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    環保節能型水性環氧地坪涂料的研制

    放大字體  縮小字體 發布日期:2013-06-01   來源:地坪網   瀏覽次數:1227
    姚向民,馬小芳,張慧芳,姚改寧(西北永新化工股份有限公司,蘭州730046)摘 要:采用水性環氧固化劑制備色漆和低相對分子質量
    【地坪網資訊】姚向民,馬小芳,張慧芳,姚改寧
    (西北永新化工股份有限公司,蘭州730046)
    摘 要:采用水性環氧固化劑制備色漆和低相對分子質量的液態環氧樹脂作為水性環氧地坪涂料的成膜物質,考察了環氧值與胺氫值物質的量比、顏填料的選擇、消泡劑 用量、固化干燥時間等對漆膜性能的影響。結果表明:當環氧值與胺氫值物質的量比為 1 ∶ 0.8,消泡劑用量為 0.1%,固化干燥時間為 7 d 時,漆膜的綜合性能最佳。
    關鍵詞:胺氫值;環氧樹脂;地坪涂料;水性環氧固化劑

    0
    引言
    環氧樹脂涂料以其硬度高、耐磨性好、附著力強、耐化學藥品性優異等特點,廣泛應用于工業地坪的涂裝[1]。

    目前,我國工業地坪涂料主要采用溶劑型環氧地坪涂 料和無溶劑型環氧地坪涂料。溶劑型環氧地坪涂料含有大量的揮發性有機溶劑,無溶劑體系采用了活性稀釋劑,不但有一定毒性,成本也很高;傳統溶劑型涂料的污 染問題引起社會高度重視,以環保產品代替傳統型產品是地坪涂料工業發展的大趨勢,研發水性環氧地坪涂料替代溶劑型環氧地坪涂料是近30 年來的研發熱點之一[2-3]。水性環氧地坪涂料不燃、無毒、無味、無溶劑排放,施工簡單,屬于環保型產品;傳統溶劑型環氧地坪涂料一般采用二甲苯-正丁 醇復配溶劑,含量為 20%~30%,復配溶劑熱質約為 9 kcal/kg,用水代替二甲苯-正丁醇溶劑,可節能 1 800~2 700 kcal/t,屬于節能型產品[4]。本文采用水性環氧乳液及其固化劑、顏填料等配制水性環氧地坪涂料,考慮了環氧值與胺氫值物質的量比、顏填料的選擇、 消泡劑用量、固化時間等對涂膜性能的影響。

    1 試驗部分
    1.1 試驗藥品及儀器
    環氧樹脂 E-51:工業級,藍星化工新材料廠無錫樹脂廠;水性環氧固化劑:工業級,上海漢中水性環氧固化劑廠;自來水,工業級,自制;活性稀釋劑:工業級,安徽;鈦白粉、天然硫酸鋇、石粉子、水性通用色漿均為工業級;QFZ漆膜附著力試驗儀,天津材料試驗機廠。
    1.2
    水性環氧涂料的配方及制備工藝
    水性環氧地坪涂料由 A、B 2 組分組成。A 組分為色漆組分,是由水性環氧樹脂固化劑、水、顏填料、助劑等組成;B 組分為液態環氧樹脂 E-51 和活性稀釋劑的混合物。
    A 組分的基本配方為:水性環氧固化劑 30% ~45%;水 20% ~ 35%;顏填料 30% ~ 35%;潤濕分散劑0.1% ~ 0.8%;消泡劑 0.05% ~ 0.20%;增稠流平劑 0.1%~ 0.5%;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:在潔凈的缸中加入配方量的水性環氧固化劑,加入部分水,開啟攪拌,至均勻;攪拌狀態下加入潤濕分散劑、部分消泡劑、增稠流平劑,攪拌至均 勻;然后加入填料,攪拌均勻,高速分散至細度合格后,加入剩余的消泡劑、水、色漿,攪拌均勻后,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后過濾包裝即可。
    1.3 水性環氧地坪色漆的配制
    將 A、B 2 組分按一定比例混合均勻后,加入適量的水,將混合物調至一定的固含量,即得水性環氧地坪色漆,在室溫下熟化一定時間后即可涂裝。
    1.4
    水性環氧地坪涂料涂膜的制備按照 GB 1727—1992 將馬口鐵板用 200#砂紙打磨,除去表面的錫層、鐵銹或氧化物,用無水乙醇-甲苯溶液擦拭表面,去除油污等雜質,當表面處于干燥狀態時將制備的色漆均勻涂布在鐵片表面,漆膜實干后根據相關標準檢測其性能。
    1.5 漆膜性能的測定
    按 GB/T 6739—2006 測定漆膜的鉛筆硬度;按GB/T 9286—1988檢測漆膜的附著力,劃格間距為 1mm,不用膠帶黏;按 GB/T1728—1979 測定漆膜的干燥時間;按 GB/T 1768—1979 測定漆膜的耐磨性能;按GB/T 1733—1993 測定漆膜的耐水性能;按 GB/T9274—1988測定漆膜的耐化學介質性能。
    2 結果與討論
    2.1
    環氧值與胺氫值物質的量比對漆膜性能的影響在影響水性環氧地坪涂料的諸多因素中,環氧脂與固化劑的配比最為重要,主要是指環氧值與胺氫值物質的量比[5]?疾飙h氧值與胺氫值物質的量比對漆膜性能的影響,試驗結果見表

    可 以看出,隨著環氧值與胺氫值物質的量比的減小,漆膜的硬度和耐水性降低,附著力和耐磨性提高。原因可能是隨著物質的量比減少,固化成膜后分子中的剛性鏈結 構減少,漆膜的硬度下降而附著力有所提高;隨著固化劑量的增大,漆膜的交聯密度提高,漆膜耐磨性能提高;同時隨著固化劑用量的增大,整個體系的親油性降 低,而水性環氧固化劑為親水性,固化劑量過大時,體系的親水性增大,因此漆膜的耐水性降低。
    當環氧值與胺氫值物質的量比小于 1.0∶0.8 時,漆膜的耐水性變差,不利于應用。綜合考慮,環氧值與胺氫值物質的量比為1.0 ∶ 0.8時涂膜的性能最佳。
    2.2 顏填料的選擇
    由 于水性環氧固化劑呈堿性,因此在水性環氧地坪涂料中應避免選用不耐堿的顏填料。水性環氧地坪涂料的著色應盡量選用耐化學品性和耐候性好的無機顏料,漆膜要 具有一定的遮蓋力,顏料的折射率與成膜物質的折射率的絕對差值應較大,一般高分子折射率為1.55左右,在試驗中加入折射率極高(折射率為2.74)且化 學惰性強的著色顏料———金紅石型鈦白粉,同時根據不同的顏色來決定其在配方中的用量。填料的加入可以降低涂料成本,縮短表干時間,提高漆膜的機械強度和 耐磨性,減少涂料固化時的體積收縮,同時填料的加入可以提高漆膜的致密性和耐化學品性以及貯存穩定性;但加入過多,則會降低涂料的流平性,使施工變得困 難,嚴重時可能導致漆膜性能下降。
    2.3 消泡劑用量對涂膜性能的影響
    由于水性環氧固化劑中含少量的乳化劑,在涂料的制備和施工過程中容易出現起泡現象,影響漆膜的

    可知,隨著消泡劑用量的增加,漆膜表面出現有泡、無泡、縮孔等情況,而且其耐水性隨著消泡劑用量的增加出現先增后減的情況。當消泡劑用量為 0.1%時,漆膜外觀最好,而且耐水性也好,所以選擇的消泡劑最佳加入量為0.1%。
    2.4固化時間對水性環氧地坪涂料使用的影響按照環氧值與胺氫值物質的量比為1.0 ∶ 0.8,配制水性環氧地坪涂料,并制備漆膜,考察固化時間對水性環氧地坪涂料使用情況的影響,結果見圖1。

    可 知,隨著漆膜干燥固化時間的增長,漆膜表面的硬度增大,當固化時間為 7 d 時,漆膜的硬度達到 3H。在水性環氧地坪涂料的干燥過程中,漆膜表面的水分逐漸蒸發,黏度不斷上升,使水性固化劑分子與環氧樹脂分子緊密接觸反應,隨著黏度的上升,表層逐漸 固化,使環氧樹脂分散相粒子逐漸變硬從而緊密排列堆積,漆膜的硬度逐步上升。
    當漆膜表面的硬度達到 3H后,漆膜表面可以站立行人,投入使用。從圖 1 可以看出,水性環氧地坪涂料在施工完畢后,必須經過7 d 的完全固化才能投入使用。3 結語
    采用水性環氧乳液及其固化劑、顏填料等配制水性環氧地坪涂料色漆。試驗表明,在環氧值與胺氫值物質的量比為 1.0∶0.8,消泡劑用量為 0.1%,完全干燥固化7 d后,水性環氧地坪涂料綜合性能最佳,其鉛筆硬度為3H,附著力為 1 級。水性環氧地坪涂料不燃、不爆,使用安全方便,有利于環境保護,對使用者安全健康,適合于工業地坪的涂裝,特別是地下室、地下停車場等相對潮濕環境下的施工,具有更多的優勢,因此市場前景廣闊。
    參考文獻:
    [1] 涂料工藝編委會.涂料工藝(第 3 版)[M].北京:化學工業出版社,1997.
    [2] 陳鋌,施雪珍,顧國芳.雙組分水性環氧樹脂涂料[J].高分子通報,2002(6):63-70.
    [3] 吳禮龍,古緒鵬,楊建國,等.水性環氧涂料制備及性能[J].現代涂料與涂裝,2011(1):1-3.
    [4] 劉兢科,劉孝.環保型節能型水性環氧樹脂涂料的研制[J].現代涂料與涂裝,2011(3):20-23.
    [5] 張強國,俱國鵬,房妮,等.水性環氧地坪涂料的合成研究[J].現代涂料與涂裝,2010(7):31-33.
    [6] 鐘鑫,牛潼鳳,胡文峰.水性環氧地坪涂料的研究[J].化學建材,2008(6):13-15.
    http://www.dp7.cn/tech/v1124

     
     
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