本文重点介绍了抗污剂(DPR)的化学性质，并概述了需要采取哪些步骤(包括研究、产品开发和测试程序)来提供适当的解决方案。
40多年来，陶氏涂料解决方案一直致力于解决抗沾污问题，并将其作为持续产品开发计划的一部分。然而，由于第一条中概述的趋势和市场驱动因素，该公司最近推出了一个专注的研发平台，以加速技术和新产品的推出。
简要回顾一下，由于以下几个原因，对更好的抗污垢性能的需求很重要，包括:
- “更柔软”的弹性墙体和屋顶涂料行业增长;
- 行业对低voc配方的需求，由于降低了玻璃化转变温度(Tg)，传统上导致涂层更粘;而且
- 新兴地区(尤其是亚太地区)计划建设高层商业建筑，这推动了对更易于清洁和维护的涂料的需求。
测量成功-抗污垢的标准
在开发产品之前，需要建立科学的方法来测量抗沾污能力，并为可接受和理想的水平设定标准。这是由几个因素造成的，最大的因素是地理。根据环境和城市化因素，不同大洲之间的灰尘和灰尘差异很大。那么，抗捡污能力的定义是什么呢?我们将具有良好的抗污性能的涂层定义为能够在由于外部环境条件而使表面变脏的情况下保持其原始外观。同时，测量由于其他因素(如表面老化和风化)而引起的外观变化也很重要。
目前，测量这一特性的最常用方法是通过测量涂层的光反射率。由于除污垢积聚外的其他因素，如油漆降解，会影响反射率，因此该测试不能提供最终结果。
中国政府已经建立了一种DPR测试方法，需要多个步骤来模拟现实场景。油漆表面暴露在紫外线下4小时;用刷子涂上一种标准的煤灰泥浆，然后在规定的水量和压力下冲洗掉，循环五个周期。然后，利用反射率变化测试和光学显微镜方法，可以将结果与实际使用的表面相关联。这种相关性很重要，因为任何涂料的基本特性在整个使用寿命中都会因紫外线照射和其他环境因素而发生显著变化。这些变化通常是氧化导致更亲水的表面。显著的氧化会导致广泛的链转移和交联，这最终降低了薄膜的完整性。
最有可能的是，有各种各样的污垢颗粒可以粘附在涂层膜上。图1-3显示了具有不同DPR程度的漆膜的表面特征，因此，不同类型的污染水平和数量。图1是新铸造的42 PC弹性壁涂层薄膜表面的光学显微镜图像。图2是在泰国南纬45度暴露6个月后的同类型胶片。很少有泥土弄脏了这个表面。在相同的条件下，还暴露了一种DPR较差的类似涂层(图3)。很明显，表面已被广泛污染。
中国测试协议为产品开发人员提供了一种可控的方法来测量新配方的吸污阻力。虽然这种方法在亚洲最常见，但世界各地的其他人也在开发自己的方法。陶氏涂料解决方案拥有自己的专有方法，将其与客户的取证数据以及从公司测试围栏项目中收集的信息相结合，2为公司当前和未来的抗污垢研发工作提供了强大的知识平台。
工作什么?不同的方法，以防止污垢的吸收
提高抗污能力并不是一个新问题。几乎只要有公司在生产涂料，他们就一直在探索降低涂料对污垢和灰尘颗粒的吸引力的方法。要获得良好的抗污性，最简单的方法是提高涂层的玻璃化转变温度(Tg)，本质上是更快地产生更硬的表面这种方法有很多缺点。首先，它在弹性材料应用中是不可用的，例如白色屋顶涂料，这需要伸长率和灵活性。与此相关的第二个缺点是，与使用低Tg涂料的配方相比，增加Tg通常需要在最终涂料配方中增加VOC含量。这与政府法规要求涂料配方师减少挥发性有机化合物的要求正好相反。图4说明了改变涂料配方中的乳胶Tg对DPR的影响，低Tg乳胶的DPR较低(低值表示更好的DPR)。这里还需要注意的是，当存在适当的UV交联剂时，紫外线暴露(使用QUV加速风化室以小时为单位测量)也可以通过硬化薄膜表面对DPR产生积极影响。
其他历史方法包括:
- 使用高交联聚合物，形成低粘性表面，阻止污垢渗透。虽然这种方法通常用于汽车涂料应用，但建筑和弹性体涂料提供了独特的挑战，因为需要保持伸长率，使其不太可行
- 增加颜料体积浓度(PVC)是另一种方法，通过减少最终涂层表面的聚合物数量来创造一个更坚硬的表面，并增加污垢的吸附性。然而，增加PVC显著超过临界色素体积浓度(CPVC)产生相反的效果。导致更多的毛孔和污垢的吸收成为一个更大的问题
- 使用较高水平的有机浑浊剂会导致增加疏水性的较硬的表面。虽然提高了抗污性能，但较硬的涂层使该方法在弹性体应用中无效
- 光催化降解剂不常用，因为即使它们可以有效地减少污垢的吸附，它们也可能会降解乳胶粘合剂，降低涂层的寿命
- 多级聚合物代表了一种相当新的技术，它涉及不同Tg范围的聚合物的混合，从而产生硬段和软段的混合。然而，迄今为止，该技术尚未克服配方剂面临的许多相同问题，特别是延伸性能，特别是热处理后
- 疏水涂层技术是最有前途的防沾污技术之一。在疏水性涂层中，水更容易起珠，并保持较高的表面张力，防止水塑化薄膜。缺点是使用疏水材料的涂层容易起条痕
新研究-开发先进工艺，聚合物和添加剂
陶氏涂料解决方案正在探索基于多种方法的新的化学解决方案。从应用程序和地理位置的角度解决这个问题，该公司正在使用能够满足特定需求而不影响性能的材料。例如，在北美，橡胶屋顶涂料是抗污垢性能增长最快的需求之一。在这个市场上，抑制延伸或灵活性的解决方案是行不通的。一种显著增加配方中VOC含量的溶液也不会，因为全国都有降低VOC产品的趋势。我们需要一个全新的解决方案来解决这个市场。
利用现有的和内部的测试和测量协议，研究人员在抗污垢技术平台上尽可能多地识别这些应用中的表面特征和外部因素。这项研究的结果是公司可以推出新的产品解决方案的模型。这些模型基于多种因素，包括地理因素、污垢类型、特定的客户要求等。11、12同样，该公司正在探索多种应用的选择，包括低voc建筑涂料和外部绝缘和表面处理系统(EIFS)。
总结
在开发新的防沾污解决方案时，有几个障碍需要克服。首先，必须制定新的分析标准和工具。其次，每个地区和应用程序都有特定的需求，这些需求并不总是重叠的。最后，虽然市场上有现有的解决方案，但它们在涂层延伸率和耐久性等领域存在不足。提高抗沾污能力对于全球新兴应用的进一步发展至关重要，例如弹性屋顶涂料、低voc建筑涂料和新兴经济体的新建筑项目。持续的研究和新产品对这一领域的未来举措至关重要。
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