无溶剂环氧彩砂自流平抗开裂因素分析

李伟斌 赖映标 张荣灿 吴少旭 朱志敏

广州嘉宝莉地坪材料有限公司（511400）

0 前言

无溶剂环氧彩砂自流平是传统环氧彩砂地坪的改良升级版，是双组分材料，对产品特性及施工工艺都进行了革新，缩减了压砂、灌浆等复杂工艺，使施工难度大幅度降低，同时缩短施工周期，降低成本[1]。但热固性树脂在固化过程中不可避免会存在一定体积收缩，这对复合材料是一个致命威胁。树脂固化后发生体积收缩时，会产生残余应力，应力集中会引起材料内部缺陷，如开裂、微孔等[2]。故通过降低体系收缩率和硬度。改善材料柔韧性，解决因收缩导致的开裂问题，对温差大的环境条件和提高使用年限、耐用性、安全性具有重要意义。

热固性树脂在固化过程中存在漆膜收缩，漆膜收缩会影响层与层之间附着力，导致层与层之间破坏。硬度过高、柔韧性差会导致漆膜开裂。通过分析涂层收缩率、漆膜柔韧性、漆膜硬度的变化，测试漆膜抗开裂情况。

1 试验部分

1.1 试验原料

南亚128环氧树脂，湖北绿色家园苯甲醇，湖北绿色家园AGE、增韧剂、颜填料、助剂、改性活性环氧稀释剂（均为市销）、脂环胺改性环氧固化剂（均为市销）、改性端氨基聚醚类环氧固化剂a（均为市销）。参考配方如下:原材料（A组分及配比见表1、B组分为固化剂）。AB混合配比计算按照环氧树脂与胺固化剂反应式。

表1 A组分及配比

1.2 涂层的制备

1.2.1 收缩率漆膜为了制得易剥离的游离固体膜,涂料成膜底材选用了聚四氟乙烯板。在聚四氟乙烯板上刷涂涂料,待涂膜干后,将固体膜从底材上剥离。

1.2.2 柔韧性

依据国家标准GB/T 22374—2018中柔韧性测试方法，在12 cm×5 cm×0.03 cm马口铁板上刷涂制备漆膜，干膜厚度（23±3）um。

1.2.3 涂层耐温变性测试漆膜制备方法

依据标准JG/T 25 2017建筑涂料涂层耐温变性试验方法，在15 cm×20 cm×0.5 cm无石棉水泥平板上、5 cm×5 cm×1.5 cm水泥块，刷涂一遍封闭底漆后刮涂无溶剂环氧彩砂自流平面漆，面漆干膜厚度3 mm。

1.2.4 邵氏硬度测试漆膜制备

依据国家标准GB/T 22374—2018无溶剂自流平型试板要求，在15 cm×7 cm×0.5 cm无石棉纤维水泥平板上，制备干膜厚度4 mm的干膜。

1.2.5 试验条件

温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%。

1.3 测试方法

塑料不饱和聚酯和环氧树脂:总体积收缩的测定ISO 3521—1997密度法。

柔韧性测试、邵氏硬度测试:GB/T 22374—2018。

耐温变性测试:JG/T 25 2017建筑涂料涂层耐温变性试验方法。

2 结果与讨论

采用正交试验考察了颜基比、固化剂、增韧剂三个因素对无溶剂环氧彩砂自流平涂料涂层的收缩率影响，试验结果见表2。三个因素影响程度大小依次为颜基比＞固化剂＞增韧剂，提高颜基比收缩率显著下降。所以选择合适颜基比是无溶剂环氧彩砂自流平降低收缩率的主要因素。

表2 漆膜收缩率试验

选择合适的颜基比，通过添加活性稀释剂、苯甲醇，搭配聚醚胺和脂环胺类两种固化剂进行对比，通过测试收缩率、柔韧性、邵氏硬度对漆膜抗开裂性能影响，最终以涂层耐温变性来表征试验结果。

序号代表的固化剂类型:1脂环胺改性环氧固化剂。2改性端氨基聚醚类环氧树脂固化剂。3脂环胺改性环氧固化剂。4、5改性端氨基聚醚类环氧树脂固化剂。

表3中序号2和5数据比较，在邵氏硬度相同和漆膜柔韧性相同，只有漆膜收缩率不同的情况下，添加2.5%的苯甲醇涂层，在漆膜作耐温变抗开裂试验，作4个循环后，无石棉纤维水泥平板上漆膜边缘出现向内收缩、脱层现象，同条件养护的水泥块上涂层边缘与水泥之间出现裂纹。一方面是由于加入苯甲醇后，溶剂在漆膜固化后挥发，导致漆膜收缩率性变大。另一方面是由于苯甲醇的添加导致漆膜硬度变低、使漆膜受热胀冷缩影响比较大。

表3 两种固化剂分别搭配活性稀释剂性能测试结果

3 结语

涂层开裂主要是因为涂层内应力较大的原因。在使用时表现为涂层外观良好，轻轻敲击时产生沉闷声音与完全附着清脆声音不同，漆膜收缩内应力大于涂层与基材的附着力。随着时间延长，漆膜与基材脱落后，漆膜产生开裂，大片脱落在颜基比较小时表现明显。采用高颜基比降低至较小的收缩率，采用挥发性较快的酮类溶剂减少凝胶时残余的溶剂含量，有助于减小收缩率，降低收缩应力[3-6]。

经试验测试聚醚胺类固化剂收缩率小于脂环胺类固化剂，用改性活性环氧稀释剂搭配改性端氨基聚醚类环氧树脂固化剂能，明显改善柔韧性和硬度且使收缩较小，改性活性环氧稀释剂添加量为2.5%时，漆膜表面效果较好，柔韧性较好，硬度适合使用要求，同时在耐温变测试中漆膜无剥落、起泡、开裂现象。