水性环氧在地坪涂料中的应用

data-full-width-responsive="true"> 1 水性环氧简介11 水性环氧的分类随着对环境保护和人体健康要求的日益严格，不含挥发性有机化合物(VOC)，或低VOC，或不含有害空气污染物(HAP)的新型环保材料已经成为建材领域新的发展方向，而水性环氧就是这种新型材料中的一个代表。国外从20 世纪70 年代起开始研发水性环氧涂料，目前水性环氧的性能已可达到与溶剂型环氧涂料相当的水平[1]。在涂料领域使用的室温固化水性环氧树脂涂料体系一般分为4 类：(1)Ⅰ型水性环氧树脂体系，由低相对分子质量的液体环氧树脂(环氧物质的量在190 左右)和水性环氧固化剂组成，这类体系中的环氧树脂一般预先不进行乳化，而由水性环氧固化剂在使用前混合乳化，因而这类固化剂必须既是交联剂又是乳化剂，它能够很好地分散或溶解在水中，从而对低相对分子质量的液体环氧树脂具有良好的乳化作用，可配成零VOC 涂料，涂膜硬度增长较快；(2)Ⅱ型水性环氧树脂体系，由高相对分子质量的固体环氧树脂分散体和水性环氧固化剂组成，由于高相对分子质量环氧树脂的反应活性较低相对分子质量环氧树脂小，因此Ⅱ型水性环氧树脂体系的适用期较Ⅰ型长、表干时间较Ⅰ型短；(3)Ⅲ型水性环氧树脂体系，由低相对分子质量的液体环氧树脂乳液和水性环氧固化剂组成，新型反应性环氧树脂乳化剂既含有表面活性作用的链段(亲水链段)、又含有环氧树脂链段(亲油链段)，大大改善了乳化剂与环氧树脂的相容性，可配制分散相平均粒径约为1～2 m 的低相对分子质量液体环氧树脂乳液，同时对涂膜有一定的增韧作用；(4)Ⅳ型水性环氧树脂体系，由水性环氧树脂乳液和聚氨酯改性环氧固化剂组成，用适量的聚氨酯改性环氧树脂制得综合性能良好的聚氨酯改性环氧固化剂，用它来固化水性环氧树脂乳液以改善水性环氧树脂涂料的性能。图1 是I 型和II 型两种不同类型水性环氧体系示意图。12 水性环氧的固化成膜过程水性环氧树脂涂料的固化过程是一个反应和扩散控制过程，整个过程包括水蒸发、粒子聚结、固化剂扩散和固化交联反应，如图2 所示。首先，当涂层施工完毕后，体系中水分开始不断蒸发，乳胶粒子相互靠近形成紧密堆积，粒子聚结过程开始；然后，乳液液滴变成一个六边形，当密排堆积或六面体状态形成后固化剂分子渗透进乳液，开始和环氧树脂反应；最后，随着水分的进一步蒸发，乳胶粒子和固化剂完全反应，整个体系形成均相、完整的涂膜。涂膜固化过程中，只有聚结、扩散和环氧树脂与固化剂之间的反应协调得好，才可能得到良好的涂膜性能，特别是当固化剂和环氧部分固化后，乳液粒子外表面会形成一层坚硬的壳，阻碍剩余固化剂的进一步渗入和反应，这时就要调节合适的固化剂扩散速率和体系固化速率。13 水性环氧在地坪涂料中的使用优势与无溶剂型地坪相比较，水性环氧地坪主要有以下几方面的优势。(1) 无溶剂环氧涂料由于不加稀释剂(或只添加少量活性稀释剂)，其自身黏度比较大，所以其内部填料不能使用过多，填料分散性不均匀，这样会导致涂料中填料和树脂分层，影响涂层整体的抗冲击性，这对于无溶剂环氧地坪的性能影响非常大；而水性环氧涂料可以使用水稀释，达到较小的黏度，所以其内部填料使用量基本不受限制，这样做出的涂层内部填料分散均一稳定，不会出现分层的现象，抗冲击能力较强，密实度甚至可以达到与瓷砖等同的效果。在相同条件下对无溶剂环氧地坪和水性环氧地坪抗进行抗冲击试验，结果如图3 所示。可以看出水性环氧地坪由于具有密实的内部结构，其抗冲击能力远大于无溶剂环氧地坪，尤其是反冲效果对比，无溶剂环氧地坪已经破碎，而水性环氧地坪没有任何破碎痕迹。水性环氧这种优势如果应用在环氧防静电地坪涂料中就会产生很好的防静电效果：当导电炭黑和铜粉等导电填料在整个涂层中得到均匀分散，整个地坪涂层从里到外就会有较为均一的导电性和较高的导电率，可以防止静电电荷的积累，同时由于在水性环氧地坪中，环氧树脂和固化剂的使用量可以达到较低的水平，因此使得整个地坪的成本也较低，达到经济性和使用性能的平衡。(2)水性环氧地坪能形成一种透气不透水的结构[2]，因此可以用于地下潮气比较重的地方。水性环氧地坪涂料由于固化的特殊性使得干燥后的涂膜具有微孔隙结构，可允许水汽渗透，这样释放了混凝土内部水汽的压力，而外部的吸附水无法进入，这样使得涂层免于破坏，同时保护了混凝土。而传统的溶剂型涂料漆膜非常致密，透气性极差，极易造成混凝土内部水汽无法除去，产生鼓泡、变形、空鼓甚至剥离等涂膜缺陷。