功能内墙涂料及其相关标准研究_曹碧辉.pdf

标准法规STANDARD AND REGULATION功能内墙涂料及其相关标准研究曹碧辉1，许姣1，徐达才2（1.国恒信(常州)检测认证技术有限公司，中海油常州涂料化工研究院有限公司，江苏常州 213016；2.黄山市德平化工有限公司，安徽黄山245200）Study on Functional Interior Wall Coatings and RelatedStandards摘要：现在仅具备装饰作用的传统内墙涂料已经不能够满足人们的要求，在这种情况下，兼具抗菌、防霉、净化空气、耐沾污等性能的功能涂料应运而生。功能涂料可以改善室内环境，也可以在一定程度上节省装饰、装修的成本，本文就常见的功能内墙涂料的特点及相关标准现状做详细的阐释。关键词：功能内墙涂料；室内环境；标准中图分类号：TQ630文献标识码：A文章编号：2096-8639(2023)02-0011-05Cao Bihui1,Xu Jiao1,Xu Dacai2(1.National GoldSun(Changzhou)Test and Certification Technology Co.,Ltd.,CNOOC Changzhou Paintand Coatings Industry Research Institute Co.,Ltd.,Changzhou,Jiangsu 213016,China;2.HuangshanDeping Chemicals Co.,Ltd.,Huangshan,Anbui 245200,China)0 引言随着科技的进步及经济的发展，人们对于内墙涂料的要求不再仅仅局限于装饰作用，而是要求其在具备装饰性的同时还兼具更多其他的功能，如抗菌、防霉、净化空气、耐沾污等。这些功能性涂料在很大程度上提高了人们的生活质量，也在一定程度上节省了经济成本，如防霉涂料使涂料能够长时间不会发霉变色；耐沾污涂料易清洁，脏了之后一擦就会干净，这样就避免了再次涂装的麻烦。功能涂料的性能远不止于此，以下就常见的功能内墙涂料的特点及相关标准现状做详细的阐释。1 抗菌涂料1.1 抗菌机理细菌、霉菌等微生物附着在涂层表面，一方面会损害涂层的完整性，造成涂层防护能力的下降，使其Abstract:Now the traditional interior wall coatings that only have decorative effects can no longermeet peoples requirements.Thus,functional coatings with antibacterial,mildew proof,air purification,pollution resistance and other properties emerge.Functional coatings can improve the indoorenvironment,and also can save the cost of decoration to a certain extent.In this article,a detailedexplanation on the characteristics of common functional interior wall coatings and the status quo ofrelevant standards is given.Keywords：functional interior wall coating;interior environment;standards涂层与防护第44卷第2期2023年2月Vol.44 No.2Feb.2023COATING AND PROTECTION11标准法规STANDARD AND REGULATION丧失对主体材料的保护作用1；另一方面随着微生物数量的不断繁殖增多，使其被人接触并引发感染的机率大幅增加。抗菌涂料可以在很大程度上解决这一问题。目前抗菌涂料一般分为结构性抗菌涂料和添加型抗菌涂料。1.1.1结构型抗菌涂料结构型抗菌涂料是将具有抗菌功能的基团通过一定的化学反应接枝在高分子树脂上，以此使该树脂具有抗菌性能2。如季铵化离子型丙烯酸酯乳液，利用正电荷可以对细菌、霉菌等的抑制作用，可将其作为有抗菌功能的乳液应用到建筑涂料。具有抗菌性的基团是以化学键的形式连接在树脂上，这样可以使涂料的抗菌性更加持久3。1.1.2添加型抗菌涂料添加型抗菌涂料是通过将抗菌剂添加到涂料中，通过抗菌剂的作用使涂料具有抗菌性能，这类涂料最主要的组分在于抗菌剂。抗菌剂主要可以分为天然抗菌剂、有机抗菌剂及无机抗菌剂等 3类。（1）天然抗菌剂主要有壳聚糖及其衍生物、蜂胶、姜黄素和大蒜素等，这类抗菌剂天然无毒，但是由于受到来源及成本等因素的影响，其应用受到较大限制。（2）有机抗菌剂主要有苯并异噻唑啉酮、季铵盐、有机胺类等，是目前应用最广泛的抗菌剂。（3）无机抗菌剂根据作用机理的不同，无机抗菌剂可分为含金属离子型抗菌剂和光催化金属氧化物型抗菌剂两大类。金属离子型抗菌剂以银离子为代表，银离子具有杀菌效率高、不产生抗药性、抗菌广谱等优势，在无机抗菌剂的研究和应用中占主要地位。较为常见的是将银进行改性，制备成纳米银溶液，然后加入到涂料中。光催化金属氧化物型抗菌剂最常用的是TiO2和ZnO光催化抗菌剂，这类抗菌剂无毒无害且长效持久。但是光催化金属氧化物型抗菌剂往往需在紫外光下才能激发出抗菌性能，从而限制了其在抗菌涂料中的应用，目前多是对其进行改性，通过降低其跃迁能量，使其吸收波长红移至可见光区域，从而大大增加了其应用空间。当然，这些抗菌功能是可以相互组合应用的，利用每种抗菌原理的优势，取长补短，这将极大的增加抗菌涂料的抗菌效率和应用空间，复合型抗菌涂料是目前重要的发展方向之一。1.2 相关标准目前可查到的抗菌涂料相关标准如表 1所示。表 1 抗菌涂料相关标准从表 1 可以看出，目前相关的国、行标层面的标准较少，大多数都是团体标准。从这些标准来看，抗细菌性能主要是利用金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌进行测试，经有关方商定后，可增加其他试验菌种，对于抗细菌性能测试方面各个标准基本一致。但是对于抗霉菌性能方面，这些标准略有不同，主要体现在测试用菌种方面，如 GB/T 17412020 中明确规定的菌种种类是黑曲霉、黄曲霉、腊叶芽枝霉(多主枝孢霉)、宛氏拟青霉、桔青霉、绿色木霉、出芽短梗霉、链格孢等 8 种；而 HG/T 39502007 中是针对黑曲霉、土曲霉、宛氏拟青霉、绳状青霉、出芽短梗霉、球毛壳等 6 种。这些标准中还有说明，根据产品的使用要求，可增加其他试验菌种。现阶段大家的观点都普遍认为，抗菌涂料应该包括抗细菌、真菌和霉菌，在进行性能表征时应同时进行抗细菌性能和抗霉菌性能的测试，即抗菌涂料应同时具备抗细菌性能和抗霉菌性能，不同于早期抗菌涂料标准（如 GB/T 218662008）只是抗细菌，而抗霉菌就只是针对霉菌的观点。故消费者在选购涂料的时候应该注意产品是抗菌涂料还是耐霉菌涂料，以免选错产品。2抗病毒涂料与抗菌涂料的广泛应用相比，抗病毒涂料是近几序号12345678910标准编号GB/T 218662008GB/T 17412020HG/T 39502007T/CNCIA 010142020T/GDTL 0112020T/HBTL 0032020T/HBTL 0012021T/HBTL 0022021T/SHXCL 00032021T/SHMHZQ 0442021标准名称抗菌涂料（漆膜）抗菌性测定法和抗菌效果漆膜耐霉菌性测定法抗菌涂料抗菌及抗病毒涂料抗菌、抗病毒涂料无机防火防霉涂料绿色校园用抗菌、抗病毒涂料医院用抗菌、抗病毒功能涂料无机金属离子抗菌抗病毒添加剂抗菌抗病毒地坪涂层通用规范曹碧辉，等：功能内墙涂料及其相关标准研究12标准法规STANDARD AND REGULATION年刚刚兴起的新型涂料，尤其是自新冠疫情爆发以来，这类涂料备受关注。但目前对抗病毒涂料抗病菌机理尚未有较为科学可信的研究，可查到的见诸报道主要有光催化、季铵盐类以及无机金属离子等几种。关于抗病毒涂料相关的标准，目前均是团体标准，见表 2。表 2 抗病料相关标准据 以 上 标 准 发 现，这 些 抗 病 毒 涂 料 均 是 针 对EV71 型肠道病毒和 H3N2 型流感病毒，尚未涉及新冠病毒。尽管如此，这些标准使现阶段抗病毒涂料的开发及应用有了相应的标准支撑，也为未来抗病毒涂料的研究奠定了坚实的基础。3 空气净化涂料3.1 净化机理目前人们对室内空气质量也越来越注重，为了净化室内空气，诸如活性炭、分子筛、硅胶等吸附剂经常被人们所使用，也有植物吸收法、空气净化器净化法等方法用于室内空气的净化。涂覆空气净化涂料是最为经济的一种净化手段。空气净化涂料是通过在涂料中添加具有空气净化功能的颜填料、助剂及功能化树脂来实现的。按照净化原理可以分为吸附型、化学反应型、光催化型及复合型等 4类。吸附型涂料是通过向涂料中添加具有多孔结构的功能型填料来实现净化空气的目的。常用的多孔材料有活性炭、硅藻泥及竹炭等，利用其多孔结构及比表面积大的特点来吸附空气的污染物。由于这类涂料只是将污染物物理吸附，并不能将其分解，当达到吸附饱和之后，随着环境的变化还可能将污染物释放出来，造成二次污染，故这类涂料并不能真正意义上净化空气。化学反应型涂料是通过向涂料中添加具有活性基团的功能树脂来实现净化的目的，目前的研究以甲醛净化为主。通过在树脂结构中引入活泼胺或活泼亚甲基基团，从而与甲醛中的 C=O 发生亲核反应，以达到净化空气中甲醛的效果。由于这类涂料不具有再生性，功能基团消耗完之后，涂料就失去了净化功能，故这类涂料的净化持久性很差。光催化型涂料是被研究最为广泛的一个类型，该类型的涂料通过向涂料中加入光触媒材料，如 TiO2、ZnO 等。光触媒材料相当于催化剂，在光照的作用下光触媒促使有机化合物分解成 H2O 和 CO2，从而到达净化空气的目的。由于光触媒材料跃迁能量较高，一般都需要紫外光来激发，这也限制的这类材料的使用。目前的研究多是对光触媒材料进行改性，降低其激发能量，使其光谱响应发生红移，从而扩大其应用范围。可见单一的净化技术都存在难以克服的缺陷，多种技术综合应用，取长补短的复合型净化涂料成为重要的研究方向之一。如吸附技术和光催化技术复合应用，通过吸附将污染物捕捉，然后通过光触媒的作用将其降解，这种技术大大提高了净化效率4。3.2 相关标准关于空气净化涂料的相关标准，见表 3。从以上标准可知，早期的标准（如 QB/T 27612006、JC/T 10742008）中均包括甲苯净化和甲醛净序号123456标准号T/HBTL 0012021T/HBTL 0022021T/CNCIA 030022020T/CNCIA 010142020T/GDTL 0112020T/SHMHZQ 0442021标准名称绿色校园用抗菌、抗病毒涂料医院用抗菌、抗病毒功能涂料涂料（漆膜）抗病毒性能测试方法抗菌及抗病毒涂料抗菌、抗病毒涂料抗菌抗病毒地坪涂层通用规范表 3 空气净化涂料相关标准序号123456标准编号QB/T 27612006JC/T 10742008T/CADBM 182019T/ZZB 18782020T/CSTM 00228.12021T/CSTM 00228.22021标准名称室内空气净化产品净化效果测定方法室内空气净化涂覆材料净化性能室内空气净化材料净化性能及有害物质限量合成树脂乳液基甲醛净化功能内墙涂料涂料产品甲醛净化效果的测试及评价方法第1部分：测试舱法涂料产品甲醛净化效果的测试及评价方法第2部分：气袋法曹碧辉，等：功能内墙涂料及其相关标准研究13标准法规STANDARD AND REGULATION化，但是由于甲苯很稳定，难以被分解，故后来的标准都只是针对甲醛净化。目前每个标准对净化功能的评价方法均各有差异（评价方法引用其他标准的除外），但原理一致，