無溶劑環(huán)氧自流平配方設計

1、無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的配方設計與施工摘要 介紹了無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的配方設計及其應用施工技術(shù)。關鍵詞 無溶劑 環(huán)氧自流平 地坪涂料1前言1934年德國I.GFarben公司的P.Schlack發(fā)現(xiàn)環(huán)氧化合物可以固化，生成低 收縮率的塑料而取得瑞士專利。隨后Cida-Geigy公司購得Gebrde Trey公司技術(shù)， 開始將地坪漆的環(huán)氧樹脂用于膠黏劑，澆注灌封材料等。同時，美國的Devoe & Raynolds公司的Sylvan O.Greenlee等致力于開發(fā)新型多元醇，以制備高性能涂 料。在美國Shell公司提供環(huán)氧氯丙烷合作的情況下，也制成了環(huán)氧樹脂地坪漆。 我國在1956年也開

2、始試制環(huán)氧樹脂地坪漆，生產(chǎn)環(huán)氧樹脂供給涂料廠去進一步 加工配制地坪涂料。地坪漆涂料發(fā)展至今，因其具有優(yōu)良的物理機械性能，電絕 緣性能，耐化學腐蝕等性能，在國民經(jīng)濟的各個領域得到了廣泛應用，其產(chǎn)量不 斷增加，質(zhì)量不斷提高，新品種不斷涌現(xiàn)。上個世紀90年代，環(huán)氧地坪涂料還 是以溶劑型材料為主，高固含乃至無溶劑、水性等低污染環(huán)保材料所占的份額很 小。隨著進口無溶劑地坪材料進入國內(nèi)市場，近十年來無溶劑環(huán)氧地坪涂料尤其 是環(huán)氧自流平地坪涂料的發(fā)展及其迅猛，生產(chǎn)以及施工工藝不斷更新?lián)Q代，具有 附著力好、機械強度高、固化漆膜收縮率低、表面光潔、并且一次性涂裝成厚膜 等優(yōu)點，因此被廣泛應用于電子、制藥、紡織、

3、化工、醫(yī)療、視頻、機械等行業(yè) 的生產(chǎn)場所、倉庫以及試驗室等多種領域。2原料的篩選無溶劑意味著不含有機溶劑（即VOC），如何在不含VOC的前提下保證其 自流平，這就要求體系有很好的流動性，即相對低的體系粘度來保證其施工要求， 這是配方設計所要考慮的主要因素。2.1環(huán)氧樹脂的選擇地坪涂料用的環(huán)氧樹脂一般均為雙酚A型，廣為使用的有三種，E20、E44、 E51，其中常溫下E20為固體，E44粘度較高，一般用于溶劑型環(huán)氧地坪涂料， 為了保證無溶劑材料的流動性，一般采用分子量較低的E51樹脂。主要廠家及 牌號為Shell公司的828、Dow公司的331以及臺灣南亞的128,但在有一定的 耐腐蝕要求的情況

4、下，可以拼加一定量的雙酚F環(huán)氧樹脂，雖然成本有所增加， 但一方面增強了地坪涂料的耐腐蝕性能，另一方面一定程度的降低了涂料的體系 粘度。2.2固化劑的選擇環(huán)氧樹脂本身為一種熱塑性高分子預聚物，無法單獨形成漆膜在工程中使 用，需要使用固化劑使之成為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)才能體現(xiàn)出其各種優(yōu)異的性能。環(huán)氧 樹脂可與多種化合物反應，如脂肪胺、脂環(huán)胺、聚酰胺、芳香胺以及酸酐等等， 常溫或低溫固化一般選用胺類固化劑，由于聚酰胺本身粘度過高，芳香胺顏色很 深且韌性差，所以無溶劑環(huán)氧自流平體系一般選用脂肪胺或者脂環(huán)胺的加成物。 由于固化劑的選擇對最終的漆膜影響很大，加上近年來胺單體價格整體上漲，很 多國內(nèi)廠家在合成后的產(chǎn)

5、品中拼加一定量的小分子胺并最終殘留，致使漆膜出現(xiàn) 黃變、泛白、失光、油面等問題，故選擇Huntsman公司的3225作為試驗用固 化劑。2.3稀釋劑的選擇稀釋劑分為活性與非活性稀釋劑，溶劑型涂料中的通用溶劑如二甲苯、正丁 醇等均為非活性稀釋劑，它們不與成膜物質(zhì)參與反應，隨著成膜物交聯(lián)反應而揮 發(fā)，而活性稀釋劑是指分子結(jié)構(gòu)中帶有環(huán)氧官能團的物質(zhì)，不僅能降低體系粘度 還能參與固化反應，保持了固化產(chǎn)物的性能。無溶劑體系單純用環(huán)氧樹脂以及固 化劑難以滿足自流平地坪的施工需要，所以需要使用活性稀釋劑降低體系粘度， 調(diào)節(jié)涂料的干燥時間以及地坪涂料中顏料的分散性。一般環(huán)氧活性稀釋劑為縮水 甘油醚類有機化合物

6、，涂料中常用的有BGE（丁基縮水甘油醚）、AGE（C12-14 烷基縮水甘油醚）、CE-10（叔碳酸縮水甘油酯）等。其中BGE降粘效果最好，但 是由于在高蒸汽壓下有一定毒性，并且耐水和耐酸性能比較差，有刺激性味道， 加上國內(nèi)很多產(chǎn)品中含有一定雜質(zhì)，即部分環(huán)氧氯丙烷以及溶劑，影響了漆膜的 最終性能。作為全球產(chǎn)量最大的活性稀釋劑，AGE同樣有相當理想的稀釋能力， 和性能同樣是脂肪族的CE-10相比，CE-10由于其較大的位阻結(jié)構(gòu)，機械性能優(yōu) 先AGE幾個百分點。作為稀釋性能，AGE則占具相當?shù)膬?yōu)勢，加入量15%可以 把標準環(huán)氧樹脂降到1000cps，而CE-10要加入20%。AGE在增韌性上大幅度

7、領 先其它改性劑，這對本身剛性大而韌性小的環(huán)氧產(chǎn)物來講，犧牲部份剛性而獲得 較大的韌性是非常有用的，特別可以增強材料的耐磨損性能。AGE由于無色無 味，并且是所有活性稀釋劑中色值最佳的產(chǎn)品，AGE具有極低的表面張力，意 味著材料可以獲得更好的流平性能。因此AGE無疑最具最佳性價比。2.4助劑的選擇2.4.1消泡劑無溶劑環(huán)氧自流平涂料粘度較高，一次成膜較厚，對體系中氣泡的消除要求 比較高。一般說來消泡體系有兩種，一種為脫泡消泡共同使用，例如Tigo的900 和N搭配使用可以達到很好的效果，另一種含一定量不容物的有機硅消泡劑， 可以使助劑以微顆粒的形式均勻分布在發(fā)泡液體中，這類助劑例如BYK的A5

8、30，EFKA的2722，海明斯-德謙的6800等等，經(jīng)過試驗最終選擇性價比更 好的6800作為體系的消泡助劑，能夠有效消除生產(chǎn)以及施工過程中產(chǎn)生的氣泡。2.4.2流平劑涂料施工后是否能夠形成平整、光滑的漆膜，流平劑的應用必不可少。想要 有好的流平性，涂料的粘度要低，涂層要厚，振幅要小。所以在體系中，有機硅 流平劑用以降低表面張力，保證表面流平，丙烯酸類流平劑的粘度對涂膜的表面 狀態(tài)影響很大，如果粘度超過一定范圍，涂膜往往失去流平性，反之流平劑遷移 到涂膜表面，引起涂膜性能的變化。但丙烯酸類流平劑可降低涂料與基材之間的 表面張力，及早排出被涂覆物中吸附的氣體分子，防止在涂裝過程中由于涂料粘 度

9、上升阻礙氣體排除而引起的縮孔、桔皮現(xiàn)象。同時由于它與環(huán)氧樹脂相容有限， 可以在短時間內(nèi)遷移到涂膜表面，形成單分子層改變涂料的流動性，提高抗縮孔 能力，使涂膜平整光滑。所以流平劑的選用一般為有機硅和丙烯酸酯兩種混合使 用，滿足涂料施工的流平要求。2.4.3分散劑無溶劑自流平環(huán)氧涂料施工完成后，漆膜厚，且表干時間較長，容易產(chǎn)生浮 色發(fā)花現(xiàn)象。在選擇合適的分散劑時,首先要考慮該助劑對本體系中各組分的潤 分散性能，其次是考慮該助劑對整個涂料體系性能影響。在本體系中我們選用了 完全解絮凝高相對分子質(zhì)量聚合物型和可控絮凝型潤濕、分散助劑進行試驗。通 過試驗，解絮凝分散劑可以使體系粘度下降，涂料流動性得到改

10、善，但防沉效果 較差，可控絮凝分散劑可改變涂料的流變行與防沉性以及浮色發(fā)花等性能，綜合 考慮整體效果，將解絮凝和可控絮凝分散劑復配使用，得到較好的效果。2.5顏、填料的選擇作為涂料的四大組成部分之一，顏、填料不僅在降低材料成本、涂料的裝飾 性上體現(xiàn)它們的作用，在無溶劑地坪體系中，部分填料能夠提高涂料的機械強度、 防腐性能。所以在篩選填料的過程中一定要考慮到填料的吸油量、細度、耐酸堿 性以及含水率等性能。自流平為一次成膜的厚涂層，需要很少的顏料粉就能滿足 其遮蓋力，一般加量5-8%即可，填料的選擇一方面要防止吸油量過高致使體系 粘度增大，一方面又要考慮其防沉性，經(jīng)過試驗選擇400目左右的沉淀硫酸

11、鋇、 石英粉以及滑石粉作為本體系的填料組分，可以在保證其流平性的基礎上提高涂 料自身的機械強度，并且很大程度上防止沉降。3試驗配方3.1底漆配方E51型環(huán)氧樹脂82-88AGE7-10BA2底材潤濕劑0.2消泡劑0.5脂環(huán)胺固化劑503.2面漆配方E51型環(huán)氧樹脂32-36AGE7-9BA2防沉劑0.3消泡劑0.6流平劑0.5顏料5沉淀硫酸鋇8-10滑石粉5-7石英粉25-32脂環(huán)胺固化劑203.3環(huán)氧自流平地坪涂料指標（表1）項目技術(shù)指標實測值在容器中狀態(tài)攪拌混合后無硬塊符合適用期不小于30min25min硬度(shore D)N7583表干W840min干燥時間，h實干W2412耐磨性(7

12、50g,500r)W0.06g0.020g耐水性（7d）不起泡，不脫落，允許輕微符合變色耐油性（120#汽油，7d）不起泡，不脫落，允許輕微符合變色耐酸性不起泡，不脫落，允許輕微符合(20%H2SO4,48h)變色耐堿性不起泡，不脫落，允許輕微符合(20%NaOH,72h)變色耐鹽水性不起泡，不脫落，允許輕微符合(3%NaCl,7d)變色耐沖擊性涂層無裂紋，剝落及明顯符合變形抗壓強度,MpaN3.04.7粘接強度,MpaN80105表1滿足GB/T 22374-2008地坪涂裝材料中的指標要求。4施工工藝涂料界有句俗話叫“三分涂料，七分施工?！?，涂膜的最終性能不僅僅取決 于涂料本身的質(zhì)量，整個

13、涂裝過程（包括施工環(huán)境、施工設備、施工工藝）對涂 膜的性能有極大的關系，因此與涂料相適應施工是充分發(fā)揮涂料性能的必要條 件。4.1施工環(huán)境4.1.1基面要求基層混凝土贏具備以下條件：（1）混凝土標號在C30以上；（2）在20C環(huán)境下，混凝土應養(yǎng)護28d以上，pH值為7-9；混凝土地坪下方防水層應保證完好；混凝土表面不能用干水泥壓光；混凝土表面不能有各類油污；混凝土不能出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象；抗壓強度在25Mpa以上，拉伸強度在2Mpa以上；混凝土地面在50mm深度內(nèi)，含水率小于10%。(可用塑料薄膜法檢 測)4.2.2環(huán)境要求溫度在10-35C之間，濕度小于75%，由于是無溶劑產(chǎn)品，可在相對密閉環(huán) 境下

14、施工。4.2基材處理基材需打磨修補至平整，徹底清除混凝土地面上的浮塵、灰塵、油污等，如 有舊涂層，需要清理掉，要求處理過的地面堅硬、平整，不能有脫層、起砂現(xiàn)象； 表面光滑需要用打磨機打糙才能進行下一步施工。4.3施工工藝底漆施工 將環(huán)氧底漆按比例混合好，用皮刮板刮涂至混凝土地表，使 其均勻覆蓋，并充分潤濕滲透。修補找平用環(huán)氧底漆或者面漆為主料，加入氣象二氧化硅攪拌成膏狀 體，對地面坑洼以及裂縫部位進行局部找平。面涂施工 將環(huán)氧自流平地坪面漆俺比例混合，加入30%-50%的細石 英砂，攪拌均勻，攤倒在地面，用帶齒鏝刀鏝涂成一定厚度的漆膜，并用消泡輥 筒棍十字消泡，一次成型，獲得平整、光滑、無痕的鏡面效果。4.4注意事項由于環(huán)氧樹脂與固化劑反應為放熱反應，使用周期比較短，兩組份配 好之后需盡快使用。盡量做到配料少量多次，供應不停。環(huán)氧樹脂5C以下不反應，在濕度較大的情況下會出現(xiàn)失光、泛白等 不良現(xiàn)象，所以施工過程中要嚴格注意環(huán)境溫、濕度。4.5養(yǎng)護整個環(huán)氧地坪施工完成后，24h