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，因為交通事故而蹭到的輪胎印等等，都是成為日常養(yǎng)護(hù)公司的一大清理痛點。尋求借助一種涂裝材料，在外界自然環(huán)境下實現(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驗室測試和實際工況測試。

1 涂料易清潔性驗證

1.1 方案設(shè)計

在商品混凝土生產(chǎn)的實驗室中，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，并計算可鏟除的百分比。重復(fù)操作，驗證耐用性。

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，形成的能量差來實現(xiàn)對外界污染物的清潔，但清理時間周期長，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，“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的材料方案如表 1 所示，參與此次試驗的材料為：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 參與易清潔性試驗的材料方案

2 試驗結(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 油性筆擦拭試驗前后對比結(jié)果

油性筆在 FSi-B 的涂裝體系上涂鴉時，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，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，得到的試驗結(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)性試驗也進(jìn)一步驗證了這一結(jié)論。對于重復(fù)性試驗中，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 試驗結(jié)果匯總

3 實際工程案例應(yīng)用

上述試驗的試驗結(jié)果篩選出易清潔性能最佳的易清潔涂料，但實際應(yīng)用效果還需要檢驗。為此，試驗團(tuán)隊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。因為鴿糞難以清洗，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，總施工時間 8 d，長度為64 m，面積約 65 m2。

施工后 3 個月，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，試驗團(tuán)隊選擇了上海市某路段地道的防撞墻進(jìn)行了試驗段涂裝。

施工后 3 個月，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、省力。

4 結(jié) 語

因為實際工況較為復(fù)雜，影響因素很多，很難在實驗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際市政工況下，驗證了其實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，在實際使用過程中仍需要想辦法進(jìn)行解決。