空气净化功能硅藻土内墙涂料发展现状

空气净化功能硅藻土内墙涂料发展现状

霍斯欣，梁宇鹏，黎军

广东产品质量监督检验研究院（广东广州510000）

摘要：随着人们对生活水平及质量要求的不断提高，硅藻土内墙涂料应运而生。本文首先介绍了光催化型、物理吸附型、化学反应型及复合型4种空气净化涂料的类型，随后阐述了硅藻涂料的特性及发展现状，希望为硅藻土内墙涂料的发展奠定基础。

关键词：空气净化；硅藻土；内墙涂料

1 引言

社会工业经济的迅速发展带动生活水平的提升，但是对环境带来的伤害是无法挽回的，在大气污染重PM 2.5 对人体的伤害是很大的，随着在空气中含量的增加，室内空气也会受到一定影响。此外，居民住房装修合格率较低，其原因主要是在家具、室内装潢材料、墙面等材料当中所含有害物质严重超标，各类家具、木地板等都含大量胶粘剂，胶粘剂中存在聚乙醛、表面活性剂、苯乙烯等挥发性较强的化学物质，是室内污染的主要有害物质。室内和户外的双重严重空气污染给人们造成了巨大的心理压力，严重影响到居民的身心健康。并且日常生活中大部分时间都是在室内，所以在生活中室内空气质量直接影响着人体的生命健康。

2 室内空气净化涂料的类型

2.1 光催化型

光催化降解类涂料，是指在涂料中加入一定比例的光触媒材料，其作用原理就是该部分光触媒材料通过化学反应降解掉周边的有害物质。降解原理是通过紫外线或可见光产生反应催化，形成了氧化性较强的活性氧，进而与聚乙醛等有机物经过一系列反应形成水分子和超临界二氧化碳。近些年，又出现了诸多类型的光触媒材料。截至到现在最常用的光触媒材料就是纳米二氧化钛。

多年使用结果表明作为主要的光触媒材料的纳米二氧化钛在实际应用过程当中还存在以下问题，如：多数纳米二氧化钛进行光催化反应的条件较为苛刻，只有通过紫外线作用才能进行光催化，可见光下效果较差，所以一般不会作为室内涂料。随着科学水平的提升，改性后的纳米二氧化钛光触媒材料是具备可以通过可见光催化的光触媒材料，二氧化钛光催化原理见图1。

图1 二氧化钛光催化原理图

光触媒材料经过可见光的作用能够有效降解空气中的甲醛等有机物，经一系列反应产生 H2O 和 CO2，并无有害物质。

2.2 物理吸附型

此类材料主要是通过人为添加一定含量诸如活性炭、硅藻土、贝壳粉、沸石等具有物理吸附作用的材料起到空气净化作用，此类材料一般比表面积较大，通过物理吸附对空气进行净化。在这些具有吸附作用的材料当中因为活性炭为黑色所以很少被用于装饰涂料当中，或者少量添加，因此发挥的吸附性很小。而沸石和硅藻土也很少被用于涂料当中因为其比表面积较低，如果为追求涂料吸附性去刻意加大沸石和硅藻土含量的话就会破坏涂料自身的物理性能。像这种吸附作用对空气净化作用是很有限的，物理吸附的有害物质还会重新对空气造成二次污染并且吸附材料的吸附能力存在一定的饱和度，随之时间吸附效果会逐渐减弱，甚至失去对空气的净化作用，所以此类装饰材料较少。

2.3 化学反应型

化学反应型涂料顾名思义就是通过涂料自身所含有的活性物质与周边环境当中有害物质发生化学反应，然后经过相应的化学反应之后能够将有害物质成功转变为化学性质相对较为稳定无害的物质，当前甲醛净化类的涂料较多。

化学反应型涂料作用机理就是涂料内部所含有的化学性质相对较为活跃的结构与周边的污染物相结合最终将有害物质转化为无害并且化学性质较为稳定的化合物，最终达到净化空气的目的，现在的室内装饰涂料大部分是治理甲醛型的涂料[1]。经过人为在涂料当中加入一定的活性胺等化学性质活跃的化学结构物质，与C=O产生亲核反应[2]。这类涂料在最开始因其活性物质含量较多，但是涂料当中活性集团具有挥发性，使用时间久了其含量就会减少甚至消失，以至于使得涂料完全丧失空气净化能力，因此不能持久净化。

2.4 复合型

复合型涂料主要是指同时具备两种及两种以上活性机理的净化能力，已达到更加持久有效的空气净化作用，其固化过程如图2。此类复合型涂料不仅能够提升空气净化时间，而且还能够提升净化效率。使得不同吸附材料之间优势互补，如在吸附材料只上添加光触媒材料就可以弥补光触媒材料自身的团聚缺陷，在现在建筑涂料市场当中此类材料极有可能称为主流材料。

图2物理固化过程示意图

3 硅藻涂料

硅藻土通过对其表面结构进行观察显示，表面具有了很多的微孔结构（如图3所示），因为这种多孔性结构所以它的比表面积相对较大。因其有很强的吸附力，被人们普遍的作为功能净化物质。

图3 硅藻土微孔结构

目前，在硅藻净化类装修材料应用市场当中最常用到的就是硅藻涂料和硅藻泥装修墙材。这两种涂料对空气的净化作用原理就是借助硅藻土表面多孔性的特点所具备的优良吸附性能够吸收空气中有机物，人后通过涂料当中所添加的诸多催化剂或者化学性质相对较为活跃的化学物质的作用将其日常吸收的有害物质经过一定的化学反应转变为对人体没有伤害的物质。

3.1 硅藻土涂料特性

海洋生物硅藻遗骸沉淀之后经过数万年，经过一系列的反应最终形成无定型二氧化硅，因为其表面结构特征使其具备多种优良性能，所以，充分发挥其作用将其应用于室内装饰材料。利用硅藻土的多孔特性，可以吸收有害物质，起到净化室内空气的作用，此外还具备调节湿度的作用。调湿的外墙涂料特别适合于中国南方地区，可以降低周边空气湿度大对人体带来的伤害程度。硅藻土还具有导热系数较低，保温隔热效果优异的特点，特别适合于中国北部的严寒地带，充分降低取暖过程当中的能源消耗，并且其对表面多孔性的结构特点使得涂料对周边的声音起到良好的吸收作用。

3.2硅藻土涂料发展现状

随着人们对绿色健康型装饰材料的青睐，使得硅藻泥类装饰材料倍受欢迎，使其与乳胶漆、壁纸占据装饰涂料市场的主导地位。因其关注度较高，截止到目前很多企业组织研究硅藻泥类涂料。在硅藻泥类涂料日常应用效果表明硅藻泥内墙材料有提升空气质量、调节温湿度、降低声音以及保温性等功能。硅藻泥内墙材料指以硅藻土为主体的功能材料，或是通过奈米材料改性的环保型内墙材料，其大多是采用粉料方式生产销售的，一般通称为硅藻泥。

虽然硅藻土内墙砌筑材料受到了重视，但大部分人们凭着对新产品探索的心态，未能完全认识这种材料的作用。目前，硅藻泥材料市场上面临着这样的一些困难：

（1）随人硅藻土自身多孔性结构使其具备了较好的吸附能力，但是对于这种吸附性是否具有持久性使得人们产生较大质疑，并且对于这种吸附作用对否具有程度限制是人们所不了解的；

（2）经过一系列的研究在硅藻土装饰材料当中添加具有催化降解作用的纳米材料即纳米氧化钛类物质，能够使其具备在光照作用下分解有机物。目前市售的硅藻土内墙砌筑材料大部分都是粉料，使用前加水混合后，刮或喷在墙上，对人工投资较多，所以降低施工应用难度是目前涂料市场新的追求方向。

（3）降低施工难度要求是对市场的新要求。诸多问题的出现极大程度的限制了硅藻泥材料的应用与发展。

4 结束语

内墙建筑涂料正向着功能化、环境友好的绿色建筑涂料方向发展。目前，虽然硅藻泥材料已在国际市场上具备了相当数量，但要想让硅藻土材料在行业中立于不败之地，并让它得以广泛推广使用，需要解决诸多问题，从而生产具有良好空气净化作用的涂料，环保型涂料的研究生产应用前景广泛。

参考文献

[1]王玉鹏,陈涛.具有空气净化功能的室内装饰装修材料及其净化性能的评价方法研究[J].涂层与防护,2021,42(01):33-38.

[2]王玉鹏.甲醛净化涂料的研究进展[J].现代涂料与涂装,2018,21(06):27-30.

[3]孙天宇,王立艳,王春阳,王永亮,孙赫聪,孙猛.水性硅藻液态内墙净化功能涂料的研制[J].吉林建筑大学学报,2017,34(04):18-22.