外墙涂料耐沾污技术总结（五）气球陶瓷理论

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与疏水性理论相反，针对憎水性漆膜难以克服的“雨水流痕”现象以及城市污染源中大量亲油性物质的存在，日本涂料界提出了“亲水性漆膜比憎水性漆膜更耐沾污”的观点。其最大的优点就是：从去污的角度来看，亲水性漆膜表面雨水的洗净效果和表面均匀污染而造成的雨迹及斑痕非显在化的视觉效果。但如何实现漆膜的亲水化非常关键，如果单纯地混合亲水性物质得到涂膜表面的亲水性化会导致漆膜耐水性等物性变差，污染物随雨水进入漆膜内部形成难以去除的永久性污染，同时亲水性物质在雨水长期冲刷下易流失，保持长期的低污染性比较困难。为此，日本SKK四国化研公司上村茂人等将陶瓷复合技术应用于水性体系，即所谓的“气球陶瓷理论”。其设计目标也是“亲水性漆膜表面”，但有所不同的是，其设计思想是采用含硅无机成膜物，利用其与有机成膜物之间溶解性的差异，成膜干燥过程中，无机相迁移至涂膜表面，赋予涂膜类似陶瓷的高硬度和表面亲水性，形成“漆膜本身憎水、表面层亲水”的理想状态。裹川 昇也采用可以表面定向迁移的无机亲水剂改善氟树脂涂膜的亲水性。
其低污染性主要来源于四个方面（1）涂膜具有硅氧键及特殊亲水性基团产生的低带电性，与带电的浮游污染粒子的静电引力小，使其难以附着；（2）涂膜表面的交联密度高、涂膜致密，因此可以防止污染物质渗透；（3）表面硬度高，因此不易黏附污染物；（4）特殊的亲水性基团及陶瓷成份形成亲水性表面，从而可以借助雨水洗净污染物。
涂膜产生亲水性的必要因素是陶瓷成份的水解速度和向表面的定向迁移速度，陶瓷成份表面定向迁移性优异，并且由雨水等就可以亲水化，亲水化速度要快，缺少任何一个条件就不能发挥耐污染性。传统瓷成份的缺陷是亲水化过程较慢，常常需几个月时间，亲水化完成前涂膜往往已受到不同程度的污染。为此，日本涂料公司的松元秀男等针对超耐候性的氟树脂涂料仍然存在的雨迹污染，在涂料中添加易表面迁移的氟化硅酸盐陶瓷成份，利用陶瓷成份迁移至涂膜表面并发生水解产生亲水性的硅醇基赋予涂膜亲水性，从而降低污染。该陶瓷成份迁移和亲水化均较快,并且具有良好的清洗稳定性,清洗后仍然保持长效的亲水性。
气球陶瓷理论不是从污染物附着困难的角度考虑，而是从使已附着的污染物如何利用雨水等自然力轻松冲刷干净的观点考虑，以涂膜的亲水化为重点研究。该理论诞生的背景是人们发现低表面能漆膜如氟碳漆、有机硅涂料仍存在一定的“雨水流痕”污染，其原因被认为是漆膜表面不易被水润湿，一方面存在静电吸附污染，另一方面雨水起珠不易洗净污染物。该理论更多地应用于溶剂性体系，主要适用于解决疏水性的氟树脂和硅丙涂料仍然难以消除的“雨水流痕”现象以及城市污染源中油性成份对亲油性漆膜的污染。因为溶剂型涂膜本身致密，其污染主要来自附着性污染，而对于普通乳胶涂料而言，其涂膜表面是不致密的，亲水化极易造成污染物的吸入形成永久性污染。