溶剂型环氧地坪涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 1 　前　言现代工业对地坪有各种要求,如电子、食品、医药等工业要求地坪不起灰,干净无尘;机械工业要求地坪耐强烈的机械冲击,耐磨损,能长期经受铲车等车辆的辗轧,即使局部损坏也易于维修;机床、仪器仪表等工业车间地面常受到各种油类侵蚀渗漏,难以彻底清除,要求地坪耐油性好;化学工业则要求地坪能耐各种化学介质的腐蚀。此外,现代文明的车间地坪应该平坦、亮丽、色彩丰富,给操作人员创造一个良好的工作环境。常用的地坪保护装饰材料有水泥砂浆、花岗岩、瓷砖和普通地板漆等。水泥砂浆价廉,机械强度高,但易起灰,难清洗,易渗水、渗油,不耐酸腐蚀,且颜色灰暗;花岗岩和瓷砖硬度高,装饰性好,但有接缝,接缝处易积藏灰尘和细菌,易产生渗漏,而且不耐冲击和辗轧,维修保养难,花岗岩还可能存在放射性污染;普通地板漆涂膜太薄易磨损。总之,上述材料难以满足现代工业对地坪的要求。环氧地坪涂料具有良好的耐水性、耐油性、耐酸碱性、耐盐雾腐蚀性等化学特性,及耐磨性、耐冲压性、耐洗刷性等物理特性,且平坦、亮丽、不产生裂纹、易清洗、易维修保养,几乎可满足现代工业对地坪的全部需要,在地坪涂料中占有重要地位,是现代工业理想的长效地坪涂料,已广泛应用于汽车、航天、电子、食品、医药、电力、化工等工业地坪。2 　实验部分211 　涂料的制备21111 　甲组分的制备将环氧树脂和改性树脂溶于混合溶剂中,加入颜填料和各种助剂混合搅拌均匀后,用砂磨机分散到细度合格,即制得甲组分。21112 　乙组分的制备在反应釜中将固化剂和促进剂溶于混合溶剂中,搅拌均匀即得乙组分。当乙组分为自制聚酰胺加成物时, 应在反应釜中将固化剂和促进剂溶于混合溶剂中, 加热到40～60 ℃, 搅拌下加入环氧树脂, 直到溶液粘度不继续上升, 出料即得乙组分。212 　涂料配方溶剂型环氧地坪涂料的甲组分和乙组分的配方如表1 和表2 所示。213 　性能测试常规性能按有关涂料检验国家标准进行测试;流平性按ASTM D 2801 1974《用刮涂法测定涂料的流平性》标准进行测试。3 　结果与讨论311 　环氧树脂的选择双酚A 环氧树脂具有对混凝土等多种底材附着力优良,固化时体积收缩率低,抗化学品性能佳,涂层坚韧耐磨,对潮湿表面有一定的附着力等特点,被普遍用作地坪涂料用树脂。我们选用3 种环氧树脂分别制成颜料体积浓度和粘度均相同的A 组分与自制聚酰胺加成物固化剂H - 4 配制成涂料Ⅰ、涂料Ⅱ和涂料Ⅲ,测定它们的固含量、诱导期、流平性和光泽,结果见表3 。　注: ①诱导期:环氧树脂与固化剂反应使它们相容,涂层表面不发粘、不变白所需要的时间。②流平性在涂料陈化至诱导期后测试。从表3 可以看出,不同环氧树脂性能相差很大。高分子量环氧树脂与聚酰胺加成物相容性好,不需陈化,混合均匀后即可施工;但其固含量较低,流平性和光泽较差,难制成厚涂膜、高装饰性地坪涂料。低分子量环氧树脂可制成高固体分厚膜型涂料,流平性和光泽好,装饰性佳,但因其与固化剂相容性差,且分子中几乎无羟基,与胺固化剂反应速度很慢,诱导期很长,尤其是在低温高湿的条件下,更易发生环氧树脂与固化剂的分离,产生蜡性迁移,使涂层表面长期发粘,失去物理和化学抗性。当量为235～263 的环氧树脂显示出良好的综合性能,即高固含量、短诱导期和优良的流平性。312 　固化剂的选用胺固化剂是环氧涂料的主要固化剂,这类固化剂主要有脂肪胺及其加成物、脂环胺及其加成物、聚酰胺及其加成物、曼尼其碱等,综合性能以脂环胺及其加成物和聚酰胺及其加成物为优。我们以环氧当量为235～263 的环氧树脂制得的甲组分,与4 种固化剂按等当量配漆,测试涂料的诱导期、流平性,以及涂层的光泽、耐冲击性、柔韧性、附着力、硬度和耐磨性,结果见表4。由表4 可以看出,脂环胺流平性极佳,涂层光泽高,与环氧树脂的相容性好,无需诱导期,涂层的硬度高,耐磨性好,但其耐冲击性和柔韧性较差。聚酰胺与聚酰胺加成物相比,两者涂层的机械性能相当,但聚酰胺的诱导期长,流平性和光泽稍差。两种聚酰胺加成物则具有较好的综合性能。H - 3 聚酰胺加成物为进口产品,价格昂贵且不易购买。用H - 2 聚酰胺与环氧树脂反应制得H - 4聚酰胺加成物,性能与H - 3 相当,价格也便宜。在制备聚酰胺加成物时应注意环氧树脂的加量应适宜。环氧树脂加量太少,反应不充分,加成物的诱导期较长;环氧树脂加量过多时,加成物的粘度较高,甚至交联成胶。从图1 和图2 可以看出,环氧树脂加量占总树脂体系的15 %～25 %较好。图1 　环氧树脂加量与诱导期的关系313 　溶　剂选择溶剂时除应注意溶剂的溶解能力、价格外,还应考虑到溶剂对固化速度、涂层外观等性能的影响。4 种不同混合溶剂对涂料性能的影响见表5 。芳烃和醇的混合溶剂、酮、酯、醇醚等溶剂对环氧树脂有很强的溶解能力,但酮和酯类溶剂能与胺固化剂反应,降低固化速度,一般不宜使用。混合溶剂S - 4除含有芳烃和醇类溶剂外,还含有强溶解力、高沸点的醇醚类溶剂,可改善环氧树脂和固化剂的相容性,提高涂料的流平性。图2 　环氧树脂加量与粘度的关系注: ①环氧树脂加量指环氧树脂占总树脂的百分数;②粘度是加成物浓度为50 %时的数值。314 　改性树脂改性树脂对涂料性能的影响见表6 。从表6 中可以看出,在涂料体系中加入改性树脂后能明显缩短诱导期,提高流平性。这是由于改性树脂可作为整个树脂体系的共溶剂,对环氧树脂和聚酰胺加成物都具有溶解能力,防止它们分离。改性树脂的加量以3 %～5 %为宜,用量过大会降低涂层的物理性能。315 　颜料和填料着色颜料最好选用钛白、氧化铬绿、氧化铁黑、氧化铁黄等无机颜料,因为这类颜料不易产生浮色、发花等问题,且性能稳定、价格便宜。填料应以低吸油量、细度适中、性能稳定的纤维状和片状填料为主。填料不仅能赋予涂料良好的贮存稳定性和耐化学腐蚀性,而且能降低涂层的收缩应力,避免涂层的开裂、脱落。316 　助　剂地坪涂料内颜填料含量较高,涂料粘度大,分散效率较差;同时由于表干慢,易产生浮色、发花现象。加入聚羧酸酯类分散剂具有理想的润湿、降粘、分散、防浮色发花作用,同时还可防止沉淀,促进流平。环氧树脂的表面张力大,对底材的润湿性不佳,涂层易出现桔皮、刷痕、波纹、缩孔等弊病,添加丙烯酸共聚物流平剂能有效地提高涂料的流平性。丙烯酸共聚物的表面张力较低,与基料的相容性有限,会在短时间内迁移到涂层表面,形成单分子层,使涂层表面张力均一化,减少因表面张力梯度差而引起的各种漆膜弊病。环氧地坪涂料内含多种具有表面活性的物质,容易起泡;水泥砂浆底材内存在大量孔隙,孔隙内空气被涂料置换出来留在涂层中;涂料在施工时也会使大量空气进入涂料中,加入非硅系消泡剂有很好的消泡效果,可防止因气泡产生的鱼眼、针孔,也不易出现缩孔。涂料内的颜填料易沉淀,加入防沉剂可使涂料获得优良的贮存稳定性,同时还具有一定的防浮色发花作用。环氧地坪涂料的固化受温度的影响较大,气温低于20 ℃时应加入叔胺促进剂DMP - 30 ,以提高涂料的固化速度,缩短诱导期。4 　性能和应用溶剂型环氧地坪涂料的性能见表7 。　研制的环氧地坪涂料已在上海通用汽车公司动力总成厂、南化集团公司大化肥工程、广东大亚湾核电站等车间地坪上使用,涂装面积达10 万m2 ,经用户使用证明,涂覆后的地坪能长期经受铲车的辗压、金属工具的撞击、洗刷机的清洗、油污的浸蚀,受到用户的一致好评。5 　结　语溶剂型环氧地坪涂料原料易得,性能优良,施工方便,涂层附着力好,坚韧耐磨,抗冲击,易清洗,不产生裂纹,不吸附灰尘,平坦,靓丽,耐油污,耐化学品腐蚀,是现代文明工厂的理想地坪涂料。为了扩大应用领域,满足现代工业更多的特殊需求,环氧地坪涂料应向零VOC(无溶剂和水性化) 和功能化(如抗静电和高弹性) 方向发展。参考文献[1 ] 　居滋善等1 涂料工艺(上册) ,第三版1 北京:化学工业出版社,19971624～691 页1[ 2 ] 　山下晋山1 交联剂手册1 北京:化学工业出版社,1990 227～240页1[3 ] 　李锡源等1 超厚膜型工业地坪涂料的研究1 上海涂料,1990 ,(3) :7～121