會(huì)導(dǎo)致表面積聚道路塵埃和雜質(zhì)，而且制動(dòng)器會(huì)達(dá)到500℃甚至更高溫度，一般使用的表面涂層在這種溫度下會(huì)發(fā)生變色而無(wú)法除去，人們用此涂料進(jìn)行試驗(yàn)。采用聚硅氮烷涂料防塵抗變色要大大優(yōu)于其它現(xiàn)有的體系。

由于聚硅氮烷涂料的易清潔性和高溫穩(wěn)定性，它還可以在600℃以上高溫環(huán)境中使用。

2.2選用防涂鴉助劑

防涂鴉助劑的開(kāi)發(fā)源自于自然界生物的功能，例如許多植物葉片和昆蟲(chóng)翅膀都具有自動(dòng)清洗功能，它們采用一種機(jī)制來(lái)去除塵埃顆粒、細(xì)菌和真菌，其中...的是蓮花葉，俗稱荷葉效應(yīng)，這主要是其特殊的表面形貌和疏水性之故；特殊的表面形貌阻止污物與其表面親密接觸；而高疏水性則使葉子產(chǎn)生疏水作用。所以水滴會(huì)在其表面上滾落，并攜帶污物落下。這種具有雙重結(jié)構(gòu)的表面實(shí)際上是納米和微結(jié)構(gòu)所組成的蠟狀材料，微結(jié)構(gòu)減少了接觸，從而導(dǎo)致.低的附著力；而蠟狀材料使表面疏水，亦即造成低表面張力，造成潤(rùn)濕不良，其與水滴接觸角約為160°。然而表面單獨(dú)具有疏水效果的卻很難有耐沾污的功能。所以，作為防涂鴉涂料，必須具有2個(gè)條件：其一是表面必須具備類似蠟狀材料那樣的較低表面能；其二是其表面必須粗糙，但其粗糙度必須是納米級(jí)或接近納米級(jí)的水平。

對(duì)涂料表面的改性還可采用防涂鴉助劑，這些防涂鴉助劑主要有：聚硅氮烷助劑、二氧化硅納米粒子、聚二甲基硅氧烷、硅烷和含氟表面活性劑等。

聚硅氮烷的性能正如前述，用此作助劑而制成的防涂鴉涂料可以與底材如玻璃、塑料、復(fù)合材料以及金屬形成強(qiáng)烈的極性鍵，從而對(duì)底材起著良好的保護(hù)。而此助劑由于其結(jié)構(gòu)特征能與大氣中的潮氣作用導(dǎo)致交聯(lián)，或通過(guò)熱作用而形成稠密的二氧化硅網(wǎng)絡(luò)，這樣因其低表面能遂使其涂層不受污漬或標(biāo)記墨水侵害，成為良好的防涂鴉層而可用于汽車(chē)行業(yè)、鐵路運(yùn)輸、顯示標(biāo)志、鋁建筑外墻和候車(chē)亭上，此助劑現(xiàn)已被商品化。外墻涂料需要高耐沾污性，一些低Tg的基料制成的涂料成膜后依然發(fā)黏，易沾灰，且耐刮性差，使用二氧化硅納米粒子（粒徑在30nm以下）就能克服其涂層的發(fā)黏問(wèn)題，所以采用10~20 nm的二氧化硅微粒，將其分散于水以制成固體含量為40%的水性添加物，并添加到乳液聚合的涂料產(chǎn)品中，從而使涂層具有耐沾污性和低成膜溫度，因此，BASF公司就使用這樣的二氧化硅粒子制成納米涂料并推向市場(chǎng)。聚二甲基硅氧烷助劑能降低涂層的表面張力，使其表面滑爽，賦于涂料防涂鴉性能，因此可用于溶劑型和水性涂料系統(tǒng)里。

玻璃、陶瓷、木材和金屬可以用含硅烷作助劑的涂料處理而得到疏水表面，這樣其水接觸角可大于90°，其含量在0.5％～2.0％之間，由于其結(jié)構(gòu)中的烷氧基團(tuán)水解產(chǎn)生硅醇，然后與底材上的羥基反應(yīng)，形成高耐久和低表面張力的表面。

氟表面活性劑是多功能助劑，它為涂料提供了良好的流動(dòng)性和流平性，由此可配制低VOC、疏油暨親水性的涂料，使涂料具有良好的耐沾污性和防粘連性，氟表面活性劑有各種不同的類型，有含氟硅烷、氟烷基硅烷、聚三氟化物及功能性氟烷基化合物。由于其親水性，它們就可使涂層讓雨水沖洗掉表面污物，它們?cè)谕苛侠锬軌蜻w移到涂層表面富集達(dá)到25％的程度，其添加量也很低，一般在0.05％～2.00％，這類助劑使用效果甚佳。

3 引入納米技術(shù)

材料表面的性質(zhì)取決于材料的表面形態(tài)和表面外層的化學(xué)組成，引入一定尺度的納米材料并通過(guò)超分散技術(shù)令其.大限度地保持單個(gè)粒子的非團(tuán)聚狀態(tài)，再引入低表面能物質(zhì)，因分子間范德華力和庫(kù)侖力的作用，低表面能物質(zhì)分子在納米顆粒表面上能夠鋪展而形成高度有序排列的單分子膜，分子中有低自由能的基團(tuán)因分子的熱運(yùn)動(dòng)，可向著表面遷移富集并進(jìn)行定向有序排列，這樣就形成一個(gè)低自由能基團(tuán)構(gòu)成的表面。而涂層.外部分即包覆在納米顆粒表面的緊密有序排列的低表面能物質(zhì)分子，這種固體表面上形成的超薄有序且有特定粗糙度的體系就保證了固體表面具有.低的表面自由能，這種納米超疏水、超耐沾污的涂層現(xiàn)已商品化。

4 其它

另有一種稱為有機(jī)/無(wú)機(jī)納米雜化“雙疏”（疏水、疏油）涂料，系由α，ω-三乙氧基硅烷封端的PCL（己內(nèi)酯）-PEPF（三氟甲氧基封端的全氟聚醚）-PCL（己內(nèi)酯）與四乙氧基硅烷（溶膠-凝膠前驅(qū)體）之嵌段共聚物配制的涂料具有突出的不潤(rùn)濕性，也可適宜做防涂鴉涂料，但尚停留在試驗(yàn)階段。