水性環氧地坪涂料的研究
鐘 鑫，牛潼鳳，胡文峰
摘要：通過液態環氧樹脂與水性固化劑以及顏填料等復配，制備了性能優異的水性環氧地坪涂料，解決了濕面施工與鼓泡等問題，并對環氧樹脂、活性稀釋劑、固化劑、顏填料和助劑的選擇及施工工藝對涂料性能和應用的影響進行了探討。
關鍵詞：水性環氧； 地坪涂料； 水性涂料； 涂料； 施工工藝
中圖分類號：TU56+1.63 文獻標識碼：B 文章編號：1004-1672(2008)06-0013-02

環氧地坪涂料是現代工業較理想的長效地坪涂料品種。常用的環氧樹脂涂料在制作和使用過程中需用大量的有機溶劑，不但價格貴，而且易揮發，對環境污染大。水性環氧地坪涂料具有低VOC含量、較小的氣味、使用安全環保等優點，具有優異的透氣性能以及與混凝土良好的相容性，近年來得到了快速發展。
1 實驗部分
1.1 水性環氧地坪涂料的基本配方及制備工藝水性環氧地坪涂料由A、B兩組分組成。A組分是色漆組分，它是由水性環氧固化劑、水、顏填料以及助劑等組成，B組分為液體環氧樹脂和活性稀釋劑的混合物。A組分基本配方如下：
水性固化劑： 1 8 . 0 % ~ 3 0 . 0 % ；水：15.0%~25.0%；顏填料：35.0%~60.0%；潤濕分散劑：0.2%~0.8%；消泡劑：0.3%~1.0%；流平劑：0.15%~0.5%；抗劃傷助劑：1.0%~4.0%；增稠劑：0.2%~1.0%；水性色漿：0~3.0%。
水性環氧地坪涂料色漆A組分的制備工藝：在潔凈的缸中加入部分水、助劑、顏填料預混合，然后加入水性環氧固化劑。剩余水攪拌均勻后，經砂磨機研磨分散至細度合乎要求。在攪拌狀態下，加入配方中剩余的水性環氧固化劑、色漿及助劑，攪勻，過濾，包裝。
水性環氧地坪涂料B組分的制備工藝：將配方量的環氧樹脂與活性稀釋劑攪拌均勻包裝即可。
1.2 水性環氧地坪涂料的技術性能指標
根據涂料的使用要求，調整A組分配方中水性環氧固化劑和顏填料的含量，可以按要求制成底漆和面漆。A、B兩組分的配比(按B組分包含的環氧基團的物質的量與A組分包含的氨基活潑氫的物質的量之比計)為：B組分∶A組分=(1.0~1.2)∶1。使環氧樹脂適度過量，以提高漆膜的耐水性和耐腐蝕性。其主要技術性能指標如下：
容器中的狀態：攪拌混合后呈均勻狀態；表干：≤3 h；實干：≤24 h；附著力：≤1級；鉛筆硬度：≥H；耐沖擊性：50 kg•cm；耐磨性(750 g，500r/min)：≤0.02 g；耐洗刷性：≥10000次；耐10%NaOH：30 d無變化；耐10% HCl：10 d無變化。
1.3 水性環氧地坪涂料的施工工藝
施工底漆前，需將地面水泥砂漿剔鑿并清掃干凈，地面如有油脂類雜質，須用溶劑擦拭干凈以免附著不良；原水泥地面要求堅固、密實、平整、不起砂，地面如有空鼓、脫皮、起砂、裂痕等，必須按要求處理后方可施工；如果為水磨石、地板磚等光滑地面，須先打磨成粗糙面；基面應平整，最好要求2 mm靠尺不大于3 mm，基面應無積水或無明顯滲漏；施工時現場相對濕度應低于95%，并無明顯“返潮”現象；環境溫度應在12℃以上，以免固化溫度過低，使涂膜性能下降。
施工工序一般為：基面處理 → 底漆 → 中涂(砂漿層) → 膩子 → 面漆 → (罩光清漆)砂漿層和罩光清漆可根據實際使用情況選用。
水性環氧底漆主要用來補強基礎，穩固基面殘留的塵粒，增加基面涂層間的附著力，對基面殘留的堿起一定的封閉作用。中涂施工比較關鍵，是針對基層不平整或有細微孔洞、裂縫等缺陷的基層近14一步的處理。在已配好的水性環氧涂料(中涂)中加入石英砂和石英粉配成水性環氧砂漿，充分混合攪拌均勻，用鏝刀將其均勻涂布成一定厚度的平整密實層。中涂后用磨光機、砂紙將地坪打磨，并用水性環氧涂料(中涂)與石英粉配成的膩子依實際需要施工數道，要求達到平整無孔洞，無批刀印及砂磨印為準，為面涂提供良好表面。砂漿層和膩子層一方面可以找平基面，對基面實行進一步加工；另一方面可以增加漆膜厚度，提高承載能力、防腐性能與涂膜使用期限。將面漆配制好，混合均勻后，用輥涂、刷涂或鏝涂方式施工，操作者應穿釘鞋進入修補缺陷，再用消泡棍筒進行消泡，以獲得平整均勻的表面涂層。水性環氧地坪面漆已經具有良好的性能，一般不需要再涂布罩光清漆。施工現場雙組分混合時應充分攪勻，固化劑乳化液態環氧樹脂需要提供足夠高的剪切力，以使環氧樹脂能乳化成較小的顆粒，最好使用手提式電動攪拌機在400~800 r/min速度下攪拌漆料數分鐘。施工時要特別掌握好漆料的使用時間，可根據漆料的適用期和現場施工人員數量合理調配漆料，以免漆料一次調配過多，超過使用時間而造成浪費。施工底漆、面漆、清漆時可以采用輥或刷涂。施工膩子時采用刮刀刮涂，砂漿層的施工可根據實際情況采用刮涂或鏝涂。
2 分析與討論
2.1 成膜物質環氧樹脂的選擇
試驗用環氧樹脂選用市場上易得的液態環氧樹脂E-51，因E-51環氧樹脂分子鏈較短，與固化劑有較高的有效交聯密度，能形成耐腐蝕性優良的涂膜。另外，環氧樹脂分子中的脂肪族羥基具有一定的親水性，這種羥基有利于水分子在涂膜內積聚或穿過，使涂膜的防水性下降。E-51環氧樹脂分子鏈中羥基含量很少，形成的涂膜中羥基含量必然也很少，這樣從環氧樹脂的選擇上提高了涂膜的耐腐蝕性和耐水性。
2.2 活性稀釋劑對涂料性能的影響
活性稀釋劑是黏度較低的含環氧官能團的相對分子質量低的化合物，既能降低環氧樹脂的黏度，提高了施工時固化劑組分與環氧樹脂組分的易混勻性，使固化劑對環氧樹脂的乳化功能更容易發揮，而且活性稀釋劑與固化劑混合后又能直接參與與固化劑的反應，不產生VOC。我們選用了分子鏈較長的雙官能活性稀釋劑，用量為環氧樹脂質量的10%~15%左右，在涂膜的有效交聯密度變化不大的情況下使涂膜的柔韌性得到改善。
2.3 水性固化劑對涂料性能的影響
水性環氧固化劑是決定水性環氧地坪涂料最終性能的關鍵組分之一。作為水性環氧樹脂的固化劑，應能夠較好地溶解或分散在水中，而且在水中能夠穩定存在，與環氧樹脂要有良好的相容性。選用了一種水溶性聚酰胺加成物作為本體系的固化劑，該固化劑對基面的潤濕性良好，能排開水固化，即使在較濕的基面也有很好的固化性能，解決了油性環氧涂料濕面施工困難的問題。
2.4 顏填料對涂料性能的影響
為了使漆膜具有一定的遮蓋率，顏料的折射率與成膜物質的折射率絕對差值應該較大，一般高分子的折射率為1.55左右，所以加入折射率極高(折射率為2.74)且化學惰性強的著色顏料——金紅石型鈦白粉，根據不同顏色來決定其用量占色漆質量的分數。為了保證水性地坪涂料良好的透氣性，其顏基比較高，研制的漆膜的致密程度沒有同類油性產品高。漆膜表面沒有足夠厚的致密樹脂，難以抵擋化學藥品的腐蝕，因此，為了提高產品的耐化學性能，則需選擇耐化學品性能良好、耐磨、硬度高、吸油量低的顏填料，如石英粉、硫酸鋇等。另外，適量的滑石粉的加入，不但可以降低漆膜開裂的可能性，而且可以增強漆料的貯存穩定性。其他含鈣的填料由于耐酸性不佳不宜采用。
2.5 助劑的選用
所選的分散劑為高分子聚合物型，其適中的親水親油平衡值使之與該雙組分體系具有較好的相容性，有效地控制浮色，并能很好地使顏填料穩定地分散在體系中，從而提高了產品的貯存穩定性。
在使用過程中，為了使水性地坪涂料具有合適的黏度，改善其施工性能、觸變性能、顏填料的分散及涂料系統的穩定性，往往需要增稠劑。綜合各種類型增稠劑的特點、性能，亦結合生產工藝的實際情況，選用有機膨潤土類增稠劑來解決水性環氧防腐涂料的增稠問題。使防腐涂料的施工性、穩定性等綜合性能得到明顯的改善。
消泡劑是水性環氧防腐涂料中必須使用的助劑，為了使之在雙組分混合以后還能有良好的相容性，選取了水油兩用的非硅型消泡劑。
收稿日期：2008-06-16
作者簡介：鐘鑫，工程師；地址：（450015）河南省鄭州市京