绿色环保涂料发展趋势

李首瑞 ,徐冰

国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心  天津 300304

摘要

随着人们生活水平的不断提升，人们对绿色环保涂料的质量要求更为严格，加之人们环保意识的不断提升，建筑工程中常用的涂料也开始向着绿色环保的方向发展，因此，微胶囊和纳米材料对绿色环保涂料的节能改进应运而生。同时，国家也在政策方面限制了有机性挥发溶剂涂料的使用，并扶持绿色建筑涂料的应用和发展。本文基于绿色建筑涂料的类型，分析了绿色建筑涂料的发展趋势，以便为今后绿色建筑涂料的发展以及应用提供相应的帮助。

关键词 节能 绿色环保涂料 微胶囊 纳米材料

引言

1、绿色环保涂料简介

绿色建筑涂料是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、有利于人体健康的建筑涂料，即要求绿色建筑涂料不仅在使用过程中达到健康要求，生产再利用和废弃后的处理过程中也要满足环保要求和绿色标准。绿色建筑涂料除了涂料本身的组成成分需要环保之外，还应该从生产环节和使用环节得以体现。

目前，绿色建筑涂料主要分为：1、活性溶剂涂料：这一类的绿色建筑涂料又被称为无溶剂涂料，就是指溶剂最终会变成涂膜组分，并且在固化的过程中，不会向外界空气中排放 VOC 的一种涂料。2、水性涂料：水性涂料就是将涂料中原本具有毒性的有机物使用无毒的水来代替，这种类型的涂料不但在降低施工成本及火灾发生几率上有着显著作用，同时将涂料挥发的VOC量降至最低，有助于大气环境的保护。3、高固溶剂含量涂料：这种类型的绿色建筑涂料主要是为了进一步适应环境保护要求越发严格的情形，将普通的溶剂型涂料作为基础发展而来的。这种类型的涂料可以在完全利用原本的涂料生产方法及工艺的前提下，将其中的有机溶剂含量逐步降低，将固体组分显著提升。

2、绿色环保涂料发展趋势

目前，我国的绿色智能化生态建筑的快速发展也就要求绿色建筑涂料的功能性需要得到拓展，这也是绿色建筑涂料未来的发展方向之一。站在如今的涂料行业发展角度上，涂料的绿色、高性能及生态化发展的深化是其未来必然的发展趋势，也是为了实现涂料行业的转型升级目标的需求。这种绿色高性能生态化涂料就是将高性能作为核心，并将生态化设计以及绿色材料理念作为生产指导，借助绿色生产工艺生产出来的涂料。因此，绿色建筑涂料并不是一成不变的概念，如在当前高能耗且资源紧缺的环境下， 绿色涂料更应该是低碳、节能、保温的先行者，并且不断加强产品自身的环境亲和力，转变人们对于传统涂料的认知，成为环境保护之先驱。因此，节能绿色建筑涂料便应运而生，其最基本的一个层次是涂料总有机挥发量VOC等各项指标符合环保标准，要保障对用户的安全，其次，还必须具备三大功能，第一就是对物体表面具有保护、装饰和其他特殊的功能；第二就是能对周边环境起到节能减排的作用，第三不能产生辐射元素对人体构成危害[1]。

结合我国的国情来看，2023年是“十四五”的开局第三年，预计到2025年，环保产业总产值将达到12万亿元。国家出台了一系列政策措施推动节能减碳，在各方面努力下，目前取得了积极成效。“十三五”期间，我国提前完成到2020年单位GDP碳排放要比2005年下降40%～45%的国际承诺低碳目标。与此同时，“十四五”提出了到2035年基本实现社会主义现代化远景目标。中国GDP增速已经转入中高速增长，新常态的过程中，经济转型、能源转型还面临着很多困难，“十四五”期间节能减排的新形势、新目标，都成为政府、企业深化改革、推动能源革命、适应新形势科学调整和完善节能减碳的政策思路[3]。

在国民经济放缓的大趋势下，未来5年建筑涂料发展也将进一步放慢脚步。在此背景下，紧紧围绕建筑材料节能、绿色、环保等开展技术创新是建筑涂料的重中之重。而涂料行业的发展强烈依赖涂料原材料工业的发展。涂料发展方向的绿色化、长效化、功能化需要不断开发新型的树脂、新材料和可再生原材料开发应用，因此，进一步研发纳米材料、微胶囊等新材料的新应用，是推动涂料行业的可持续发展的关键。

3、微胶囊和纳米材料绿色环保涂料

微胶囊技术是将固体、液体或气体包埋，封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，其可以将液体、气体变成干燥的粉末，从而提高物质的稳定性、活性和释放等性能。当今社会对建筑材料的绿色环保性能的要求愈加强烈，建筑能耗是人们长期以来关注的问题。微胶囊材料可以在特定温度范围内吸收并贮存和释放大量的潜热，使建筑涂料具有根据周围环境智能调节温度的功能，从而可以减少能耗。将混有微胶囊的涂料涂覆在建筑材料上，夏季可以防止房间过热，冬季可以利用太阳能用于建筑材料的取暖，将其与制冷或者采暖设备相结合，还可以实现电能的转移利用，从而大大增加了能源的利用率，实现了绿色节能的目的。由此看来，微胶囊涂料技术拥有着广阔的发展前景，随着技术的不断完善，其对缓解当前能源紧张所带来的局势具有重要的经济效益和社会意义

[3]。

纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生显著的变化。纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变、超塑性有显著影响，并使有限固溶体的烧结温度降低、耐腐蚀性增强。因此，纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度、高比热、高热膨胀系数、低热导率性能。纳米材料作为节能绿色环保涂料的研究是一个新的研究方向，用纳米材料制备的涂层具有特有的优异性能，显示出强大的生命力。在建筑涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果，可以根据纳米材料的特性设计其他性能的各种涂层，如紫外线反射涂层，各种屏蔽的红外线吸收涂层等，从而大大减少建筑涂料的能耗，具有广阔的发展前景[4]。

结论

微胶囊技术和纳米材料技术对绿色环保涂料的节能方面的改进具有广阔的发展前景，微胶囊技术利用其在特定温度范围内吸收并贮存和释放大量的潜热，使建筑涂料具有根据周围环境智能调节温度的功能，从而可以减少能耗；纳米材料技术利用其高度的弥散性、大量的界面的原子特性以及高强度、高比热、高热膨胀系数、低热导率性能特性，使建筑涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。

参考文献

[1]高翔宇，绿色建筑涂料技术的发展现状及发展趋势展望，《信息记录材料》，第21卷第2期，第23-24页，2020年2月。

[2] 中国涂料工业协会, 中国涂料行业“十四五”规划（ 三）,《中国涂料》，第36卷第5期，第1-10页，2021年5月。

[3] 张璐丹, 相变微胶囊涂料在建筑中应用的节能分析,《建筑节能》，第45卷第321期，第46-48页，2017年11月。

[4] 杜郑帅，水性UV节能环保涂料的研究和应用，《工程科技I辑》，2010年第5期。

备注：作者徐冰对本文的贡献等同于第一作者。