白色顏料硫化鋅在內(nèi)外墻中的應(yīng)用

中國新型涂料網(wǎng)訊：

硫化鋅白色顏料在涂料中不僅可以取代部分二氧化鈦，并且與二氧化鈦一起使用時具有長效的抗菌滅藻功能，廣泛應(yīng)用與內(nèi)外墻涂料中。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，大氣污染日益引起人們的重視。大氣污染中的主要污染物質(zhì)包括二氧化硫、工業(yè)灰／粉塵等。工業(yè)灰／粉塵大多通過物理或者化學(xué)作用吸附在建筑物的表面，一方面造成對建筑物甚至城市面貌以及形象的影響，更加重要的是這些工業(yè)灰／粉塵與建筑物基材中的化學(xué)成分，在水分和紫外線的作用下會產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)，而且在建筑物的表面會生長出大量的藻類微生物，這些微生物通過物理和化學(xué)作用分解或者降解建筑物 內(nèi)的各種成分，在對建筑物安全性能產(chǎn)生隱患的同時，對人類的健康造成巨大的影響。

1 建筑物上的藻類生長

    從化學(xué)組成來看，工業(yè)灰／粉塵有 3 種：純的無機粒子( 比如說硅酸鹽)、大部分為無機粒子的灰塵及大部分是有機材料 ( 比如包覆有像汽油或者溶劑這樣的無機物作為核的粒子)的粒子。真正的灰塵不僅含有硅酸鹽，而且粒子的表面通常會有一些有機物存在，比如各種機動車的油煙，這些有機物質(zhì)就像膠水一樣使得這些粒子粘附在建筑物的表面。

    在經(jīng)過長時間的陽光照射以及間斷的雨水作用下，會發(fā)現(xiàn)有大量藻類或微生物在建筑物表面生長。這些藻類和菌類不斷侵蝕建筑物材料的內(nèi)部，對建筑物結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能產(chǎn)生很大影響。在沒有藻 類防護的物體表面可以觀測到藻類生長繁殖的 2 個階段。第一階段：表面上藻類的侵蝕發(fā)生在基材涂覆涂料之后，在涂層中容易游離的有機成分，比如成 膜劑等，在光照和水分的作用下可以作為藻類生長的營養(yǎng)成分。并且藻類的生長速度會隨著這些營養(yǎng) 劑被消耗而降低。這種進程很快會發(fā)展到第二個侵蝕階段：涂料受到耐候性的影響造成表面涂層中的 大量成分被降解或者剝離，導(dǎo)致建筑物表面很粗糙，這就使得灰塵、有機剩余物等被吸附在物體的表面 上，這給藻類的繁殖提供了較長時間且較為持久的營養(yǎng)成分。

2 去除煙塵 類微生物的方法

    2 ． 1 去除煙塵的方法

    對于去除建筑物表面上所吸附的工業(yè)性煙塵／粉塵，目前可以采取以下幾種措施。

    (1) 親水性的表面

采用這種方法將使得建筑物表面與有機膠粘劑之間的作用減小，通過雨水的外力可以將其沖走。

(2) 采用高玻璃化溫度的粘合劑

    在這種情況下作為粘合劑的有機物不會溶解在基料里面，二者之間的引力較小，雨水有可能將灰塵沖走。

    (3) 憎水性的表面

    開始時它們具有較好的潔凈度 ( 雨水可以沖走較大的粒子 ) ，但是一段時間之后表面會變臟，因為極細的油煙在表面上會越聚越多。

    可以看出，采用這 3 種方法都不能徹底去除工 業(yè)性煙塵／粉塵，這將導(dǎo)致建筑物表面無可避免地出現(xiàn)藻類。

    2 ． 2 抑制藻類生長的方法

    抑制藻類以及微生物菌類生長有 3 種方法：①在涂料中添加有機殺菌劑，但其最大的缺點是不能保持長效的抗菌滅藻作用，這是由于涂層經(jīng)過長時 間曝露于外界中，使得大量的有機殺菌劑在復(fù)雜的 氣候影響下分解、降解或者與基料樹脂發(fā)生反應(yīng)，從 而使得涂層不具備長效的抗菌滅藻功能，而且有機殺菌劑對人體有一定的損害，主要用于溫度較低的 場合；②利用納米二氧化鈦的光催化效應(yīng)來殺滅菌類和藻類，但是由于納米二氧化鈦在產(chǎn)生光催化效應(yīng)的同時，會有大量能量以及具有高活性的自由基產(chǎn)生，這樣就對涂料的樹脂體系產(chǎn)生嚴重的影響，從 而使得納米二氧化鈦的使用受到很大的限制；③在涂層中添加氧化鋅或者磷酸鋅等較為活潑的鋅鹽， 與方法 1 相比，該法涂層的抗菌滅藻功能時間要長， 但是由于氧化鋅或者磷酸鋅等鋅鹽具有較活潑的化學(xué)特性，這樣在雨水等自然力的作用下，使得涂層中 起著抗菌滅藻作用的鋅離子的濃度越來越低，使之也不具備長效抗菌滅藻功能。

    硫化鋅是所有鋅鹽化合物小最為穩(wěn)定的一種， 并且硫化鋅也是一種白色顏料 利用硫化鋅的長效抗菌滅藻效應(yīng)來抑制藻類生長，能夠很好地解決建筑物表面吸附工業(yè)性煙塵／粉塵和表面生長藻類以及微生物的問題，起到長效抗菌滅藻作用。

3 具有長效抗菌滅藻效應(yīng)的白色顏料硫化鋅

硫化鋅是最穩(wěn)定的鋅化合物 之一。作為一種無機鹽，其在水和有機溶劑中的溶解度非常小。硫化鋅白色顏料的純度非常高，它是僅次于二氧化鈦顏料之后應(yīng)用最為廣泛的白色顏料。盡管比二氧化鈦的光活性要差，但是其在市場上仍占有較大的份額，這主要是因為它具有特殊的性能。將硫化鋅用于外墻涂料中，可以顯著地發(fā)現(xiàn)其表面藻類的生長較小。硫化鋅的化學(xué)穩(wěn)定性能優(yōu)于 氧化鋅，遠勝于有機殺菌劑。但如果單獨使用，硫化 鋅在水、氧化劑和 UV 光的共同作用下被氧化成硫酸鋅 ( 圖 1) ，這個過程的發(fā)生不可避免地造成硫化 鋅作為白色顏料性能的降低。要使得硫化鋅作為更加長效的殺菌滅藻劑，必須要與二氧化鈦一起使用，讓二氧化鈦充當部分 uV 吸收劑，使得硫化鋅能夠 在長時間內(nèi)提供穩(wěn)定的游離鋅離子濃度。硫化鋅和 二氧化鈦混合使用時，可以觀測到它們之間有協(xié)同效應(yīng)。

          圖 1 硫化鋅在光照條件下生成可溶性的鋅鹽

二氧化鈦能夠吸收 UV 光進而保護下層的硫化鋅粒子免受 UV 光的輻射。在沒有足夠的能使硫化鋅氧化的條件下，硫化鋅是完全穩(wěn)定的。分析證明， 在經(jīng)過長時間的氣候侵蝕后，硫化鋅會顯著減少而 轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘匿\，但是相比整個涂料體系來說，鋅的含量不變，保持一個常數(shù)水平。

    此外，硫化鋅可以提供一部分白色顏料的性能，這樣就可以減少二氧化鈦的用量。

    與單獨使用一種白色顏料的涂料體系相比，用 二氧化鈦和硫化鋅的混合物作為白色顏料的涂料體系表現(xiàn)出更長的使用壽命和更為持久的顏色性能。

    德國莎哈利本化學(xué)有限公司 ( 原薩其賓化學(xué)有 限公司 ) 是世界上唯一能夠工業(yè)化生產(chǎn)具有長效抗菌滅藻功能的硫化鋅白色顏料的公司，硫化鋅在與 二氧化鈦一起使用時，不僅能夠減少二氧化鈦的用量，而且在抗菌滅藻方面，優(yōu)于使用氧化鋅作為殺菌 劑的涂層，達到了真正的長效抗菌滅藻效果。該產(chǎn)品的牌號為： Sachtolith HD ，表 1 所示的是這種產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)。

    表 1 Sachtolith HD 的技術(shù)數(shù)據(jù)

    從表 1 可以看出：硫化鋅 (Sachtolith HD) 具有較軟的結(jié)構(gòu)以及較小的莫氏硬度，比其他大部分顏料 具有更小的磨損性。其優(yōu)異的性能包括：高的光亮 度和較低的變色性能，在 UV 光的波長附近吸收較小，良好的耐曬性，對基料的吸收較小，優(yōu)異的流變性和潤濕能力，非常好的分散性。硫化鋅主要是由球形粒子組成，并且粒子尺寸分布的寬度與二氧化鈦顆粒基本相同，其平均粒徑大約在 0.35 μ m 左右，其電鏡形貌照片見圖 2 。

      圖 2 Sarhtolith HD 微粒的電鏡形貌照片

    圖 3 所示的是加入了硫化鋅后外墻涂料的抗菌滅藻效果。樣板放置于戶外長達 6 年的時間。其中上層所示的是參照樣本，下層是樣板經(jīng)過了 6 年的戶外試驗，左邊的沒加硫化鋅，右邊的加入了硫化鋅。從圖 3 中可以看出：加入硫化鋅的試樣的抗菌滅藻效果非常好。

      圖 3 硫化鋅的抗菌滅藻功能

    隨著工業(yè)的發(fā)展以及環(huán)保要求的提高，對建筑 物的裝飾性能提出了更高的要求。具有長效自潔凈功能的內(nèi)外墻涂料的研制被提上了日程。硫化鋅作為白色顏料應(yīng)用于涂料中可以取代部分二氧化鈦，同時有著長效的抗菌滅藻功能，相對于有機殺菌劑的短效和氧化鋅活性高的缺點，可以預(yù)見硫化鋅在今后的內(nèi)外墻涂料中有著更廣泛的應(yīng)用。