易清潔涂料應(yīng)用于城市建筑的研究

桂志偉，張辰盛，李 臻〔.上海匯綠電子商務(wù)有限公司，上海 0048；.上海城建城市運(yùn)營（集團(tuán)）有限公司，上海 000；.上海住總建科化學(xué)建材有限公司，上海 08〕

在市政領(lǐng)域，諸如高架、隧道、道路防撞墻等，作為城市出行的第一風(fēng)景線，其清潔度對市民有很深的印象。在市政基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維過程中，自然環(huán)境的污染物，酸雨、粉塵顆粒等是影響其表面清潔度的一大污染源；另一方面，司機(jī)及乘客口吐的痰漬、口香糖，因?yàn)榻煌ㄊ鹿识涞降妮喬ビ〉鹊龋际浅蔀槿粘ｐB(yǎng)護(hù)公司的一大清理痛點(diǎn)。尋求借助一種涂裝材料，在外界自然環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自我清潔或更易被清潔，成為養(yǎng)護(hù)公司的一大訴求。本文在該訴求的基礎(chǔ)上，對市場上易清潔效果較好的涂裝材料開展了實(shí)驗(yàn)室測試和實(shí)際工況測試。

1 涂料易清潔性驗(yàn)證

1.1 方案設(shè)計(jì)

在商品混凝土生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室中，成型一批強(qiáng)度等級為 C 40邊長為 100 mm 的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù) 28 d，后移至室外干燥 7 d，后進(jìn)行涂裝作業(yè)。利用油性筆涂鴉、鏟除環(huán)氧膠、以及機(jī)油＋粉煤灰的作為污染源，以 15 d 作為清潔間隙，以污染物的可清潔面積作為衡量涂料的易清潔性能。

1.1.1 耐油性筆涂鴉

油性筆寫字，統(tǒng)一為“清潔”字樣，看油性筆的痕跡的粗細(xì)。寫字后放置 15 d，分別用干毛巾擦拭，看能否擦拭干凈，并計(jì)算擦拭的百分比。擦拭的部分再用油性筆寫字，重復(fù)操作，驗(yàn)證涂層的耐擦拭性能和長久性。

1.1.2 環(huán)氧膠鏟除試塊平放，滴 9～10 滴環(huán)氧膠在涂層表面，后立放，讓環(huán)氧膠流掛。放置 15 d，用鏟刀鏟，看能否輕易鏟除，并計(jì)算可鏟除的百分比。重復(fù)操作，驗(yàn)證耐用性。

1.1.3 機(jī)油＋粉煤灰環(huán)境

用毛筆，蘸廢機(jī)油，統(tǒng)一寫“機(jī)油”字樣，看機(jī)油的分散性—驗(yàn)證涂層的疏油效果。寫字后，放置 1 d。第二天用粉煤灰人為淋灰，于粉塵處放置 15 d 后，后用濕毛巾擦拭，拍照殘留的機(jī)油和粉煤灰的痕跡。重復(fù)操作，驗(yàn)證耐久性。

1.1.4 涂裝材料選擇

經(jīng)文獻(xiàn)調(diào)研，具有自清潔功能的涂料為“荷葉效應(yīng)”的F-Si 雜化涂料、自粉化涂料和光催化涂料。 F-Si 雜化涂料，形成疏水（或超疏水）的結(jié)構(gòu)，通過水珠的滾動，帶走污染物，但超疏水結(jié)構(gòu)生產(chǎn)制造成本高、產(chǎn)品效果難以保證；疏水結(jié)構(gòu)也具有明顯的“荷葉效應(yīng)”，且生產(chǎn)難度小，雖然達(dá)不到自清潔的水準(zhǔn)，但借助外界的人為作用力，如高壓水槍、毛巾擦拭等，可以實(shí)現(xiàn)污染物的輕松去除。自粉化涂料以不斷犧牲涂層自身來達(dá)到自清潔效果，涂裝時(shí)涂層厚度較厚，且粉化的涂層影響美觀。光催化涂料在太陽光中紫外線的作用下，通過電子躍遷，形成的能量差來實(shí)現(xiàn)對外界污染物的清潔，但清理時(shí)間周期長，對無光線的隧道內(nèi)部，則無發(fā)揮的空間。綜合考慮三者的優(yōu)缺點(diǎn)，“荷葉效應(yīng)”的疏水涂料更加符合后期維養(yǎng)的易清潔需求。

參與易清潔性小試驗(yàn)的材料方案如表 1 所示，參與此次試驗(yàn)的材料為：自潔防污漆、耐沾污罩光漆、PPG 聚氨酯面漆，其中 FSi-A 和 FSi-B 均屬于氟、硅雜化的聚氨酯涂料。

表1 參與易清潔性試驗(yàn)的材料方案

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 耐油性筆涂鴉

各涂裝體系涂鴉及 15 d 擦拭結(jié)果如圖 1 所示。

圖1 油性筆擦拭試驗(yàn)前后對比結(jié)果

油性筆在 FSi-B 的涂裝體系上涂鴉時(shí)，字跡呈不連續(xù)狀，油墨有明顯的聚集效應(yīng)，使用干抹布擦拭時(shí)稍微用力就能擦得很干凈。其他三者，油性筆的字跡連續(xù)，無聚集的效應(yīng)。且 FSi-A 用重力氣才能擦拭局部字跡，KB 和 PPG 無法擦拭。

2.2 環(huán)氧膠鏟除

各涂裝體系滴環(huán)氧膠及 15 d 鏟除結(jié)果如圖 2 所示。

圖2 環(huán)氧膠鏟除試驗(yàn)前后對比結(jié)果

環(huán)氧膠在 FSi-B 的涂裝體系上干燥后 15 d，使用鏟刀鏟除時(shí)稍微用力就能整塊鏟除。其他三者，無法鏟動，尤其是 KB，在無涂裝保護(hù)的情況下，環(huán)氧膠向混凝土試塊內(nèi)部滲透。

2.3 機(jī)油＋粉煤灰

各涂裝體系在機(jī)油＋粉煤灰環(huán)境下 15 d 后的擦拭結(jié)果如圖 3 所示。

圖3 機(jī)油＋粉煤灰試驗(yàn)前后對比結(jié)果

機(jī)油在 FSi-A 和 FSi-B 的涂裝體系上書寫時(shí)，機(jī)油有明顯的聚集，15 d 后濕抹布可完全擦除。PPG 體系則有向涂料內(nèi)部滲透的痕跡，而 KB 在無涂裝保護(hù)的情況下，全部向混凝土試塊內(nèi)部滲透。

2.4 重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果

在 2.1、2.2、2.3 的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一次重復(fù)性試驗(yàn)，得到的試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。

由表 2 中可知，F(xiàn)Si-B 體系在耐油性涂鴉、環(huán)氧膠鏟除以及抵抗機(jī)油滲透等方面，都表現(xiàn)最佳，后期的重復(fù)性試驗(yàn)也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論。對于重復(fù)性試驗(yàn)中，性能下降方面，主要考慮擦拭的毛巾對漆膜產(chǎn)生了損害。

表2 試驗(yàn)結(jié)果匯總

3 實(shí)際工程案例應(yīng)用

上述試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果篩選出易清潔性能最佳的易清潔涂料，但實(shí)際應(yīng)用效果還需要檢驗(yàn)。為此，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在上海市某廣場混凝土長凳以及某路段地道防撞墻進(jìn)行了示范應(yīng)用。

3.1 某廣場混凝土長凳

某廣場的和平鴿在進(jìn)食以后，經(jīng)常停留在在樹枝上小憩，每天鴿子糞都會堆積在混凝土的長凳上。因?yàn)轼澕S難以清洗，原先的混凝土長凳外涂裝已經(jīng)有很多破損。對破損嚴(yán)重的混凝土長凳進(jìn)行易清潔涂裝，總施工時(shí)間 8 d，長度為64 m，面積約 65 m2。

施工后 3 個(gè)月，對易清潔涂料的易清潔性進(jìn)行回訪。負(fù)責(zé)該區(qū)域的保潔人員表示，易清潔涂裝后，鴿子糞僅通過高壓水槍可以迅速清理干凈，非常省力。

3.2 某路段地道防撞墻

廣場的污染源與市政工況有很大的差別，為此，試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)選擇了上海市某路段地道的防撞墻進(jìn)行了試驗(yàn)段涂裝。

施工后 3 個(gè)月，對易清潔涂料的易清潔性進(jìn)行效果回訪。負(fù)責(zé)該通道定期清潔的維護(hù)人員表示，易清潔涂裝后，高壓水槍走一遍，就可以清掃上面的污漬，非常省時(shí)、省力。

4 結(jié) 語

因?yàn)閷?shí)際工況較為復(fù)雜，影響因素很多，很難在實(shí)驗(yàn)室營造市政的污染工況。本論文通過油性筆涂鴉、鏟除環(huán)氧膠以及機(jī)油＋粉煤灰等手段，進(jìn)行模擬，篩選出具有疏水、疏油特征的氟、硅雜化易清潔涂料。后期在某廣場的混凝土長凳鴿子糞堆積嚴(yán)重區(qū)域和某路段地道防撞墻的實(shí)際市政工況下，驗(yàn)證了其實(shí)際的易清潔使用效果。但目前該涂料的光澤度太高的問題影響了其后期的使用范圍，在實(shí)際使用過程中仍需要想辦法進(jìn)行解決。