无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料的制备

环氧自流平重防腐地坪涂料以其硬度高、耐磨性好、附着力强、原料易得、性能优良、涂层附着力好、坚韧耐磨、不产生裂纹、耐化学品腐蚀等特点, 广泛应用于工业地坪的涂装。环氧防腐蚀涂料中以溶剂型涂料所占份额最大, 但常规溶剂型环氧树脂涂料多以芳烃、酯类、酮类等为溶剂, 这些溶剂大多具有毒性, 挥发后对环境污染较大。无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料具有较好的热稳定性和电绝缘性, 无挥发性有机物( VOC )排放, 不仅具有优良的耐水、耐磨、耐油污及耐化学药品腐蚀等特性, 而且具有附着力好, 机械强度高, 固化后漆膜收缩率低, 表面光洁, 绝缘不助燃, 贮存、运输、施工更安全可靠, 并能一次涂装成厚膜等优点。因此, 被广泛应用于电子、制药、纺织、化工、医疗、食品、机械等行业的生产工场、仓库、实验室等多种领域的地坪涂装[ 1] 。

1 涂料的配制

  1. 1 1  涂料配方

无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料为双组分反应型涂料, 由A、B两组分组成, 配方见表1。
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1 2  涂料制备
将环氧树脂、活性稀释剂、助剂加入到搅拌罐中, 将高速分散机的转速调整为800 r /m in, 分散15 m in, 加入颜料、填料, 将高速分散机的转速调整为1 500 r/m in, 分散至细度合格, 制得A组分; 与环氧树脂等当量的改性脂肪胺和柔性固化剂的复合物作为B组分。使用时将A、B 组分按比例混合均匀,即可进行施工。

1 3  涂料性能
根据相关国家标准对涂料性能进行检测(见表2)。
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2  试验讨论
2 1  树脂的选择
环氧树脂对无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料的施工性、机械强度等影响很大。低分子质量双酚F型环氧树脂具有较低的黏度, 较好流动性、低温抗结晶性, 但双酚F 环氧树脂机械性能差, 尤其脆性大。双酚A 型6101 环氧树脂软化点在12~ 20# ,在低温时黏度增加较大, 加工变得十分困难; 双酚A型环氧树脂618相对分子质量低, 由于分子链较短,涂层的柔韧性降低, 脆性增大, 但通过增韧改性, 能够达到目标要求。综合以上环氧树脂的特点, 为得到具有良好的加工性能, 较长的施工期、防腐性能和低温可操作性, 以618环氧树脂作为无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料的主要成膜物。

2, 2  活性稀释剂的选择
活性稀释剂是指分子结构中带有环氧官能团的环氧基化合物或低黏度环氧树脂, 不仅能降低体系的黏度, 还能参与固化反应, 成为固化体系的部分。活性稀释剂分单官能团、双官能团和三官能团的环氧化合物, 短链单官能团活性稀释剂使用后降黏效率高, 降低交联密度, 但长链的单官能团活性稀释剂还能够提高涂膜的拉伸强度和抗冲击性能。双官能团和三官能团环氧化合物作为稀释剂, 交联密度不会下降, 但降黏效果差些, 加入量少则达不到施工要求, 加入量多会影响涂膜的机械性能。因此, 使用合适的单环氧化合物, 用量得当, 既能获得良好的施工性, 又不会使涂层性能下降很快。不同的活性稀释剂对环氧树脂的稀释效果也不同, 图1是不同活性稀释剂稀释环氧树脂后的黏度曲线。
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图1 是分别使用3 种活性稀释剂对环氧树脂618进行稀释, 添加量分别为环氧树脂的0、5% 、10%、15%和20%, 考察环氧树脂稀释后的黏度变化。图中的3种环氧活性稀释剂, 丁基缩水甘油醚粘度最低, 降粘效果最佳, 但由于丁基缩水甘油醚饱和蒸气压高, 有强烈的刺激性气味, 毒性大, 因此不采用。其次降粘效果较好的是十二烷基缩水甘油醚, 且具有低毒性、提高韧性及冲击强度等优点, 环氧树脂质量分数为15% , 能获得优异的机械强度、耐化学性、施工性, 是理想的活性稀释剂。

2 3  固化剂的选择
脂肪胺类固化剂毒性大、固化速度快, 使用时间难以控制, 且易与同空气中的盐反应, 或吸收潮气泛白, 因此不能使用。聚酰胺固化剂对各种基材有良的附着力、非常大的抗剥离强度及良好的润湿性, 固化后的漆膜有优良的韧性, 且固化剂用量要求不严格, 但由于其黏度大、用量高, 不适用于无溶剂体系。曼尼斯加成多元胺可以高湿、低温条件下固化, 但固化后漆膜较脆, 不适合使用。聚醚胺具有较低的黏度、良好的柔韧性、优异的机械强度, 但固化速度慢,不能满足施工要求。改性脂肪胺类固化剂是由胺类与少量环氧树脂或环氧化合物加成反应制得, 在高湿度环境下仍有良好的固化性, 具有黏度低、色泽浅、固化物性能优良、流平性好、漆膜光亮的优点, 很适合自流平地坪涂料使用。但由于使用低分子质量的环氧树脂, 漆膜较脆, 因此, 乙组分中, 除了使用改性脂肪胺作为固化剂, 同时加入增韧改性的环氧树脂固化剂, 提高涂膜的韧性及冲击强度。

2 4  填料的选择
填料的添加, 不仅能降低成本, 同时能提高胶粘剂力学性能及施工性。涂料中使用钛白粉, 会增加内应力, 降低粘结强度, 而滑石粉线膨胀系数大, 体积膨胀系数较小, 因此, 滑石粉的添加可以改变涂料的线膨胀系数, 且滑石粉是由片状和纤维状两种形态混合存在, 用在涂料中有利于防止漆膜开裂和减缓涂料贮存时的沉降; 石英粉吸油量低, 对体系的增稠效果不明显, 可以选择使用; 沉淀硫酸钡, 可以防酸碱介质, 且吸油量低; 采用云母粉, 可以增强涂膜的耐化学品性和提高物理力学性能, 但云母粉的吸油量较高, 不适合高比例添加; 活性硅微粉是以精致的硅微粉, 用复合硅烷偶联剂处理按特殊的工艺处理而成, 活性硅微粉保留而一般硅微粉的特性外, 还具有憎水、亲有机溶剂的性质, 浸润性好, 活性硅微粉表面的有机基团能在一定条件下能由于环氧树脂起交联反应, 呈现了填料的活性, 有效提高树脂与硅微粉的粘结力和界面憎水性能, 从而提高固化物的机械强度、弹性模量、热老化性能、耐候性等[ 2] 。

2 5  助剂的选择
无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料对涂膜的要求极高, 施工时既要使涂膜在有限的时间内充分流平, 避免浮色发花, 又要求厚膜中的气泡迅速排出而漆膜表面不留下任何缺陷。因此, 分散剂、消泡剂、流平剂等助剂的选择及用量是极为重要的。经过实验筛选, 润湿分散剂选用BYK – 110; 消泡剂选用BYK-066N 和BYK- 053复配, 消泡效果较好; 流平剂选用的BYK- 388, 具有优异的防缩孔性能, 并能增进光泽, 能够获得较好的镜面光泽同时不影响重涂性。

3  结语
无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料防腐性能优良、持久; 涂膜表面平滑、美观, 达到镜面效果; 耐磨、耐压、耐冲击; 工艺简单、施工方便; 基本无VOC 排放, 有利于环保。该地坪涂料及涂装系统优良的防腐性能够满足对地坪高度洁净和防腐性能的要求,具有显著的经济效益和社会效益, 应用前景十分广阔。 

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