一种无溶剂环氧地坪面漆固化剂的研制

data-full-width-responsive="true"> 一种无溶剂环氧地坪面漆固化剂的研制聂朝阳1，全伟1，赵庆文2(1深圳市彩田化工有限公司，广东深圳 518129；2惠州市彩田化工实业有限公司，广东惠州 516081)0 前言20世纪中后期开始，欧美出现了许多洁净车间地坪，它采用整体聚合物面层，称为环氧地坪涂料(epoxy flooring)，主要成分为环氧树脂和固化剂。环氧地坪涂料可分为溶剂型和无溶剂型2种，溶剂型环氧地坪涂料在生产、施工和固化过程中会排放一定量的挥发性有机物(VOC)，但成本比较低；而无溶剂环氧地坪涂料符合环保理念[1]。目前市场主流产品，特别是面漆基本上是无溶剂化了，所以无溶剂环氧地坪面漆固化剂需求量持续增加。因此，近年来国内外科研人员对无溶剂环氧面漆固化剂进行了大量研究，目前大多数环氧地坪面漆固化剂的改性研究主要集中在胺类接枝环氧树脂或者单环氧基化合物方面。本研究以D-230(聚醚胺)作为固化剂主体，引入与D-230协同效应良好的N-AEP(N-壬基酚)，DMP-30[2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚]为固化反应促进剂，苯甲醇作为增韧剂，制备无溶剂环氧地坪面漆固化剂。该固化剂能常温固化环氧地坪面漆，涂膜性能可达到GB/T 223742008《地坪涂装材料》标准要求；且生产制造简单，不需反应釜。当m(D-230)∶m(NAEP)∶m(DMP-30)∶m(苯甲醇)=50∶25∶15∶10时，该固化剂的综合性能最好，适用于以E-51为基体树脂的无溶剂地坪面漆的常温固化。1 实验部分11 实验原料无 溶 剂 环 氧 地 坪 面 漆 主 剂，自制；N-壬基酚(N-AEP)，工业级，广州井冈化工有限公司；聚醚胺(D-230)，工业级，无锡阿科力科技股份有限公司；苯甲醇，工业级，湖北绿色家园精细化工股份有限公司；DMP-30[2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚]，工业级，广州市三昌化工有限公司。12 实验仪器SHORE D邵氏硬度计，东莞市大中仪器有限公司；GFJ400防爆实验型分散机，东莞市大岭山金亿成机械厂；CJQ-Ⅱ涂膜冲击实验机，东莞市万江广美精密仪器行；JM-V漆膜磨耗仪，深圳市祥敏仪器设备有限公司；HD-1654多功能强度检测仪，北京杰瑞恒达科技有限公司；直径50 mm，质量500 g的钢球，深圳市宝安区松岗宏润钢球经营部。13 实验制备(1)固化剂的制备：将D-230、苯甲醇、N-AEP和DMP-30等混合搅拌均匀后即得。(2)无溶剂环氧涂膜制备：按照m(无溶剂环氧面漆主剂)∶m(固化剂)=5∶1比例，将两者混合均匀后按国家标准规定制板，进行各项性能的测定。14 测试或表征(1)干燥时间：按照GB/T 17281979标准中的规定进行测定。(2)邵氏硬度：按照GB/T 24111980标准中的规定进行测定。(3)拉伸黏结强度：按照GB/T 223742008标准中的规定检测，采用多功能强度检测仪进行测定(加载速率为5 mm/min，室温测定)。(4)抗压强度：按照GB/T 223742008标准中有关规定测试。(5)耐磨性：按照GB/T 1768标准进行测定。(6)耐冲击性：按照GB/T 223742008标准中有关规定测试。2 结果与讨论21 固化剂基础胺类的选择胺类是固化剂的主要组分之一，其种类和性能不仅直接影响固化剂的主要性能，而且对固化剂的固化速率、表面光亮度及使用期限等也影响较大；根据环氧地坪面漆施工的工艺要求，环氧涂料的黏度要尽可能低些，而环氧面漆的主剂黏度不能降得太低，因为面漆主剂黏度过低的话，会造成主剂中粉料沉底硬结，所以最简单有效的办法是降低固化剂的黏度。本研究要求固化剂必须满足适用期较长、活性较高、黏度较低等指标要求。端氨基聚醚(即聚醚胺)黏度低，无色，与环氧树脂相容性好，适用期长，黏结强度高[2]。因此选择低黏度的D-230作为固化剂的基础胺，再根据环氧地坪面漆主剂中环氧含量，确定了D-230的含量在45%～60%。以D-230作为固化剂的基础胺，并在其他条件保持不变的前提下，考察了D-230含量对固化剂性能的影响，结果如表1所示。由表1可知：随着D-230含量的不断增加，涂膜的邵氏硬度、黏结度强、耐磨性和抗压强度等均呈先升后降态势，表干时间先降低再增大，耐冲击性能增强。这是由于D-230含量较少时，环氧面漆没有完全被固化，即环氧面漆主剂中基体树脂在较短时间内没有形成最佳的立体交联网状结构，故涂膜的力学性能相对较差；而D-230含量过高时，过量的D-230存在涂膜当中起了增塑的作用，造成涂膜的机械性能下降，且干燥时间延长。综合考虑，选择w(D-230)=50%时较适宜，此时固化剂的综合性能相对最好。22 固化剂中增韧剂的选择增韧剂的种类很多，有苯甲醇、环氧大豆油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。邻苯二甲酸酯类毒性大，且与固化剂体系相容性不好，易发生迁移，环氧大豆油与固化剂相容性差，贮存过程可出现分层现象。苯甲醇本身低毒(可用于人体注射试剂)、沸点高(不易挥发)、极性强(与D-230相容性好)、能提高涂膜的韧性，但其需避光保存(否则会出现变黄等现象)。因此，本研究选择苯甲醇作为固化剂体系的增韧剂，并在其他条件保持不变的前提下，考察了苯甲醇含量对涂膜性能的影响，结果如表2所示。由表2可知：随着苯甲醇含量的不断增加，涂膜的邵氏硬度下降，黏结强度、耐磨性和抗压强度均呈先升后降态势，耐冲击性增加，干燥时间延长。这是由于苯甲醇用量增大，涂膜韧性增强，但超过某数值时，涂膜中苯甲醇过多，因为苯甲醇是小分子物质，影响了涂膜的硬度和其他力学性能。综合考虑，选择w(苯甲醇)=10%时较适宜，此时灌封胶的综合性能相对最好。23 固化剂中N-AEP(N-壬基酚)含量的确定透明性较好的D-230固化剂与N-AEP之间具有良好的协同效应[3]，并在其他条件保持不变的前提下，考察了N-AEP含量对固化剂性能的影响，结果如表3所示。由表3可知：随着N-AEP含量的不断增加，涂膜的邵氏硬度、黏结度强、耐磨性和抗压强度等均呈先升后降态势，表干时间缩短，耐冲击性能基本无变化。这是由于N-AEP含量较少时，环氧面漆没有完全被固化，即环氧面漆主剂中基体树脂在较短时间内没有形成最佳的立体交联网状结构，故涂膜的力学性能相对较差；而N-AEP含量过高时，促进反应加快，表干时间缩短。N-AEP本身不与环氧树脂反应，过多N-AEP留在涂膜中造成涂膜的力学性能下降。综合考虑，选择w(N-AEP)=25%时较适宜，此时固化剂的综合性能相对最好。24 固化剂中DMP-30[2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚]含量的确定DMP-30[2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚]是一款最常用的环氧固化促进剂，用途广泛，可用于脂肪胺、芳香胺、聚酰胺、聚醚胺、酸酐等固化剂体系中，主要起到加速反应进行，降低反应温度的作用。在其他条件保持不变的前提下，考察了DMP-30含量对固化剂性能的影响，结果如表4所示。由表4可知：随着DMP-30含量的不断增加，涂膜的邵氏硬度、耐磨性和抗压强度等均呈上升态势，表干时间缩短，耐冲击性能降低，黏结强度先升后降。这是由于DMP-30含量较少时，环氧面漆反应很慢，即环氧面漆主剂中基体树脂在较短时间内没有形成最佳的立体交联网状结构，故涂膜的力学性能相对较差；而DMP-30含量过高时，反应很快，表干时间缩短，环氧树脂大部分开环自聚，硬度很大，固化物中羟基含量少，降低了黏结强度，韧性变得很差，耐冲击性急剧下降。综合考虑，选择w(DMP-30)=15%时较适宜，此时固化剂的综合性能相对最好。25 固化剂的优化配方确定与验证综 上 所 述，固化剂的最优配方为m(D-230)∶m(N-AEP)∶m(DMP-30)∶m(苯甲醇)=50∶ 25∶15∶10，其实测性能如表5所示。由表5可知：由最优配方制成的固化剂，其固化产物(涂膜)各项性能均满足指标要求，而且生产起来简单方便，具有良好的应用前景。3 结语(1)以D-230作为固化剂主体，并引入与D-230协同效应良好的N-AEP，DMP-30为固化反应促进剂，苯甲醇作为增韧剂，制备无溶剂环氧地坪面漆固化剂；然后采用单因素实验法优选出制备该灌封胶的最优配方。(2)与其他胺类固化剂相比，本研究的固化剂具有黏度极低，韧性好以及操作时间长等优点。(3)本研究的固化剂既可用于无溶剂环氧地坪面漆的滚涂(薄涂)，也可用于无溶剂环氧自流平面漆(厚涂)，适用范围宽广，应用前景良好。