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建筑防结露涂料国内外标准发展现状
王继梅 冀志江 王 静 王晓燕 侯国艳
（中国建筑材料科学研究总院，北京１０００２４）
建筑结露在日常生活中普遍存在，尤其是在秋冬和梅雨季节。建筑的结露不仅影响着建筑的美观，同时影响居室环境的舒适度，危害人体健康，严重的会影响到建筑安全性和使用寿命。涂料作为建筑装饰装修用量最广的材料，常常接到结露问题投诉，涂层结露一直困扰着消费者和企业。针对建筑表面的结露问题，上世纪６０年代开始，各国学者着手开发能够改善或治理建筑结露的防结露涂料产品。历经几十年的发展，防结露涂料产品种类多样，测试方法与标准发展现状反应着整个行业的发展现状水平。
１ 建筑防结露涂料产品发展现状
国际上，２０世纪６０年代着手开发防结露涂料，８０年代开始大规模的研究和产品开发。国内，２０世纪８０年代开始研究防结露涂料，但是至今仍没有成熟的防结露涂料产品。根据涂料防结露原理与制备技术，主要分为两类：一类是通过添加多孔矿物材料实现；另一类是通过对树脂改性，添加改性树脂实现。
１．１ 多孔矿物材料
采用多孔矿物材料的方式，主要是通过将多矿物材料作为涂料的功能材料，利用矿物材料内部大量连通的中孔或微孔，这些孔对水蒸汽分子具有很好的吸附和透过性能，从而达到涂料防结露的目的。当然，孔径的尺寸和分布直接决定了材料的防结露性能。目前，选用的多孔矿物材料，主要有沸石、硅藻土、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等，其中以硅藻土的研究与应用最为广泛。
除矿物材料的孔径对防结露性能的影响外，国内外大量的学者研究结果表明，多孔矿物材料的用量、树脂粒径、涂层厚度等因素都直接影响着涂料的防结露性能。在１００份树脂中矿物材料最佳用量应在２２０～３００份范围内。当用量小于２２０份时，由于树脂量过多，将孔道包裹，涂层吸附和透过能力下降，致使防结露性能大大降低。当用量大于３００份时，乳液量较少，不能形成均匀稳定的涂层，涂层稳定性下降。同时，为了保持矿物材料的多孔性，树脂的平均粒径应控制在０．１～０．５ｕｍ范围内，如果小于０．１ｕｍ，树脂颗粒就会进入矿物材料的孔道，减少比面积，从而降低水的吸附量和透过性，使防结露性能明显变差。而当树脂粒径大于０．５ｕｍ，由于树脂颗粒个数减少，很难于粉末状硅藻土颗粒均匀分布，涂料干燥后会出现龟裂。涂层的厚度也是决定涂料最终防结露性能的关键因素，涂层越厚，防结露性能越优异。
１．２ 改性树脂
树脂材料是涂料组成中一个不可缺少的成分，是涂料的主要粘结物质和成膜物质。常规的涂料在干燥成膜后，涂层对水的接触角一般在８０°～１００°，水分子在涂层的表面张力小，很易在涂层表面形成结露。
一些学者，通过对树脂改性，改变涂料干燥后涂层对水的接触角，达到涂层防结露的目的。从涂层与水的接触角可以看出，有两种方式可以实现涂层的防结露，一种是降低涂层表面的接触角，呈现出超亲水性能；第二种是增大涂层表面的接触角，呈现出超疏水性能。改性树脂的目的就是通过对树脂改性，改变涂层的水接触角，从而达到超亲水或超疏水的性能。超亲水改性，通常增加树脂亲水性基团，辅以纳米材料，从而制备出超亲水的涂层。亲水性涂层的接触角通常小于３０°，且接触角越小，防结露性能越好。涂料产品在建筑表面成膜后，涂层对水的接触角变小，涂层表现出亲水性能，使凝聚到表面上的小水滴不形成微小的水珠，而是在表面铺展开薄膜化。通过提高涂层自身的吸水性能和透过性能，从而实现了防结露的目的。超疏水改性，通常采用低表面能疏水材料，如有机硅和氟材料等，进而实现了涂层对水的接触角变大。超疏水性涂层的接触通常大于１２０°，接触角越大，防结露性能越好。
２ 防结露涂料标准发展现状
从防结露涂料的发展现状可以看出，这种功能涂料在国外起步早，技术成熟度高，国内在防结露涂料方面还仍处于起步阶段。在标准方面，国际上发展也远远早于国内，国外已经制定了成熟的标准，国内至今还缺乏正式执行标准，国内外标准情况见表１示。
 ２．１ 日本ＪＩＳ Ａ ６９０９标准
日本防结露标准ＪＩＳ Ａ ６９０９于２００３年制定，该标准是在上世纪末日本制定的ＪＩＣ Ａ ６９１７标准基础之上进行修订而得，修订后的标准仅改动了原有标准号，在防结露涂料的测试方法和性能指标上没有做任何修改与调整。
 ＪＩＳ Ａ ６９０９标准中规定的测试装置如图１所示。图中ａ是样品模具，由金属材料制备而成，用于放置待测试的样品（模具内部尺寸为１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×５ｍｍ）。图ｂ是整个测试装置的示意图，模具位于顶部位置，并将装有样品的那一面朝下。测试装置的下半部分是一个水浴，给整个测试空间提供固定的温度环境和一定的相对湿度。
实验时，将模具装满试样，表面用工具抹平，在实验室条件下静置养护７ｄ后，放入恒温箱中干燥２４ｈ，可测试的试验体制备而成。测定试验体的质量Ｖ１，将其放置在图１所示的防结露试验装置的设定位置上，将有涂料的一面朝下，维持装置内温度５０℃±３℃，测试６ｈ后取出试验体，立即测定试验体的质量Ｖ２。涂料的防结露性能评价，用单位体积的吸湿量Ｖ（ｇ／ｃｍ３）来表示。计算公式如下：
 式中，Ｖ：单位体积的吸湿量（ｇ／ｃｍ３）；Ｖ１：试验前的试验体的质量（ｇ）；Ｖ２：试验后的试验体的质量（ｇ）。
ＪＩＳ Ａ ６９０９标准，不仅给出了测试方法，同时给出了防结露涂料的技术指标，防结露涂料的性能必须要满足＞０．２５ｇ／ｃｍ３。
这个标准在我国前期被引用的较多，通过此标准方法测试我国前期研究的防结露涂料性能在０．３５～０．５３ｇ／ｃｍ３。日本ＪＩＳ Ａ ６９０９标准规定的方法简单，操作性能优异。但是该标准要求涂料样品要制备为５ｍｍ厚度，与涂料的真实使用情况很不一致，在一定程度上不能真实反映涂料在实际使用过程中的防结露性能。同时，标准的测试条件水浴温度为５０℃±３℃，这与建筑结露实际发生的条件相差较大。从评价指标也可以看出，标准采用单位体积内吸附水蒸汽的质量来评价性能，吸湿量越大，防结露性能越优异。从前述的涂料防结露产品类型和防结露原理分析可知，这种标准方法不够科学，不能全面、真实反映涂料的防结露性能。
２．２ 美国ＴＴ－Ｃ－４９２Ｃ标准 美国ＴＴ－Ｃ－４９２Ｃ制定于１９７４年，是为了评价军用防结露涂料而制定。防结露性能测试装置示意图如图２所示。
 从图２可以看出，测试装置主要由密闭箱、锥体和量筒三部分组成。密闭箱是为锥体提供稳定的温度测试环境条件。锥体是涂料的载体，悬挂于密闭箱内，外表面涂刷待测试样品，内部用冰水混合物保持内部０℃，与密闭仓形成一定的温差。锥体直径１５２．４ｍｍ、高２０３．３ｍｍ、壁厚０．５ｍｍ，由金属材料制备而成。量筒用于接收实验过程中涂料表面的结露水。实验时，将待测涂料样品均匀涂刷于锥体表面，涂层厚度为０．８ｍｍ。自然干燥后，将锥体内部装冰水混合物，上部盖上玻璃板。然后把锥体悬挂于９９０．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ×５８４．２ｍｍ的密闭箱。同时，把装有饱和磷酸氢铵溶液的容器放入箱内，调节箱内的相对湿度。在整个试验期间，密闭箱内温度保持在２０±１℃，相对湿度为６７％±２％，锥体内部的温度维持在０℃～０．６℃。用量筒在锥体下部接收结露水。最后，以第１滴水下滴的时间和８ｈ内接收的结露水的质量，评价涂料防结露性能。该标准技术指标规定，防结露涂料要达到８ｈ内没有结露水。
ＴＴ－Ｃ－４９２Ｃ标准中规定的测试装置，考虑到结露形成的条件，一定的温度差和一定的相对湿度，模拟了自然环境条件。从设定的测试条件可以看出，锥体内温度维持０℃，符合军用涂料特殊场所的使用条件。但同时０℃的温度，不太适用于普通建筑室内涂料。而且相对湿度设定在６７％±２％，湿度条件设定值较低，实验周期较长。ＴＴ－Ｃ－４９２Ｃ标准的设计思路科学，但由于该标准制定的时间较早，所以很多装置和工具都比较落后，在实际操作过程会给实验带来很大误差，不能满足现代、科学的测试需求。
２．３ 中国制定中标准
建筑结露的现象一直存在，且问题很严重。但是由于我国建筑防结露涂料的发展滞后，至今仍没有很好的解决建筑结露的途径。同时，防结露涂料测试方法标准的发展落后，直接导致了防结露涂料行业的发展落后，防结露涂料没有可靠的评价依据，进而阻碍涂料技术的提高。中国建筑材料科学研究总院于２０１１年申报并获得《防结露涂料测试方法》标准制定任务。
在本标准的制定过程中，充分调研国际上的标准，汲取已有标准的优势，为制定适合防结露涂料的科学的、先进的、操作性强的测试方法奠定基础。标准起草小组设计了独特的测试装置系统，能够模拟自然环境条件下不同季节的温度和相对湿度以及变化情况，可以测试涂层材料在不同温湿度条件下的结露情况，并能直观观察涂层表面的结露现象，自动记录涂层的初露点和结露速率，绘制过程曲线。测试系统采用计算机自动控制，通过显示装置实现了直观显示涂料结露过程的每个阶段变化，自动储存测试结果。该测试装置系统的相对湿度、温度、温差等测试条件可控可调，全程可直观观察与显示，能够在大范围、全方面的分析涂层结露过程，达到科学评价涂料防结露性能的目的。通过大量的实验验证工作，进一步验证了测试系统的可行性，测试结果的可重复性和再
现性。
此标准是我国首个防结露涂料领域标准，计划于２０１２年度完成。标准的制定与实施，会为防结露涂料提供了科学的测试依据，将推动防结露涂料行业的发展和防结露涂料技术的进步，提升我国防结露涂料产品的国际竞争力。同时，为有效解决建筑防结露问题提供可能性和有效途径，丰富我国涂料产品市场。
３ 结论
随着对人居环境质量要求的不断提高，建筑结露问题急需要解决，防结露涂料的开发是解决建筑结露问题最行之有效和绿色节能的方法。从本文调研情况可以看出，国外在防结露涂料方面发展时间较长，基础工作比较完善。我国正在起步阶段，标准正在紧急制定中，新制定的标准汲取了国际标准的优势，设计了在线、直观检测系统，使得测试方法更为科学，操作更为简单方便。标准的即将出台实施，必将推动我国防结露涂料行业的健康发展，为了正确评价防结露涂料产品的性能，提供依据。 |
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