現代科學技術和生產的迅速發展對廠房、車間地坪提出了越來越高的要求 , 要求車間地坪潔凈、耐磨和耐腐蝕 ,
室內空氣含塵量盡量低。目前國外的許多潔凈車間地坪通常采用整體聚合物面層 , 基本上以自流平涂料為主 ,
由于一般情況下涂料的化學基料為環氧樹脂 ,
所以國內一般稱為環氧自流平涂料。溶劑型涂料在生產、施工和固化過程中會排放大量的揮發性有機物 ,
這些揮發性有機物不僅影響人們的身體健康 , 而且會造成環境污染。近幾年來 , 揮發性有機物的危險性已引起各國政府的重視
, 并已頒布了相關的法規對其排放進行了限制 , 因此發展無溶劑型涂料和水性涂料已是大勢所趨。無溶劑環氧地坪涂料的特點 :
基本無揮發性有機物排放 , 對環境友好 ; 自流平性好 , 一次成膜在 1 mm 以上 , 施工簡便 ;
涂膜堅韌、耐磨、耐化學品、無毒、不助燃 ; 涂膜表面平整光潔 , 具有很好的裝飾性。1 涂料制備1. 1
主要原材料低相對分子質量液體環氧樹脂、填料及骨料 : 國產 ; 活性稀釋劑、固化劑、表面助劑 : 進口。1. 2
配方設計通過對涂料配方的篩選和涂膜性能的測試 , 確定了無溶劑環氧自流平地坪涂料的基本配方 ( 見表 1)
和生產工藝。表 1 無溶劑環氧自流平地坪涂料配方生產工藝將環氧樹脂、顏料、填料、活性稀釋劑、助劑等用高速攪拌攪拌均勻 ,
在三輥機或砂磨機上研磨至一定細度 , 制得漆組分。在涂裝時將漆組分與等物質量的固化劑混合均勻 , 用鏝刀刮涂施工。1 .
3 涂料性能檢驗本實驗研制的無溶劑環氧自流平地坪涂料的性能檢驗結果見表 2 。表 2
無溶劑環氧自流平涂料性能檢驗結果2 環氧自流平涂料的施工2. 1 基材檢查處理2. 1. 1
含水率的測定混凝土的含水率應≤ 8% , 常用的含水率檢驗方法為 :(1)塑料薄膜法 (ASTM4263)將 45 cm
× 45 cm 塑料薄膜放在混凝土表面 , 用膠帶密封四邊 16 h 后 , 薄膜下出現潮氣或水珠 , 說明混凝土過潮
, 不宜涂裝。(2) 含水率測定儀通過使用含水率測定儀來測量混凝土的含水率。2. 1. 2
基材處理混凝土基材至少應常溫養護 28 d, 施工時需清除基材的水泥凸起物及空鼓 , 對開裂及有缺陷的孔洞進行修補 ,
清除油污 , 然后進行打磨處理。2. 1. 3 施工環境施工現場環境要求 : 相對濕度小于 85%, 氣溫不低于 5 ℃
。2 .2 施工工藝(1) 環氧底漆用低黏度環氧樹脂漆輥涂一道或二道 , 充分潤濕 , 并潤濕混凝土。(2)
環氧中間漆用環氧地坪中涂漆和石英砂按一定配比攪拌均勻 , 調成環氧砂漿 , 用刮刀滿刮地坪 1 ～ 3 遍 ,
具體厚度視工程而定。(3) 環氧自流平面漆環氧自流平面漆用鏝刀刮涂進行自流平施工 , 同時用消泡滾筒進行消泡 ,
確保涂膜表面顏色均勻、平整、無氣泡。3 結果與討論3. 1 成膜物質的選擇3. 1. 1
環氧樹脂的選擇環氧樹脂具有力學性能好 , 黏結性能高、固化收縮率低以及綜合性能好等特點 ,
是目前應用最為廣泛的地坪涂料用合成樹脂。由于環氧自流平涂料的特性是黏度低 , 在施工過程中能夠自身流平 ,
并有很好的表面狀態 , 因此環氧樹脂類型及相對分子質量對涂料的影響很大 , 雙酚 A
環氧樹脂按相對分子質量不同可分為固體環氧樹脂和液體環氧樹脂 , 高相對分子質量的環氧樹脂中含有較多的羥基 ,
可催化環氧基與胺的固化反應 , 干燥速度快 , 但涂料固體含量低 , 一次成膜薄。低黏度環氧樹脂雖然缺少羥基 ,
但可制成高固體分厚膜涂料 , 與固化劑混容性好 , 施工時涂料易于展開。實驗表明 : 雙酚 A 環氧樹脂和雙酚 F
環氧樹脂與活性稀釋劑制成環氧液 , 環氧當量在 180 ～ 190 左右時液體環氧樹脂黏度較小 , 流平性較好。雙酚 F
環氧樹脂液的黏度較低 , 是雙酚 A 環氧樹脂液的 1 /3 。實驗中對兩者固化物的性能進行比較 ,
兩者的固化物的熱變形溫度、吸水率、熱失質量、耐介質浸漬后增質量等性能相差很小。但由于雙酚 F 環氧樹脂價格偏高 ,
不適于應用 , 因此在本實驗中選擇采用環氧當量 190 左右的低相對分子質量雙酚 A
型液體環氧樹脂作為無溶劑地坪涂料用樹脂。3. 1. 2 固化劑的選擇無溶劑環氧自流平涂料要求固化劑的黏度低、使用期較長
, 耐化學品性和物理機械性能優越 , 保色性好且毒性較小。常用的有脂環胺、脂環胺加成物、脂肪胺、脂肪胺加成物 ,
其性能見表 3 。表 3 常用胺固化劑性能比較實驗中選擇相應的不同類型固化劑進行配漆實驗 , 實驗結果見表 4 。表 4
不同類型胺固化劑的配漆后的性能表 3 、表 4 所列的固化劑中 , 各類胺固化劑的起始黏度與可使用時間無對應關系 ,
黏度的變化主要取決于胺固化劑的反應速度。脂肪胺、脂環胺與環氧樹脂反應迅速 , 放熱量大 , 涂膜交聯密度高 ,
可使用時間短 ; 脂肪胺加成物在刺激性、泛白、與環氧樹脂相容性等方面有較大改善 , 使用期長 ;
脂環胺加成物色淺、流平性好、光澤高、不泛白、不需要誘導期。由表 4 可知 : G - 4
作為固化劑的環氧地坪涂層性能較全面。有時根據環境溫度的要求 ( 如冬季或夏季 ) ,
可由固化劑的固化速度來選擇適合的固化劑單獨或與其他固化劑混合使用。3 .2
活性稀釋劑的選擇低相對分子質量液體環氧樹脂黏度很高 , 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 , 降低粘結力和機械強度 ,
嚴重時會產生氣孔 , 因此無溶劑自流平體系中一般限制使用非活性稀釋劑。活性稀釋劑具有環氧基 , 能參與環氧樹脂的固化反應
, 同時還起增韌作用。選用活性稀釋劑制成無溶劑環氧自流平涂料 , 一次成膜厚度可達 1 . 0 ～ 3 .0 mm,
同時也符合環保涂料的要求 , 進一步改善了施工條件。以不同量的丁基縮水甘油醚加入 E - 51 環氧樹脂組合中 ,
其用量與黏度的關系見圖 1 。圖 1 活性稀釋劑用量與黏度的關系從圖 1 中可看出 :
活性稀釋劑的加入對降低樹脂黏度作用十分明顯 , 用量為 0 ～ 10% 時黏度下降較快 ; 當用量為 10% ～ 20%
時 , 黏度的曲線變緩 ; 當用量超過 20% 時 , 黏度基本不再下降。實驗發現丁基縮水甘油醚的用量越多 ,
涂層性能越差 , 超過 20% , 涂層性能很差。因此 , 活性稀釋劑用量應限制在 20% 以內。3 .3
顏填料的選擇由于環氧自流平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 ,
使用有機顏料易產生浮色、發花等問題 , 所以選用無機顏料更加合適 , 如選用二氧化鈦、氧化鉻綠和氧化鐵系顏料 ,
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。實驗發現 ,
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 ( 見圖 2) ,
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。圖 2 填料加量對黏度的影響實驗表明 , 在相同吸油量的涂料中 ,
碳酸鈣、滑石粉的加入量應不超過 30% , 而石英粉的加入量則可達到 40% ～ 60% 。3. 4
助劑的選擇無溶劑環氧自流平涂料對涂膜流平的要求很高 , 在成膜較厚的情況下 , 既要求涂膜在有限的時間內充分流平 ,
避免浮色、發花等 , 又要求厚膜中的氣泡迅速排出而漆膜表面不留下任何缺陷 , 因此 ,
分散劑、流平劑、消泡劑等助劑的選擇及用量是極為關鍵的。一方面通過加入各種助劑 , 降低成膜時的表面張力 ,
以利于涂膜的流平和消泡 ; 另一方面又要防止這類助劑過多加入會產生不容物 ,
對涂料體系的施工和理化性能產生不利影響。3. 4. 1 流平劑由于環氧自流平涂料黏度高 , 表面張力大 , 流平性不佳
, 涂膜易出現橘皮、波紋、縮孔、針眼等表面缺陷。因此需要加入流平劑來降低表面張力 , 提高流平性。3. 4. 2
分散劑地坪涂料的黏度相對較高 , 以通常方法分散時 , 分散效率低 ,
且容易浮色、發花。使用傳統的通過電荷吸附顏料表面的潤濕分散劑不能得到好的表面狀態 ,
分色比較明顯。這是由于環氧自流平涂料的涂層厚 , 濕膜是運動的 , 回旋的渦流存在于濕膜的內部 ,
在施工時環氧自流平涂料中產生許多的氣泡 , 涂料自身在重力的影響下流平 , 由于消泡劑和流平劑的作用 , 表面張力變化
, 產生伯納德旋渦 , 根據赫德爾姆賀茨的流動分布理論 : 一個渦流會產生在一定的區域內 ,
那么在這個區域內的渦流將指向這個區域的內部。渦流當然也就推動攜帶著顏料顆粒 , 由于顏料粒徑、表面處理都不同 ,
涂層薄時不明顯尚能接受 , 涂層厚時則比較明顯。通過實驗可以得出 :
采用高相對分子質量的分散劑可以有效地通過其有廣泛相容性的聚合物主鏈使體系獲得良好的相容性 ,
利用提高空間位阻的支鏈和錨定顏料的端基來解決環氧自流平涂料浮色、發花的弊病。3. 4. 3
消泡劑無溶劑環氧自流平涂料內含有多種具有表面活性的物質 , 容易產生氣泡 ,
另一方面在施工時機械攪拌及刮板會使大量空氣陷入漆膜內 , 由于涂料本身的黏度大 , 氣泡在漆膜中穩定 , 不易排出 ,
這些原因使得涂料中需要加入消泡劑使其表面張力降低 , 使氣泡壁表面張力差而導致涂膜表層流動 , 使泡壁變薄而破裂 ,
加速氣泡的排出 , 減少針孔、氣泡痕等缺陷。4 結 語無溶劑環氧自流平地坪涂料漆膜表面平滑、美觀、達到鏡面效果 ,
耐磨、耐壓、耐沖擊和耐化學腐蝕 ; 生產施工簡單、方便 , 基本無 VOC 排放。此種地坪涂料及涂裝施工滿足現代環保要求
, 適應了現代科技和生產發展對地坪高潔凈的要求 , 應用前景十分廣闊。
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