張澤民,彭啟兵,周 偉

(江門新時代合成材料有限公司,廣東江門,529040)

一種無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料的研制

張澤民,彭啟兵,周 偉

(江門新時代合成材料有限公司,廣東江門,529040)

討論了自流平環(huán)氧地坪涂料的組成和研制 。與溶劑型地坪涂料相比較,該涂料具有綠色環(huán)保及自流平性。通過對各種原材料的選擇、涂層性能的測試,確定了涂料配方。結(jié)果表明該地坪涂料具有耐磨、耐壓、抗沖擊、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能。

自流平;環(huán)氧樹脂;無溶劑涂料 ;地坪涂料

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類環(huán)保意識的增強,溶劑型涂料在生產(chǎn)、施工、固化過程中排放的大量揮發(fā)性有機物 (VOC)對環(huán)境所造成的污染日益受到人們的重視。西方發(fā)達(dá)國家已頒布了限制VOC排放的法規(guī),對各類涂料的VOC含量作出了規(guī)定[1]。無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料符合環(huán)保理念。無VOC排放,具有優(yōu)良的耐水、耐油污、耐腐蝕等化學(xué)特性,并且具有附著力好、機械強度高、固化后漆膜收縮率低、能一次成厚膜的特點,因此無溶劑環(huán)氧地坪涂料被廣泛用于汽車制造、電子、食品加工、航空航天、醫(yī)藥化工、核電站、機械加工、倉庫等工業(yè)地坪。

1 實驗部分

1.1 原材料

E-51環(huán)氧樹脂:工業(yè)級,岳陽巴陵石化;顏填料:工業(yè)級,國產(chǎn);活性稀釋劑 AGE:工業(yè)級,常州市銘泰化工有限公司;分散劑BYK-110、流平劑BYK-354、消泡劑BYK-A 530、防沉劑BYK-410:工業(yè)級,德國畢克公司;固化劑 LLQ8265:工業(yè)級,廣東侖奇化工原料有限公司。

1.2 無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料配方與制備

1.2.1無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料配方。

表 1 無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料配方Table 1 Formulation of solventless self-leveling epoxy flooring coatings

1.2.2 涂料的制備

按表 1稱取定量的稀釋劑AGE和 E-51環(huán)氧樹脂,加入分散機內(nèi),待樹脂分散均勻后,加入各種助劑,然后分散均勻,加入定量的顏填料,高速分散均勻,再經(jīng)砂磨機進(jìn)行砂磨,直到所需的細(xì)度,即可出料,此時制得甲組分。稱取與環(huán)氧樹脂等當(dāng)量的固化劑LLQ8265作為B組分。

1.3 無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料主要性能

無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料主要性能經(jīng)廣州廣電計量測試技術(shù)有限公司檢測如表 2所示。

表 2 無溶劑自流平環(huán)氧涂料性能檢驗結(jié)果Table 2 The property test of solventless self-leveling epoxy flooring coatings

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)氧樹脂的選擇

由于自流平環(huán)氧涂料的特性是粘度低,在施工過程中能夠自身流平,并有很好的表面狀態(tài),因此環(huán)氧樹脂類型及相對分子質(zhì)量對涂料的影響很大。雙酚A型環(huán)氧樹脂分子中含有極性高且不易水解的脂肪族烴基和醚鍵,使其在潮濕狀態(tài)下對混凝土底材也有較高的附著力,而且耐化學(xué)品性能也高。由于分子量不同,有固體環(huán)氧樹脂和液體環(huán)氧樹脂兩種,根據(jù)無溶劑涂料的特點要求,我們選擇液態(tài)低分子量環(huán)氧樹脂。常用于地坪涂料的環(huán)氧樹脂有E-51,E-44,E-42,E-20等。在等溫條件下,E-51粘度最低。因此選用粘度低的 E-51環(huán)氧樹脂配制無溶劑環(huán)氧地坪涂料[2]。

2.2 活性稀釋劑

低相對分子質(zhì)量液體環(huán)氧樹脂黏度很高,不易施工,常需要加入稀釋劑以降低黏度。加入非活性稀釋劑,僅是物理混合降低黏度,在樹脂固化時,會有部分逸出從而增加樹脂的收縮率,降低粘結(jié)力和機械強度,嚴(yán)重時會產(chǎn)生氣孔,所以選用具有環(huán)氧基的活性稀釋剎,活性稀釋劑是小分子量的液體,能參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng),故不會對環(huán)境造成污染。同時還起增韌作用。選用活性稀釋劑制成無溶劑自流平環(huán)氧涂料,一次成膜厚度可達(dá) 1.0-3.0mm,同時也符合環(huán)保涂料的要求,進(jìn)一步改善了施工條件。多數(shù)活性稀釋劑為縮水甘油醚,分為單環(huán)氧活性稀釋劑和雙環(huán)氧活性稀釋劑。其中,AGE(烯丙基縮水甘油醚),BGE(正丁基縮水甘油醚)在 25℃時黏度最小,但是 BGE有刺激性氣味,毒性大,所以選AGE作為活性稀釋劑。從圖 1中可以看出隨著稀釋劑用量在樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5%-10%之間體系的黏度會明顯降低, 10%-20%之間體系黏度降低緩慢,與固化劑固化后的漆膜性能較好,大于 20%時,體系黏度變化不明顯。

圖1 活性稀釋劑用量與黏度的關(guān)系Fig.1 The relation of reactive diluent addition and viscosity

由于小分子縮水甘油醚含量過多,漆膜固化后的機械性能發(fā)生明顯的下降 (表 3所示),故稀釋劑的用量控制在 5%-20%。

表 3 稀釋劑用量對漆膜的影響Table 3 The influence of reactive diluent addition on properties of coatings

2.3 顏填料的選擇

加入顏填料可增加涂膜強度、硬度及耐磨性,使涂膜飽滿,色彩鮮艷,并且降低涂膜收縮率。由于自流平環(huán)氧涂料屬于厚漿型涂料,著色顏料用量比較少,涂料的表干時間較長,使用有機顏料易產(chǎn)生浮色、發(fā)花等問題,所以選用無機顏料比較合適,如選用二氧化鈦、氧化鉻綠和氧化鐵系顏料,有時為了生產(chǎn)和調(diào)色方便選用相應(yīng)的色膏更好。填料可選用碳酸鈣、滑石粉、石英粉,填料的吸油量、添加量對自流平涂料的影響很大。一方面希望填料的加入量盡量的高,可降低成本;另一方面又不希望黏度太高,黏度高不利于施工,影響成膜物的流平性、消泡性。實驗發(fā)現(xiàn),耐磨的天然礦物粉(如石英粉)加入量對涂料的黏度影響較小 ,這是由于天然礦物粉與碳酸鈣、滑石粉等相比吸油量相對低。所以,在相同吸油量的涂料中,碳酸鈣、滑石粉的加入量應(yīng)不超過 20%,而石英粉的加入量則可達(dá)到 40%-70%[3]。

2.4 助劑的選擇

為了使涂料在生產(chǎn)、儲存、施工中具備更優(yōu)異性能,需要選擇適量的助劑,其主要助劑有流平劑、潤濕分散劑、消泡劑、防沉劑。自流平環(huán)氧地坪涂料對涂膜流平性要求很高,加入適量的助劑可以有效地避免桔皮、刷痕、縮孔、發(fā)花、針孔等弊病,同時可防止沉淀,促進(jìn)流平,實驗結(jié)果表明:分散劑選用德國 BYK-110得到了比較好的效果;流平劑選用 BYK-354得到了比較好的涂膜效果;消泡劑選用BYK-A 530獲得了良好的效果;防沉劑選用BYK-410使涂料在儲存過程中保持穩(wěn)定,防止顏填料發(fā)生沉降。

2.5 固化劑選擇

固化劑是直接與環(huán)氧樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng),涂料固化后收縮小,漆膜堅韌。無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料的固化劑黏度要小,色淺,固化速度適中。本實驗選用了脂肪胺,脂肪胺加成物,改性胺類,選用等摩爾量的固化劑與樹脂反應(yīng)[4],其結(jié)果如表 4所示。

表 4 不同固化劑的涂料性能Table 4 Property contrast of coatings with different a mine hardener

本試驗采用了極低粘度、不含苯酚的改性脂肪族聚胺固化劑,即使同時在 5℃低溫和高濕度時,也有極好的固化和干燥時間;同時具有良好的機械性能和抗化學(xué)性;漆膜表面平滑,高光澤,不發(fā)粘;可用于淺顏色涂料,相對有很好的顏色穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

(1)無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料是一種環(huán)保涂料,對環(huán)境和人體無害。

(2)該產(chǎn)品安全,環(huán)保,漆膜固化后理化性能優(yōu)異,強度高,耐沖擊,防滑降噪,腳感舒適?？梢詮V泛用于各種倉庫、車間等場所。

(3)該涂料施工簡單,固化時間不超過 24小時,具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]郭軍力.無溶劑環(huán)氧自流平涂料的研制[J].河北化工,2002,5:23-24.

[2]于曉光.無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的研制[J].大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2005,24(2): 96-98.

[3]張睿,王留方,倪愛兵,等.無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料 [J].涂料工業(yè),2006,36(12): 24-27.

[4]涂料工業(yè)編委會,涂料工藝 (第三版)上冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:634-654.

Study of a Solventless Self-leveling Epoxy Flooring Coating

ZHANG Ze-min,PENGQ i-bing,ZHOU Wei
(Jiangmen New era Synthetic Materal Co.Ltd.,Jiangmen 529040,Guangdong,China)

The compostion and preparation of self-leveling floor coatings are discussed. In comparison with conventional solvent-based coating, the formulation is not only environmental friendly but also offers good property for self-leveling . Rawmaterials selection and film properties were introdnced. The best recipe was resulted. It reveals that this kind of concrete floor coating material offers good properties on scrub resistance, high impact bearability,and chemical resistance.

self-leveling;epoxy resin;solventless coatings;flooring coatings.

TQ630.7

2010-09-29