水性奈米抗塵防污塗料，居家環境最佳幫手

隨著各國逐步禁用溶劑型油性塗料，水性塗料近年一躍成為環保健康的解決方案。然水性塗料撥水性差，工研院克服水性塗料先天限制，研發出耐候、防污、撥水功能的水性塗料，獲得 2018 全球百大科技研發獎入圍的肯定。

生活中，常以塗料美化居家空間或建築外貌，既維持美觀，也有保護及延長建物使用壽命的作用，但常見的油性塗料（如油漆）多帶有刺激性的氣味與成分，影響身體健康。近年來，愈來愈多消費者選擇購買無毒環保的水性塗料。只是對比油性塗料，水性塗料的防污、撥水功能就相形失色許多，要想兼顧環保與撥水、防污等功效，水性塗料必須從原料端徹底改造。

創新奈米材料讓水分子先親後疏

工研院材料與化學研究所應用化學組研究員湯偉鉦表示，2011 年美國水性塗料大廠 Behr 公司主動向工研院提出合作，當時工研院已掌握了一般水性塗料的製作技術，但要加入撥水、防污功能，卻是一點頭緒都沒有，只能從既有的塗料技術以及 Behr 公司提供的相關配方與材料開始著手。

「要讓水性塗料具有撥水效果，就是首要難關，」湯偉鉦說，這代表著加入水性塗料中的關鍵材料，必須兼具親水與疏水兩種截然不同的特性，不僅要有「親水性」能在生產製作塗料時充分溶於水中、不會沉澱，才能作為塗料；粉刷完畢、塗料乾燥後，材料也需要具備「疏水性」，無法再吸收任何水分，方能實現撥水的功效。為了克服這項問題，除了從 Behr 公司提供的材料中，找出能夠幫助材料分散的奈米顆粒，研究團隊也想出與之配套的創新技術：先加入最少量的親水物質，讓具備疏水特性的奈米顆粒能在水中均勻分布；隨著塗料逐漸乾燥，奈米顆粒會因表面張力作用逐漸浮至塗料表面，並將原來的親水物質擠壓至下方，形成上層疏水、下層親水的「自分層」結構，同時在表面形成高密度的奈米塗膜，成功達到撥水目標，還能夠防污、減少髒污附著。▲ 工研院材料與化學研究所應用化學組研究員湯偉鉦（右 2）表示，與 Behr 公司合作的首要難關便是要讓水性塗料具有撥水效果。

目前強調能夠撥水的水性材料，大多是親水與疏水物質各半，也不具有可分層的特性，即便粉刷乾燥後，塗料表面仍同時具有親水和疏水的性質，進而降低撥水效果；且親水物質容易與水分結合流失，也會影響塗料的耐用性。工研院研發的「水性奈米抗塵防污塗料」，不僅能有效撥水、防污，由於加入了無機材料，多了抗日照高溫的功效，除適用於室內，戶外也難不倒它。

能夠撥水、防污都只能算是基本功能，湯偉鉦表示，可撥水的設定主要是為了避免液態物體的污染，但是在我們生活周遭，充斥著更多無孔不入的氣態污染物，例如 PM2.5；一般水性塗料在粉刷後會留下細微的毛細孔，容易附著這類粉塵微粒，也很難清除。研究過程中，團隊當初並未規劃「抗塵」特性，經改良再由Behr公司測試後，發現水性抗塵防污塗料比其他水性塗料擁有更好的防塵性，成為一大技術特色，也是始料未及的意外收穫。