水性环氧地坪涂料的开发和应用

data-full-width-responsive="true"> 水性环氧地坪涂料的开发和应用刘保磊，丁瑞东，许　驰，陈　芳，江　勤，丁梦佳(江苏长江涂料有限公司，南京　210047)0　前　言近几年随着环境问题的关注度逐渐增高，人们对于环保的意识越来越强烈，加之政府各项环保政策的出台，在涂料行业来说，这无疑是水性涂料快速发展的一个良好契机。目前国内的地坪涂料还是以溶剂型和无溶剂型居多，溶剂型地坪涂料中含有较多有机溶剂，污染环境，危害人体健康；而无溶剂地坪涂料一般含有少量的活性稀释剂，常用的活性稀释剂为丁基环氧丙基醚，是具有一定毒性的。水性环氧地坪涂料是近年来市场上较为热门的环境友好型涂料产品，除了具有溶剂型环氧涂料的诸多优点，如较好的附着力、物理机械性能和良好的耐化学药品性能以及优异的耐磨性能外，还具有环境友好、健康、使用方便、涂层表面易于清理等优点，目前被广泛应用于医院、食品工厂、超市和大型地下车库等需要高环境要求和高清洁度的场所。水性环氧地坪涂料的反应机理和传统溶剂型环氧略有不同，胺类固化剂与环氧树脂分散相粒子的表面接触发生固化反应。随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的分子质量和玻璃化温度逐渐提高，使得固化剂分子向环氧树脂分散相粒子内部的扩散速度逐渐变慢，这就意味着环氧树脂分散相粒子内部进行的固化反应较其表面的少，内部交联密度也较低。同时随着固化反应的进行，环氧树脂分散相粒子逐渐变硬，粒子之间也很难相互作用而凝结成膜。这样地坪涂膜不是很致密，从而形成具有较多开放微孔的涂膜，达到透气效果。目前水性环氧地坪涂料在国内已经发展较为迅速，主要优势体现在：(1)完全水性系统，环境友好健康，易清洁刷洗，微耐酸碱，防霉、防菌性佳；(2)微透气结构、耐地下水汽，施工容易、无缝防尘；(3)涂层坚硬、耐磨、适合中等载荷；(4)特别增加水性罩光漆，加强表面硬度，遮盖力佳；(5)光泽柔和、美观亮丽。随着人们对生活品质要求的提高和相关法律法规的限制，水性环氧地坪涂料在将来的市场中必将成为发展趋势之一。1　实验部分11　主要原料水性环氧固化剂、水性环氧乳液，湛新；滑石粉，广福建材；云母粉，滁州格锐；分散剂、消泡剂，迪高；基材润湿剂，毕克；杀菌剂，国产；去离子水，自制。12　实验仪器QXP ISO刮板细度计，天津永利材料实验机有限公司；3-Gloss光泽仪，广州标格达实验室仪器用品有限公司；SFJ高速分散机，上海现代环境工程技术有限公司；百格板，德国毕克公司。13　基础配方根据实验室多次实验结果，综合各项性能测试数据，并结合多次模拟施工，确定了实验的基础配方，配方如表1。14　涂料制备在搅拌过程中将色浆慢慢加入到水性环氧乳液中，依次加入PM、水、各助剂，最后加入增稠剂调节黏度，至黏度合格后，确认原漆各项指标正常，进行包装。15　制板和性能水泥板材表面除油除尘，备用。然后进行封闭清漆辊涂、间隔24 h后进行面漆的辊涂。各项技术指标依据同类溶剂型产品性能检测要求进行，性能结果列于表2 。2　结果和讨论21　液态环氧树脂和环氧乳液对涂膜性能的影响目前市面上的水性环氧地坪涂料主要有两种类型，一种是强制乳化或自乳化的环氧树脂乳液与水溶性环氧固化剂搭配[1]；另一种是低相对分子质量液态环氧树脂和具有乳化功能的环氧固化剂搭配。本实验分别对两种方案进行对比，表3为对比实验数据。两种类型各有优缺点，但是考虑到施工条件和便利性，水性环氧乳液施工方便，而且干燥时间短，所以本实验选用水性环氧乳液搭配水性脂肪胺类固化剂制漆。22　环氧当量与活泼氢当量比例对涂膜性能的影响根据实验数据表明，不同的环氧当量与活泼氢当量比例对涂膜性能的影响是不同的，所以可以根据客户需求去选择适当的比例来满足要求。当环氧过量时，涂膜的耐介质和耐腐蚀性能明显加强，同时施工期限更长，更利于客户使用；当胺类固化剂过量时，涂膜附着力和耐磨性等性能得到明显提升。本实验设计4组环氧当量与活泼氢当量比分别为08∶1、1∶1、11∶1和12∶1制作清漆，制板并检验性能，主要从机械性能和耐液体介质两方面进行评价。表4是实验所得数据。通过实验对比，最终选择环氧当量与活泼氢当量比例为11∶1，此时各项性能均衡，没有出现因为环氧或胺过量而引起的涂膜负面缺陷。23　颜填料的选择对涂膜性能的影响因为各类颜填料的结构和组成不同，在涂膜中发挥的作用也各不相同。水性环氧地坪涂料用颜料应选择一些具有优秀耐候性能和耐化学药品性能的颜料，常见的比如金红石型钛白粉等。而填料不仅起到增加涂膜耐磨性、硬度和附着力等性能，同时也大大降低了涂料的成本。为了使涂膜具有一定的遮盖率，填料的折射率与成膜物质的折射率绝对差值应该较大，一般高分子的折射率为155左右，常用体质颜料的折射率为145～165。实验加入折射率极高(折射率为274)且化学惰性强的着色颜料金红石型钛白粉，根据不同颜色其用量占色漆质量3%～10%。为保证水性地坪涂料良好的透气性，其颜基比较高，研制的涂膜致密程度没有同类溶剂型产品高，涂膜表面没有足够厚且致密的树脂以抵挡化学药品的腐蚀。因此，为了提高产品的耐化学品性，则需选择耐化学品性能良好、耐磨、硬度高、吸油量低的颜填料，如硫酸钡、石英粉等。另外，加入适量的滑石粉，不但可以降低涂膜开裂的可能性，而且可以增强涂料的贮存稳定性。24　施工工艺的探究一款性能良好的涂料产品是离不开合理的施工工艺和条件的。施工工艺决定着涂料涂膜的性能能否得到充分体现。施工前要求对施工场地进行清除，地面上如有油污油脂需处理干净，以免影响涂料的附着力。施工前水泥底材要保证平整，地面若有空鼓、脱皮、起砂、裂痕等，必须按要求处理，必要时可刮涂腻子进行找平处理。保证地面干燥，空气湿度高于80%时不建议进行施工。本水性环氧地坪面漆施工前可先用清漆进行底涂封底，以免引起板面缺陷。待清漆施工完毕12 h后进行面漆施工，施工2道，间隔2h。全部施工结束后养护14 d方可投入使用。施工现场双组分混合时应充分、均匀，固化剂乳化液态环氧树脂需提供足够高的剪切力，以使环氧树脂能乳化成较小颗粒，最好使用手持式电动搅拌机在400～800 r/min速度下搅拌涂料数分钟。施工时要特别掌握好涂料的使用时间，可根据涂料的适用期和现场施工人员数量合理调配漆料，以免涂料一次调配过多，超过使用时间而造成浪费。3　结　语通过对主体树脂、颜填料和环氧当量和活泼氢当量比例的选择，经过大量的模拟实验，最终制备了一款性能优良的水性环氧地坪涂料。本产品具有绿色环境友好、健康友好、施工方便和不输传统溶剂型环氧涂料性能等优点，可以广泛用于医院、学校和大型地下停车场等多种场合。