一种无溶剂自流平环氧地坪涂料的研制

张泽民,彭启兵,周 伟

(江门新时代合成材料有限公司,广东江门,529040)

一种无溶剂自流平环氧地坪涂料的研制

张泽民,彭启兵,周 伟

(江门新时代合成材料有限公司,广东江门,529040)

讨论了自流平环氧地坪涂料的组成和研制 。与溶剂型地坪涂料相比较,该涂料具有绿色环保及自流平性。通过对各种原材料的选择、涂层性能的测试,确定了涂料配方。结果表明该地坪涂料具有耐磨、耐压、抗冲击、耐化学腐蚀等优异性能。

自流平;环氧树脂;无溶剂涂料 ;地坪涂料

随着现代科学技术的发展和人类环保意识的增强,溶剂型涂料在生产、施工、固化过程中排放的大量挥发性有机物 (VOC)对环境所造成的污染日益受到人们的重视。西方发达国家已颁布了限制VOC排放的法规,对各类涂料的VOC含量作出了规定[1]。无溶剂自流平环氧地坪涂料符合环保理念。无VOC排放,具有优良的耐水、耐油污、耐腐蚀等化学特性,并且具有附着力好、机械强度高、固化后漆膜收缩率低、能一次成厚膜的特点,因此无溶剂环氧地坪涂料被广泛用于汽车制造、电子、食品加工、航空航天、医药化工、核电站、机械加工、仓库等工业地坪。

1 实验部分

1.1 原材料

E-51环氧树脂:工业级,岳阳巴陵石化;颜填料:工业级,国产;活性稀释剂 AGE:工业级,常州市铭泰化工有限公司;分散剂BYK-110、流平剂BYK-354、消泡剂BYK-A 530、防沉剂BYK-410:工业级,德国毕克公司;固化剂 LLQ8265:工业级,广东仑奇化工原料有限公司。

1.2 无溶剂自流平环氧地坪涂料配方与制备

1.2.1无溶剂自流平环氧地坪涂料配方。

表 1 无溶剂自流平环氧地坪涂料配方Table 1 Formulation of solventless self-leveling epoxy flooring coatings

1.2.2 涂料的制备

按表 1称取定量的稀释剂AGE和 E-51环氧树脂,加入分散机内,待树脂分散均匀后,加入各种助剂,然后分散均匀,加入定量的颜填料,高速分散均匀,再经砂磨机进行砂磨,直到所需的细度,即可出料,此时制得甲组分。称取与环氧树脂等当量的固化剂LLQ8265作为B组分。

1.3 无溶剂自流平环氧地坪涂料主要性能

无溶剂自流平环氧地坪涂料主要性能经广州广电计量测试技术有限公司检测如表 2所示。

表 2 无溶剂自流平环氧涂料性能检验结果Table 2 The property test of solventless self-leveling epoxy flooring coatings

2 结果与讨论

2.1 环氧树脂的选择

由于自流平环氧涂料的特性是粘度低,在施工过程中能够自身流平,并有很好的表面状态,因此环氧树脂类型及相对分子质量对涂料的影响很大。双酚A型环氧树脂分子中含有极性高且不易水解的脂肪族烃基和醚键,使其在潮湿状态下对混凝土底材也有较高的附着力,而且耐化学品性能也高。由于分子量不同,有固体环氧树脂和液体环氧树脂两种,根据无溶剂涂料的特点要求,我们选择液态低分子量环氧树脂。常用于地坪涂料的环氧树脂有E-51,E-44,E-42,E-20等。在等温条件下,E-51粘度最低。因此选用粘度低的 E-51环氧树脂配制无溶剂环氧地坪涂料[2]。

2.2 活性稀释剂

低相对分子质量液体环氧树脂黏度很高,不易施工,常需要加入稀释剂以降低黏度。加入非活性稀释剂,仅是物理混合降低黏度,在树脂固化时,会有部分逸出从而增加树脂的收缩率,降低粘结力和机械强度,严重时会产生气孔,所以选用具有环氧基的活性稀释刹,活性稀释剂是小分子量的液体,能参与环氧树脂的固化反应,故不会对环境造成污染。同时还起增韧作用。选用活性稀释剂制成无溶剂自流平环氧涂料,一次成膜厚度可达 1.0-3.0mm,同时也符合环保涂料的要求,进一步改善了施工条件。多数活性稀释剂为缩水甘油醚,分为单环氧活性稀释剂和双环氧活性稀释剂。其中,AGE(烯丙基缩水甘油醚),BGE(正丁基缩水甘油醚)在 25℃时黏度最小,但是 BGE有刺激性气味,毒性大,所以选AGE作为活性稀释剂。从图 1中可以看出随着稀释剂用量在树脂的质量分数 5%-10%之间体系的黏度会明显降低, 10%-20%之间体系黏度降低缓慢,与固化剂固化后的漆膜性能较好,大于 20%时,体系黏度变化不明显。

图1 活性稀释剂用量与黏度的关系Fig.1 The relation of reactive diluent addition and viscosity

由于小分子缩水甘油醚含量过多,漆膜固化后的机械性能发生明显的下降 (表 3所示),故稀释剂的用量控制在 5%-20%。

表 3 稀释剂用量对漆膜的影响Table 3 The influence of reactive diluent addition on properties of coatings

2.3 颜填料的选择

加入颜填料可增加涂膜强度、硬度及耐磨性,使涂膜饱满,色彩鲜艳,并且降低涂膜收缩率。由于自流平环氧涂料属于厚浆型涂料,着色颜料用量比较少,涂料的表干时间较长,使用有机颜料易产生浮色、发花等问题,所以选用无机颜料比较合适,如选用二氧化钛、氧化铬绿和氧化铁系颜料,有时为了生产和调色方便选用相应的色膏更好。填料可选用碳酸钙、滑石粉、石英粉,填料的吸油量、添加量对自流平涂料的影响很大。一方面希望填料的加入量尽量的高,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,影响成膜物的流平性、消泡性。实验发现,耐磨的天然矿物粉(如石英粉)加入量对涂料的黏度影响较小 ,这是由于天然矿物粉与碳酸钙、滑石粉等相比吸油量相对低。所以,在相同吸油量的涂料中,碳酸钙、滑石粉的加入量应不超过 20%,而石英粉的加入量则可达到 40%-70%[3]。

2.4 助剂的选择

为了使涂料在生产、储存、施工中具备更优异性能,需要选择适量的助剂,其主要助剂有流平剂、润湿分散剂、消泡剂、防沉剂。自流平环氧地坪涂料对涂膜流平性要求很高,加入适量的助剂可以有效地避免桔皮、刷痕、缩孔、发花、针孔等弊病,同时可防止沉淀,促进流平,实验结果表明:分散剂选用德国 BYK-110得到了比较好的效果;流平剂选用 BYK-354得到了比较好的涂膜效果;消泡剂选用BYK-A 530获得了良好的效果;防沉剂选用BYK-410使涂料在储存过程中保持稳定,防止颜填料发生沉降。

2.5 固化剂选择

固化剂是直接与环氧树脂分子中的环氧基反应,涂料固化后收缩小,漆膜坚韧。无溶剂自流平环氧地坪涂料的固化剂黏度要小,色浅,固化速度适中。本实验选用了脂肪胺,脂肪胺加成物,改性胺类,选用等摩尔量的固化剂与树脂反应[4],其结果如表 4所示。

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

本试验采用了极低粘度、不含苯酚的改性脂肪族聚胺固化剂,即使同时在 5℃低温和高湿度时,也有极好的固化和干燥时间;同时具有良好的机械性能和抗化学性;漆膜表面平滑,高光泽,不发粘;可用于浅颜色涂料,相对有很好的颜色稳定性。

3 结语

(1)无溶剂自流平环氧地坪涂料是一种环保涂料,对环境和人体无害。

(2)该产品安全,环保,漆膜固化后理化性能优异,强度高,耐冲击,防滑降噪,脚感舒适。可以广泛用于各种仓库、车间等场所。

(3)该涂料施工简单,固化时间不超过 24小时,具有广阔的应用前景。

[1]郭军力.无溶剂环氧自流平涂料的研制[J].河北化工,2002,5:23-24.

[2]于晓光.无溶剂环氧自流平地坪涂料的研制[J].大连轻工业学院学报,2005,24(2): 96-98.

[3]张睿,王留方,倪爱兵,等.无溶剂环氧自流平地坪涂料 [J].涂料工业,2006,36(12): 24-27.

[4]涂料工业编委会,涂料工艺 (第三版)上册[M].北京:化学工业出版社,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