水性NEH涂料粘结强度的影响因素探讨

data-full-width-responsive="true"> 水性NEH 涂料粘结强度的影响因素探讨江金贵1，张晓红1，张量1，尹岚2[1陶氏化学（中国）投资有限公司，上海201203；2天津开发区国隆化工有限公司，天津300308]0 引言功能化的城市路面系统将极大地改善现有城市规划的问题：颜色区分的功能化道路、减速防滑的路面、清晰实用的路面标识、舒适安全的车道，将作为现代交通路面的建设理念应用于交通、城市的建设。与此同时，随着人们环保意识的增强以及环境保护相关标准的逐渐规范，地面材料的水性化发展趋势已经获得广泛共识。陶氏化学最新研发的水性NEH 树脂可制备易于使用、具有高性价比的水性地面材料，生产过程中无需添加任何溶剂。水性NEH 树脂不仅可以为制备地面涂料提供所需的机械力学性能，而且涂料生厂商可以基于这种新型水性丙烯酸改性树脂开发无成膜助剂、极低VOC 的高性能产品，满足人们对环境友好的需求和不断提高的标准和规范的要求。为了方便客户理解和使用NEH 树脂，尤其是在地坪涂料领域的应用，按照GB/T 223742008《地坪涂装材料》，对基于水性NEH树脂制备的地坪涂料在混凝土基层上的粘结性能进行研究，并分析底涂、混凝土基材类型、颜料体积浓度以及涂膜湿膜厚度对粘结性能的影响。1 实验11 主要原材料水性固化剂、助剂（由消泡剂、分散剂和流平剂复配而成）、填料（由硫酸钡和石英砂复配而成，细度大于600 目）和Ⅰ型JS 防水砂浆，均由天津开发区国隆化工有限公司提供；水性NEH 树脂和去离子水由陶氏化学提供。12 实验仪器SFJ 高速分散机，上海现代环境工程技术有限公司；HP1000 拉拔仪，Ptsube Gmbh。13 基础配方水性NEH 地坪底涂和面涂的参考配方分别见表1、表2。注：PVC 是指颜填料在涂料干膜中所占的体积百分数。14 涂料制备方法依据表1 和表2 配方中的A 和B 组份的组成，在搅拌过程中，依次按照比例以水性固化剂、去离子水、助剂和填料制备A 组份，最后加入B 组份水性NEH 树脂并搅拌均匀。15 样板制备基材表面除油、除尘。室温条件下，底涂兑3 倍水，兑水后的施工量为100 g/m2。底涂施工完毕后，间隔30 min 进行面漆的刮涂，并按要求控制面漆的湿膜厚度。养护条件为：（232）℃，相对湿度（555）%，养护时间为7 d。16 性能测试方法性能测试按照GB/T 223742008 进行。2 测试结果与讨论21 NEH 底涂对水性NEH 地坪涂料粘结强度的影响混凝土作为一种非均匀的多孔性耐久材料，由于其表面存在气孔和微小缺陷[2]，因此在混凝土表面涂覆防护材料如环氧、聚氨酯、丙烯酸、聚脲使其免受外来因素的影响而腐蚀并延长其使用寿命时，往往需要能够有效增强混凝土和涂覆材料之间粘结强度的材料即底涂。因此，底涂的优劣对由混凝土和涂覆材料组成的体系的使用寿命有着直接影响。采用标准混凝土板[参照JC/T 5472005《陶瓷墙地砖胶粘剂》（附录A）]为基材，涂覆材料即水性NEH 地坪面涂的PVC为18%，地坪涂料湿膜厚度为025 mm。涂覆和不涂覆水性NEH 底涂的NEH 地坪涂料粘结强度见表3。由表3 可知，NEH 面涂的PVC 为18%时，涂覆有NEH底涂的地坪涂料的粘结力明显高于没有涂覆NEH 底涂的涂料。表明NEH 底涂能够提高NEH 面涂在混凝土基层上的粘结强度。22 基材对水性NEH 地坪涂料粘结强度的影响虽然底涂可以直接提高面涂和基层的粘结性能，但并不代表面涂材料可以适用于所有基层材料。以标准混凝土、丙烯酸聚合物改性水泥基自流平砂浆[3]，Ⅰ型JS 防水砂浆为例。将NEH 底涂和NEH 面涂涂布于此3 种基材上，NEH 面涂的PVC 为18%，湿膜厚度为025 mm，粘结强度测试结果见表4。从表4 可以看出，NEH 地坪涂料更适用于标准混凝土和丙烯酸聚合物改性水泥基自流平砂浆制备的基材，而不适用于I 型JS 防水砂浆制备的基材。23 PVC 对水性NEH 地坪涂料粘结强度的影响PVC 作为涂料的重要指标之一，其直接影响到涂料成本、施工性、耐化学品性以及物理机械性能。在标准混凝土基层上涂覆NEH 底涂和NEH 面涂，NEH 面涂的PVC 分别为18%、40%和60%，地坪涂料湿膜厚度均为025 mm。由表5 可见，随着NEH 面涂的PVC 从18%增加到40%，NEH 涂料的粘结强度从334 MPa 提高到373 MPa。但是随着PVC 进一步增加到60%，NEH 涂料的粘结强度却下降到316MPa。我们理解为，NEH 面涂PVC 的增大是通过增加填料在体系中用量来达到的。随着NEH 面涂PVC 的增加，尤其是60%左右的PVC，NEH 树脂和固化剂的交联产物不能完全包裹填料，涂膜致密性下降。另外，填料密度高，会慢慢沉积于NEH 底涂和NEH 面涂的界面上，导致界面处的涂膜致密性进一步下降。因此PVC 为60%的NEH 涂料的粘结强度下降。从试验结果来看，NEH 涂料的粘结性能在PVC 为40%左右时表现最好。24 涂膜厚度对水性NEH 地坪涂料粘结强度的影响通常涂膜厚度对整个涂层体系的物理和机械性能有很大的影响，如附着力、遮盖力、色差、光泽度、耐候性、隔热性能、粘结性能、耐化学品、耐久性等[6-8]。另外，出于干燥速度的控制，水性涂料对涂膜厚度有苛刻的限制。本研究采用PVC 为40%的NEH 面涂涂覆3 种不同的湿膜厚度，考察涂膜厚度对粘结强度的影响，结果见表6。从表6 可以看出，随着涂膜湿膜厚度从025 mm 增加到050 mm，涂膜的粘结强度从373 MPa 提高到387 MPa，粘结性能稳定；但是随着涂膜湿膜厚度继续增加到075 mm 时，涂膜的粘结强度反而下降到304 MPa。原因可能是由于基材具有一定的粗糙度，随着涂膜厚度的增加，涂膜和基材的接触面积增大，因此粘结强度会有所增加。但是随着涂膜厚度的进一步加大，涂膜和基材的接触面积一直保持不变，但是涂膜中的颜填料在涂膜干燥固化过程中逐渐沉积，这些沉积的颜填料所在区域的涂膜比较松散，粘结性能下降。因此，在涂布NEH面涂时，不能一味地依靠增加厚度来提高粘结性能。涂布NEH 涂料时，适宜的涂膜厚度可以达到较高的粘结性能，初步研究结果表明，湿膜厚度大约为05 mm 时漆膜与混凝土基层的粘结性能达到最佳。因此，基于NEH 树脂的水性地坪漆而言，一次涂膜的厚度不宜过厚，以避免粘结强度的下降。3 结论（1）基于陶氏水性NEH 树脂开发的涂料在混凝土基层上可以获得良好的粘结强度。（2）涂刷同样基于NEH 的水性底涂可以显著提高面漆与基层的粘结强度。基于NEH 树脂的涂料与其它基层如自流平砂浆也可以获得良好的粘结性能。（3）这种水性涂料与混凝土基层的粘结性能与其PVC 和湿膜厚度有关，在PVC 为40%左右、一次施工湿膜厚度约050 mm 时粘结强度达到最高。这些信息可以更好的指导客户应用水性NEH 涂料。