文档介绍：荷叶清洁
黄昆班 41164057 徐青莲
国内主要大城市(北京、上海、广州等)市容环境卫生行业协会规定,楼宇外墙为玻璃或氟碳幕墙的,3~6个月必须清洗一次;为石材或贴面砖的,一年必须清洗一次。经统计,若1万平方米的幕墙面积,每年按两次清洗计,约用水20吨。按照普通城市,十层以上为高层建筑计算,则有1000栋以上,若按其中的30%左右采用纳米自洁涂料,每年的节水量是相当惊人的,仅以建筑用自清洁涂料市场来看,其中的经济效益是不可小觑的。为了解决这
个问题,获得更大的经济收益,早在2000年,德国推出了
具有荷叶自清洁功能的硅树脂外墙涂料,墙面灰尘可通过雨
水达到自清洁效果;2001年,日本也推出光催化自清洁外
墙涂料,通过分解墙面的有污垢达到自清洁效果。近年来,
我国许多科研机构纷纷退出各具特色的自清洁涂料等产品,不仅使外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次,老化时间延长了2倍多,而且在玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层,制成自洁玻璃和瓷砖,可使粘附在表面的油污、细菌等在光的照射下及纳米材料催化作用下,变成气体或者容易被擦掉的物质。
自洁涂料的主要原理为荷叶自清洁原理。荷叶表面
上有细微且凹凸不平的纳米结构。叶面上布满着一个挨
一个隆起的“小山包”(每两个小山包之间的距离约为
20-40μm)在山包上面长满了绒毛,在山包顶又长出
了一个个馒头状的“碉堡”凸顶。整个表面被微小的蜡
晶所覆盖(大约200nm-2μm)。因此,在“山包”间
的凹陷部份充满着空气,这样就在紧贴叶面上形成一层
极薄、只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后,隔着一层极薄的空气,只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触,由于空气层、“山包”状突起和蜡质层的共同托持作用,使得水滴不能渗透,而能自由滚动。水滴在自身的表面张力作用下形成球状,水球在滚动中吸附灰尘,并滚出叶面,达到自清洁效果。自洁涂料就是运用先进技术使涂料在
干燥成膜过程中表现形成类似荷叶的凹凸形貌,从而获得荷叶的性能。近年来,
自清洁外墙建筑涂料研发课题已经由复旦大学国家教育部先进涂料先进研究中心研发成功。这种纳米涂层既可以是灰尘颗粒附着在涂层表面呈悬空状态,使水与涂层表面的接触角大大增加,有利于水珠在涂层表面的滚落,同时有根据涂层的自分层原理,将疏水性物质引入丙烯酸乳液中,使涂料在干燥成膜过程中自动分层,从而在涂层表面富集一层疏水层,进一步保证堆积或吸附的污染微粒在风雨的冲刷下脱离涂层表面,达到自清洁目的。
自洁涂料定义为凡可以用在基材(如玻璃陶瓷或者木材石材等)表面,依靠涂料本身所具有的疏水和亲水物理特性,能够起到易洁和自洁作用的涂料。涂料采用的纳米材料具有极低的表面张力,从而具有强劲的疏水、
抗油污能力;灰尘等污物与涂层表面接触面积大大减少,从而具有无比优越的自动清洁特性;水在物体表面犹如在荷叶上一样滚落而不留痕迹,能有效延长保洁时间。
自洁材料分为超疏水自洁材料和超亲水自洁材料两种。
超疏水是指水落在该材料表面,水滴接触角大于110度,从外观上看,水在该材料表面会形成水珠,如果是在立面上,水珠会在重力的作用下滚落,即不粘水,和荷叶效应相近。包括有机硅树脂类纳米涂料,涂在材料表面给人一种油