生态复合功能涂料的开发
董发勤
项目背景
近几十年来，结构材料、功能材料获得巨大突破，给传统建材的发展带来机遇与挑战。建筑材料的功能化研究
受到越来越广泛的重视，特别是与仿生结构功能和环境协调功能相联系的功能建材（即生态建材），已成为21世纪
建材发展的重要方向。人们对人居环境日益重视，为了减少甚至消除室内污染物给人类健康造成巨大的危害，健康、
环境友好型的绿色建材被人们寄予厚望。生态功能涂料正是顺应历史潮流而成为研究开发的热点，其多功能化、无
害化、环境友好协调与功能生态化给传统的涂料工业赋予了新的理念，在人们追求人、建筑、自然三者和谐统一的
生态人居建筑上具有重要的应用价值。
主要开发内容
本研究从生态功能基元材料入手，把握材料的“基因”技术，将抗菌基元材料、防氡基元材料、远红外基元材
料集成到涂料中。制备1种具有生态功能协同效应（抗菌、防氡、远红外释放）的环保涂料。主要研究内容为以下
2个方面：
（1）生态功能基元材料的研究与选择
根据环保内墙乳胶涂料的特点，选择了几种在制备工艺上较成熟的抗菌基元材料（市售和实验室自制），系统
地研究基元材料的抗菌性能、应用到涂料中的抗菌性能和涂料的基本性能，找到1种抗菌基元材料能够满足如下要
求：①对细菌、霉菌有很高的敏感性；②一定ph值范围内稳定；③易分散于水中；④不使涂膜变色；⑤与乳胶涂
料相容性好，对涂膜的基本性能无负面影响；⑥价格低廉、使用方便。
从涂料的成膜机理出发，结合涂料防氡机理，选择2种防氡基元材料，该材料要满足：①使涂膜的空隙率降低，
成膜更加致密，改善涂膜的防渗性能；②与其他功能基元材料相容性好；③一定ph值范围内稳定；④易于在水中
分散；⑤与乳胶涂料相容性好，对涂膜的基本性能无负面影响；⑥价格低廉、材料易得。选择1种性价比较高的常
温远红外基元材料。
（2）生态功能涂料及其制品的研究
研究单一功能涂料（抗菌涂料或防氡涂料）的功能化的影响因素，制备满足涂料基本性能与生态功能（抗菌或
防氡）的高性能涂料。
研究生态复合功能涂料的功能复合化技术，制备具有功能协同效应的高性能复合涂料。主要研制抗菌防氡复合
功能涂料，具有抗菌、防氡、远红外释放的多功能复合生态涂料。
研究生态复合功能涂料在天花板材上的应用，研制具有抗菌、防霉、远红外释放等功能的生态复合功能天花板
材。
主要开发成果
本课题通过大量的试验工作和分析测试，取得了如下研究成果：
（1）选择离子交换容量大的斜发沸石、膨润土等为载体，用干湿循环法制备了1种锌型抗菌剂，其载锌量大、
外观好、使用ph范围广；
（2）采用抑菌环法和烧瓶振荡法全面评价了几种抗菌基元材料的抑菌和杀菌性能，明确了抗菌活性成分与抗菌
性间的关系，结果表明：锌型抗菌剂、铜型抗菌剂、银型抗菌剂和znow复合抗菌剂对革兰氏阴性菌和阳性菌均有
很强的抗菌性能，它们的抗菌性能为：银型>铜型≥锌型>znow。锌型抗菌剂的抗菌性能接近于铜型抗菌剂，对大肠
杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率都大于99.9%；
（3）通过抗菌基元材料在涂料中应用研究，明确了抗菌基元材料对涂料基本性能和抗菌性能的影响，得到了适
合于涂料的抗菌基元材料；
（4）研究了基元抗菌剂-涂料制备的一体化技术；
（5）通过对2种防氡基元材料在涂料中的应用研究，找到了它们对涂料的基本性能和防氡性能的影响因素，明
确了防氡涂料的最佳配比。经四川省建筑材料重点实验室测定，用本涂料封闭的粉煤灰块，密封4天后测定，对氡
的屏蔽率可达90%～99%；
（6）利用功能基元材料的复合集成技术，研制出具有功能协同效应的生态复合功能涂料，填补了国内在多功能
复合生态涂料研究中的空白。研究表明：抗菌、防氡基元材料、涂料的相容性较好，抗菌防氡复合功能涂料的基本
性能优于国家标准规定的一等品要求，复合涂料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为99.84%和99.75%。
同时，复合涂料具有优异的耐霉菌性能，达到国标中规定的“0”等级，复合涂料的防氡率为86.1%；
（7）抗菌、防氡、远红外基元材料共同复合到涂料中，多功能复合生态涂料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗
菌率分别为99.90%和99.88%，耐霉菌性能达到“0”等级，防氡率可达90%以上,远红外发射率为0.87。同时，多
功能复合生态涂料应用到石膏天花板上，性能不受限制，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为99.85%和
99.82%，耐霉菌性能达到“0”等级，红外发射率为0.87；
（8）工业性试验表明：生产顺利，生产过程未发生异常现象，质量完全满足国标gb9756-95。
产业化前景
本项目开发的抗菌、防氡、远红外同时具有抗菌和防氡的抗菌防氡功能涂料以及具有抗菌、防氡、释放远红外
线的多功能复合生态涂料及其制品，主要应用领域为工业和民用建筑室内，市场前景十分看好，如建成规模1万t/a
涂料装置（抗菌涂料、防氡涂料、抗菌防氡涂料和生态复合功能涂料各2500t/a），预计可实现年销售额1.2亿元，
年利润可达4250万元。同时生态复合功能涂料的推广应用，将减轻居室和工作室内的有害微生物及氡气对人们健
康的影响，释放的远红外线对人体可起一定的保健作用，因此本项目具有广阔的市场前景和显著的经济和社会效益。
备注：本课题是由西南科技大学承担的国家“863”项目（项目编号：2001aa322070），已于今年1月28日通
过四川省科技厅鉴定。