data-full-width-responsive="true"> 环氧地坪涂料的研究及应用进展□ 周盾白1,2,周子鹄2,贾德民1(1华南理工大学材料学院,广州 510641； 2广州市秀珀化工有限公司,广州 511495)0 前 言地坪涂料是工业涂料的重要领域之一,其产品包括环氧、环氧酚醛、氯化聚烯烃、聚氨酯等几大系列产品,使用范围从工业厂房、走廊、停车场到具有特殊要求的导电、防火花、耐化学品、防核辐射地坪,广泛应用于生产与生活的众多领域。环氧树脂涂料以其硬度高、耐磨性好、附着力强、耐化学药品性优异等特点,广泛应用于工业地坪的涂装。溶剂型环氧地坪涂料原料易得,性能优良,涂层附着力好,坚韧耐磨,不产生裂纹,耐化学品腐蚀。但是为了扩大应用领域,满足环保需求,环氧地坪涂料应向零V O C(无溶剂和水性化)和功能化(如抗静电和高弹性)方向发展。1 水性环氧地坪涂料随着人们环保意识的增强以及对施工环境要求的提高,水性环氧地坪涂料的应用迅速得到了推广。水性地坪涂料的性能主要取决于配方的设计是否合理,而使用寿命的长短主要取决于基材处理是否合格。
它具有许多优点：环保、涂膜附着力高、耐腐蚀性和耐化学药品性能优异、硬度高、耐磨性好；涂膜固化后的少量水分可使涂膜具有微孔隙,可释放混凝土内部水汽的压力；可在室温和潮湿的环境中使用。但是也有一些缺点：施工过程中的污物易使涂膜产生缩孔；不适宜冬季或低温环境施工；对抗强机械作用力的分散稳定性差等[1]。双酚A型环氧树脂虽不溶于水,但在非离子型表面活性剂作用下,能使其分散于水中成为稳定的乳液,可以用改性胺固化剂使其固化成膜。由上海涂料研究所研制成功的国家七五攻关项目6803水性环氧工业地坪涂料,是以乳化型环氧树脂为主体,以改性聚酰胺为固化剂,根据不同要求,加入不同的辅助材料配制而成的。这种涂料的研制成功,解决了我国工业地坪上的耐磨、防滑、防油渗、防水、防火等方面的问题[2-3]。目前,水性环氧地坪涂料有两种：一种是强制乳化或自乳化的环氧树脂乳液与水可分散的环氧固化剂配合；另一种是低分子量液态环氧树脂与具有乳化作用的环氧固化剂配合。孙再武等[4]通过将甲基丙烯酸和苯乙烯等单体与较高相对分子质量的环氧树脂接枝共聚,制备了环氧接枝丙烯酸水分散体树脂,并以此为基料与环氧固化剂复配制备了高性能水性环氧自流平地坪涂料。提高了单一环氧树脂的耐候性、耐久性,所制涂膜具有良好的丰满度和硬度、耐酸碱性能。孙再武等[5]在制备薄涂型水性环氧地坪涂料时,选择E51环氧树脂(E51环氧树脂分子链中羟基含量很少,这样涂膜的耐腐蚀性和耐水性就能得到提高),水溶性聚酰胺树脂的加成物作为固化剂(因其与环氧树脂相容性较好且固化时间适中),制备了性能优良的水性环氧地坪涂料,解决了溶剂型环氧地坪涂料湿面施工困难的问题。水性固化剂对水性环氧涂料的性能具有很大的影响。早期的水性固化剂是一种改性的聚酰胺水溶液,在室温条件下不能乳化和固化环氧树脂；新一代水性固化剂是一种改性脂肪胺溶液,能在室温条件下乳化并固化普通的液体环氧树脂,不需特别进行处理就能够在潮湿混凝土表面一次性完成自流平地坪的施工[6]。万众等[7]研制的W E C402水性环氧固化剂,是分子中含有表面活性作用的聚醚链段的环氧-胺加成物,能将液态低分子量环氧树脂乳化并将其固化,同时有一定的内增塑作用。同618环氧树脂配合制得的水性环氧地坪涂料,不燃、不爆,使用时安全方便,其性能同溶剂型环氧地坪涂料相当。现在的水性环氧地坪涂料可以应用在制药、食品、医院、化工、电子等行业的生产厂房、办公楼、仓库的地坪涂装。为了获得良好的地坪涂装效果,水性环氧地坪涂料施工,基层的处理是一个重要的环节, 水性环氧地坪涂料基材通常为混凝土或水泥砂浆,如基材处理不好,涂膜不仅附着力差,而且会发生起泡、龟裂、泛白甚至脱落等问题。因此要求：基层的坡度与强度应符合要求,不应有起砂、起壳、裂缝、蜂窝麻面等现象；混凝土含水率应在8%以下；基层表面必须洁净。在施工中,应避免在低温高湿条件下施工；在材料调配时,要避免任何一种材料单独滴在基层上,造成不固化；双组分混合后,应尽快在使用期内用完,不然就要做报废处理[8-9]。2 无溶剂型环氧地坪涂料由于不含溶剂,无溶剂环氧地坪对环境不会造成污染,亦无燃烧、爆炸危险,同时性能上耐水、耐化学品腐蚀、耐酸碱、抗压、耐磨、附着力好,对地坪有足够的保护作用。无溶剂环氧自流平环氧地坪涂料与溶剂型固体环氧地坪涂料相比,具有以下优势：不污染环境；可在潮湿表面施工；固体分含量高,成型后涂膜厚；配比可调整范围宽,工艺易控制[10]。在无溶剂环氧自流平地坪涂料中,成膜物质主要是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和脂肪族环氧树脂,从综合性能考虑,宜选用低相对分子质量双酚A型环氧树脂,如E-51。选用的固化剂要求黏度低,使用期长,耐化学药品性和物理机械性能优越,保色性好且毒性要小。稀释剂多选用活性稀释剂,可以防止非活性稀释剂挥发而产生涂膜缺陷[11]。于晓光[12]选用E-51环氧树脂,亨斯迈的活性稀释剂D Y-E,德谦的分散剂923S和B Y K的流平剂B Y K358,制备无溶剂环氧自流平地坪涂料,其综合性能优异。徐凯斌采用液体低分子量双酚A环氧树脂E P-1、低挥发性活性稀释剂、低黏度胺固化剂、无机着色颜料等制备的无溶剂环氧地坪涂料,涂膜坚韧耐磨，平坦亮丽,经久耐用[13]。无溶剂地坪涂料无涂膜厚度限制,固化速度也不受影响,不仅具有优良的耐水、耐油污、耐化学品腐蚀等化学特性,而且附着力好、机械强度高,能一次涂成厚膜,一次成膜可达1 m m,是普通涂料的10～20倍,可大大缩短施工周期,并且自流平效果好,施工方便,是现代工厂的理想地坪涂料[14-15]。李锡源等[16]研制的800系列超厚膜型地坪涂料,干膜厚度高达1～2 m m,甚至3 m m以上,因此涂料的厚层干燥性能和涂层与水泥地坪的附着力是配方设计的主要因素,平衡涂层的综合性能,选用高固体分环氧树脂作为成膜材料,同时加入固化促进剂,以改善涂料的厚层干燥性能。无溶剂环氧地坪涂料由于是100%固体分,树脂反应官能团较多,反应活性较大,对环境温度较为敏感。因此双组分无溶剂环氧涂料需要具有一定的活化期,即保证小分子树脂与固化剂有一定程度的交联,以确保固化后的综合性能。在环境温度变化时,适当改变配比以满足施工的要求[17]。3 功能性地坪涂料31 防静电地坪涂料地坪防静电可以有多种方法,如：抗静电地砖、抗静电橡胶垫、涂装抗静电橡胶垫、涂装抗静电涂料等,其中抗静电地坪涂料较易满足现代化生产对抗静电的综合要求[18]。欧国勇等[19]选择优级间接法氧化锌和浅色超细导电粉两种导电材料进行复配,产生协同作用,防静电效果优良持久,生产施工过程简单、方便,基本无VOC排放,有利于环保。朱怀刚等[20]选用四针状氧化锌晶须作为导电填料,能高效地赋予材料导电性；晶须本身无色透明,使涂料易于配色；晶须具有高强度和高模量,能增强涂料的耐冲击性、耐候性和附着力。聂轰等[21]采用导电纤维作为导电介质,导电纤维均匀地分散到涂料中,镘涂后一端下沉紧贴下面的导电底涂层,另一端上浮露出表面,形成微小的突起,使涂层表面和导电底涂层形成静电通路,从而达到导静电目的。孙君同[22]采用B C-J系列导电纤维浆作为涂料的导电介质,浆中的纤维经过了预分散处理,导电性能永久,表面电阻可随意调节；颜色亮丽、导电性好；不影响应用体系的原有硬度、流平性等；产品性能稳定；成本低廉。32 防腐地坪涂料环氧防腐蚀涂料中以溶剂型涂料所占份额最大,但常规溶剂环氧树脂涂料含有溶剂,挥发后对环境造成污染,水性涂料的防腐蚀性能不够理想,粉末涂料的固化温度太高,因此,无溶剂环氧防腐地坪涂料成为工业地坪涂料领域的最佳选择。梁剑锋[23]等采用一种防腐性能优异的丙烯酸改性环氧树脂作为甲组分,以腰果壳油改性的不挥发非活性的环氧树脂稀释剂为溶剂调节施工黏度,以在重防腐领域具有优异使用效果的天然腰果壳油合成的固化剂作为乙组分,制成了黏度适中,适合自流平施工的双组分环氧重防腐地坪涂料,既解决了环保问题,又克服了当前无溶剂自流平地坪涂料在防腐性能上的缺点。涂膜防腐性能优良,持久,表面光滑,美观,耐磨,耐压,耐冲击。胡高平等[24-25]选用聚酰胺树脂作底胶固化剂,增加环氧树脂与水泥基面的附着力；利用低黏度的改性胺544作为中间层和砂浆层的固化剂,一方面可以增加硅微粉的用量,还可以提升树脂的抗压强度和耐磨强度；利用改性胺545作为面层的固化剂,可以调整表面固化物的流平性,同时具有良好的耐酸碱性：涂膜经43%硫酸溶液60 ℃、120 h及53%次氯酸钠溶液常温、200 h浸泡,质量变化率均小于12%。4 其
他进展对于涂料消光技术的研究表明,有效的消光有赖于涂层表面形成微细的粗糙表面。传统涂料要形成亚光面须具备两个条件：一是湿膜中存在大量粒径适宜的消光颗粒；二是涂膜干燥过程中产生不规则体积收缩。而无溶剂环氧涂料加入消光粒子很难起到较好的消光作用,同时还有可能增加施工难度。余庆福等利用聚酰胺树脂和环氧树脂混溶性的差异,使涂膜干燥过程产生了体积收缩形成微细的粗糙表面,达到消光目的[26]。沈敏敏等[27]以松节油为原料,经多步单元反应制得的T E G - 9 9环氧树脂,不仅具有传统双酚A型环氧树脂粘结力强,物理性能优越,耐化学腐蚀等特点,还因为T E G-99环氧树脂的分子结构中只有一个碳碳不饱和键,所以其耐候性和抗紫外光的性能比传统双酚A型环氧树脂好。同时,采用廉价的天然产物为主要原料之一,因而具有价格低廉的优势。使用T E G-99作为彩色自流平地坪涂料的成膜剂,涂料性能优良,施工简便于工作,装饰效果好。黄月文等[28]以糠醛、丙酮和环氧树脂为原料制备糠酮环氧浆料,改性后的环氧浆材兼具有环氧涂料的优良性能和糠酮树脂改性环氧的高弹性能以及价廉优点。糠酮环氧改性水泥地坪涂料是糠酮环氧与水泥在固化剂作用下形成的,在催化剂作用下具有较高的抗压强度和韧性,在低温潮湿环境中能快速固化。申德妍等[29]采用聚氧化丙烯二醇、甲苯二异氰酸酯、有机纳米蒙脱土等为原料,制备了有机蒙脱土纳米插层聚氨酯预聚体,并以此对环氧树脂E-44进行化学改性,以此为基料来制备地坪涂料,克服了环氧涂料常有的一些缺点,纳米改性环氧涂料在耐蚀性、柔韧性、耐冲击性和耐划痕性等性能上有很大提高。5 结 语环氧地坪涂料由于性能优异,广泛应用于现代工业地坪涂装。为了获得性能优良、使用寿命较长的涂装系统,不但要重视涂料配方的设计,还要注重基材的处理。环氧地坪涂料的发展也依赖于对材料的研究进展,一方面是提高性能,一方面是降低成本。目前,使用较多的仍是溶剂型环氧地坪涂料,但随着对环保的日益重视,无溶剂型和水性环氧地坪涂料必将获得更大的发展。
