| 水性环氧地坪涂料的研制及性能研究 路国忠 （北京市建筑材料科学研究院100041） 摘要：通过系统分析水性环氧地坪涂料主要成分对涂膜性能的影响，采用正交实验法对主要原 材料水性环氧树脂乳液、水性环氧树脂固化剂及颜填料、助剂等进行选择及配方设计，研制出一种双 组分环保型环氧地坪涂料。 关键词：环氧地坪涂料；水性环氧树脂；水性环氧固化剂 中图分类号：TQ 630.6文献标识码：A文章编号：1009-1696（2009）07-0001-03 0 引言 目前，我国的工业地坪涂料基本上是溶剂型和无溶剂型环氧地坪涂料，溶剂型环氧地坪涂料含有较多 的有机溶剂，污染环境，危害人体健康；无溶剂型环 氧地坪涂料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，有一定的毒性。而水性环氧地坪涂料是近年来出现的环保型地坪涂料，除了具有溶剂型环氧地坪涂料的诸多优点，如优良的物理机械性能、良好的耐化学药品性能和优异的耐磨性能外，同时不含有机溶剂，挥发性有机化合物（VOC）含量较 低，气味小，涂层表面易于清洗，特别适用于医院、食品厂、超市、乳品厂和化妆品厂等需要保持高度清洁的场所。 水性环氧地坪涂料一般由水性环氧底漆、水性环氧中涂漆、水性环氧面漆组成。其中，水性环氧底漆可提高中涂漆与基材的粘结强度；水性环氧中涂漆是 介于面漆和底漆之间的涂层，起到承上启下的作用，能增强涂层强度，并赋予环氧涂层良好的打磨性能， 为得到平整光滑的面层提供良好的条件；水性环氧面 漆具有色彩丰富、视觉柔和典雅、耐磨性以及耐化学药品性优异等特点。 随着人们环保、节能意识的增强，尤其是各国环保法规对涂料体系中VOC含量的严格限制，水性环氧地坪涂料必将成为地坪涂料发展的趋势。 1 实验部分 1.1原料 水性环氧树脂乳液OER-95、OER-1455、水性环 氧固化剂（W-751），德国科宁公司；钛白粉R-818， 济南裕兴；沉淀BaSO4；分散剂；消泡剂；流平剂等。 1.2主要性能指标测试 目前，因水性环氧地坪涂料没有相应的国家或行 业标准，其主要性能指标，如附着力、耐冲击性、硬度、 耐磨性参照GB 1720、GB 1732、GB 6739、GB 1768的 实验方法；耐水性参照GB/T 1733—93、耐碱性、耐酸 性参照GB/T 9274—88。 2 结果与讨论 2.1环氧树脂类型的影响 环氧树脂的类型对于水性环氧地坪涂料的性能影 响很大，双酚A型环氧树脂分子中含有极性高而不易 水解的羟基和醚键，使其对混凝土等多种基材有良好 的附着力，其涂料固化时的体积收缩率低，耐化学性 好；并且双酚A型环氧树脂为刚性的苯环和柔性的醚 键交替排布的结构，赋予地坪涂料较好的机械性能， 所以这类环氧树脂被广泛应用于地坪涂料，而其他类 型的环氧树脂，如双酚F型和酚醛型则较少应用。 通过大量实验，选择了OER-95自乳化环氧树脂， 其对颜料有良好的展色性。主要技术参数为：活性成分 56%；外观为乳白色液体；粘度2000~5000mPa·s；环 氧当量950~1 120；溶剂为37%水、7%的乙氧基丙醇。 2.2水性环氧固化剂的影响 水性环氧固化剂是决定水性环氧地坪涂料最终性 能的关键组分之一，应能较好地溶解或分散在水中， 且在水中稳定，与环氧树脂有良好的相容性，同时体 系的流变性能、适用期、固化条件和漆膜性能也应满 足地坪涂料的使用要求。通过实验，选择W-751作为 体系的固化剂，该固化剂是一种胺聚合物在水中的分 散体，活性成分58.5%，游离胺含量小于1%，外观为 淡黄色澄清液体，粘度8 500~15 000 mPa·s，胺值（固 体分）290~320 mgKOH/g，氢当量225。它具有以下优 点：（1）{zy1}的颜料润湿性，良好的稳定性，可经受 高速分散、研磨，对无机和有机颜料具有润湿分散作 用；（2）与各类环氧树脂通用，与OER-95配合使用， 所得漆膜具有良好的硬度以及耐化学性。 2.3颜填料的选择 水性环氧地坪涂料用颜料应具有良好的耐化学药 品性和耐候性，如金红石型钛白粉、酞菁蓝、氧化铬 绿等；填料的选择原则是采用低吸油量、具有化学惰 性的填料，如石英粉、滑石粉。考虑到水性环氧固化 剂呈微碱性，故应避免采用酸性的颜填料。水性环氧 地坪涂料为双组分涂料，颜填料一般添加在水性环氧固化剂组分中。 填料的用量（用颜基比来表示）对水性环氧涂料的最终性能影响很大，适当的添加量不仅能降低水性环氧地坪涂料的成本，缩短涂膜表干时间，还可以提 高涂膜的机械强度、耐磨性、光泽和遮盖力，减少涂料固化时的体积收缩，并赋予涂料良好的贮存稳定性。通过实验，选择沉淀BaSO4、空心微珠为填料来保证水性环氧地坪涂料的光泽及流平性。 2.4助剂的选择 2.4.1润湿分散剂 在水性环氧地坪涂料中，细小颜、填料颗粒间有很大的内聚吸引力，具有凝聚成大颗粒的倾向。而水性环氧地坪涂料又以水为分散介质，水分子间的内聚 能密度更大，更增强了这种倾向。为了克服这种倾向，在水性环氧地坪涂料制备中要借助润湿剂和分散剂的 作用才能使颜料被润湿和分散。分散是水性环氧地坪 涂料生产的关键环节，它可以分为3个基本步骤：（1）利用润湿介质（水）来润湿颜、填料；（2）用高速分散或研磨设备通过机器剪切的方式，将颜、填料颗粒研磨分散在介质中；（3）利用分散剂的作用来稳定悬浮状态。分散过程将直接影响涂料的许多关键性能，如：粘度、储存稳定性和固含量等。 润湿剂的作用是降低填料和水界面的表面张力，使之易于润湿，并能有效降低体系的表面张力，促进地坪涂料对基材的润湿，改善消泡剂和体系的相容 性。由于润湿剂在降低体系表面张力的同时也会产生起泡和稳泡的作用，所以应尽可能选择润湿性好而低泡沫的润湿剂。润湿剂的种类和用量应根据地坪体系的表面张力、基材的界面张力、消泡剂的种类和用量等因素确定。 润湿分散剂的主要品种及性能见表1。  水性环氧地坪体系要求既有较好的分散性又有较 好的润湿性，还需要具有保护体系的稳定性等功能， 经过多次试验选定122分散剂与140润湿剂配合使用。 2.4.2消泡剂 在地坪涂料的制备过程中，需要加入多种助剂，其中有些助剂为表面活性剂，它在降低体系表面张力的同时，在生产及施工搅拌过程中会产生大量泡沫。为了保证涂料质量和漆膜外观，需要加入消泡剂。消泡剂能使涂料具有抑泡和消泡作用，使涂膜无“针孔”和“鱼眼”等弊病，从而保证地坪的装饰性，应选用消泡效果和相容性好的消泡剂。表2是几种主要消泡剂的消泡效果和相容性实验的对比表。 由表2可见：选择1620为体系的消泡剂效果{zj0}。  2.4.3增稠流平剂 增稠流平剂的主要作用是调整体系的流变性能， 改善涂料的流平性，使漆膜具有较好的丰满度等，流 平剂应具备以下性能：（1）用量低而流平性好；（2） 储存稳定性好；（3）对涂料性能无副作用，但能改进 施工性能，通过流平剂可控制颜填料絮凝沉淀和贝纳 尔德旋涡流动，改善涂料的光泽和流平性。增稠流平 剂的品种主要分有机、无机和高分子3类，有机增稠 流平剂可分为水溶性聚合物、纤维素衍生物以及乳液 型3类，其主要品种及性能见表3。  通过水性环氧地坪涂料的储存稳定性和流平性实 验，选择3551为体系的增稠剂，DSK-200作为体系的 流平剂。 2.5环氧基与胺氢当量比的确定 研究发现：水性环氧地坪涂料的性能可通过调节环氧基与胺氢当量比来改变，表4为环氧基与胺氢当量比对水性环氧地坪涂料性能的影响。  由表4可见：环氧基过量可使水性环氧地坪涂料 的适用期延长，涂膜的耐水性、耐化学药品性以及耐 湿性等性能有所提高；而胺氢过量可加快涂膜的固 化，涂膜的光泽度、附着力、耐磨性和耐溶剂性也相 应改善。通过实验，确定环氧基和胺氢摩尔比为1∶1 时，水性环氧地坪涂料的综合性能{zh0}。 该水性环氧地坪涂料的主要技术参数见表5。  3 结语 通过对原材料的认真筛选和反复实验，研制出了 双组分环保型水性环氧地坪涂料，其性能与溶剂型体 系相当。但是，为了达到良好的使用效果和性能，在 使用时一定要注意以下几点： （1）水性环氧地坪涂料体系为双组分产品，在使 用时一定要按照要求配比进行投料，并且需要经过活 化后，才能更好地体现漆膜性能。 （2）为提高地坪涂料与基材的粘结强度，应首先 涂刷1道水性环氧底漆。 （3）为保证面漆平整光滑，增强涂层强度，在面 漆和底漆之间一般还应施工1道水性环氧中涂漆层， 起到承上启下的作用。 （4）面漆施工在中涂漆干燥24 h后，用600#砂 纸打磨及吸尘干净后即可进行。配制的涂料一般施工 时间为6 h，所以，一次配料不宜太多。 （5）面漆施工结束后，24 h内应避免人员入内， 根据温度情况做好养护。 |
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