环保节能型水性环氧地坪涂料的研制

引言

环氧树脂涂料以其硬度高、耐磨性好、附着力强、耐化学药品性优异等特点，广泛应用于工业地坪的涂装[1]。

目前，我国工业地坪涂料主要采用溶剂型环氧地坪涂 料和无溶剂型环氧地坪涂料。溶剂型环氧地坪涂料含有大量的挥发性有机溶剂，无溶剂体系采用了活性稀释剂，不但有一定毒性，成本也很高；传统溶剂型涂料的污 染问题引起社会高度重视，以环保产品代替传统型产品是地坪涂料工业发展的大趋势，研发水性环氧地坪涂料替代溶剂型环氧地坪涂料是近30 年来的研发热点之一[2-3]。水性环氧地坪涂料不燃、无毒、无味、无溶剂排放，施工简单，属于环保型产品；传统溶剂型环氧地坪涂料一般采用二甲苯-正丁 醇复配溶剂，含量为 20%～30%，复配溶剂热质约为 9 kcal/kg，用水代替二甲苯-正丁醇溶剂，可节能 1 800～2 700 kcal/t，属于节能型产品[4]。本文采用水性环氧乳液及其固化剂、颜填料等配制水性环氧地坪涂料，考虑了环氧值与胺氢值物质的量比、颜填料的选择、 消泡剂用量、固化时间等对涂膜性能的影响。

1 试验部分

1.1 试验药品及仪器

环氧树脂 E-51：工业级，蓝星化工新材料厂无锡树脂厂；水性环氧固化剂：工业级，上海汉中水性环氧固化剂厂；自来水，工业级，自制；活性稀释剂：工业级，安徽；钛白粉、天然硫酸钡、石粉子、水性通用色浆均为工业级；QFZ漆膜附着力试验仪，天津材料试验机厂。

1.2

水性环氧涂料的配方及制备工艺

水性环氧地坪涂料由 A、B 2 组分组成。A 组分为色漆组分，是由水性环氧树脂固化剂、水、颜填料、助剂等组成；B 组分为液态环氧树脂 E-51 和活性稀释剂的混合物。

A 组分的基本配方为：水性环氧固化剂 30% ～45%；水 20% ～ 35%；颜填料 30% ～ 35%；润湿分散剂0.1% ～ 0.8%；消泡剂 0.05% ～ 0.20%；增稠流平剂 0.1%～ 0.5%；水性色浆 0 ～ 3.0%。

水 性环氧地坪涂料色漆 A 组分的制备工艺：在洁净的缸中加入配方量的水性环氧固化剂，加入部分水，开启搅拌，至均匀；搅拌状态下加入润湿分散剂、部分消泡剂、增稠流平剂，搅拌至均 匀；然后加入填料，搅拌均匀，高速分散至细度合格后，加入剩余的消泡剂、水、色浆，搅拌均匀后，过滤包装。

水性环氧地坪涂料 B 组分的制备工艺：将配方量的环氧树脂与活性稀释剂搅拌均匀后过滤包装即可。

1.3 水性环氧地坪色漆的配制

将 A、B 2 组分按一定比例混合均匀后，加入适量的水，将混合物调至一定的固含量，即得水性环氧地坪色漆，在室温下熟化一定时间后即可涂装。

1.4

水性环氧地坪涂料涂膜的制备按照 GB 1727—1992 将马口铁板用 200#砂纸打磨，除去表面的锡层、铁锈或氧化物，用无水乙醇-甲苯溶液擦拭表面，去除油污等杂质，当表面处于干燥状态时将制备的色漆均匀涂布在铁片表面，漆膜实干后根据相关标准检测其性能。

1.5 漆膜性能的测定

按 GB/T 6739—2006 测定漆膜的铅笔硬度；按GB/T 9286—1988检测漆膜的附着力，划格间距为 1mm，不用胶带黏；按 GB/T1728—1979 测定漆膜的干燥时间；按 GB/T 1768—1979 测定漆膜的耐磨性能；按GB/T 1733—1993 测定漆膜的耐水性能；按 GB/T9274—1988测定漆膜的耐化学介质性能。

2 结果与讨论

2.1

环氧值与胺氢值物质的量比对漆膜性能的影响在影响水性环氧地坪涂料的诸多因素中，环氧脂与固化剂的配比最为重要，主要是指环氧值与胺氢值物质的量比[5]。考察环氧值与胺氢值物质的量比对漆膜性能的影响，试验结果见表自流平地坪漆厂家可 以看出，随着环氧值与胺氢值物质的量比的减小，漆膜的硬度和耐水性降低，附着力和耐磨性提高。原因可能是随着物质的量比减少，固化成膜后分子中的刚性链结 构减少，漆膜的硬度下降而附着力有所提高；随着固化剂量的增大，漆膜的交联密度提高，漆膜耐磨性能提高；同时随着固化剂用量的增大，整个体系的亲油性降 低，而水性环氧固化剂为亲水性，固化剂量过大时，体系的亲水性增大，因此漆膜的耐水性降低。

当环氧值与胺氢值物质的量比小于 1．0∶0.8 时，漆膜的耐水性变差，不利于应用。综合考虑，环氧值与胺氢值物质的量比为1．0 ∶ 0.8时涂膜的性能最佳。

2.2 颜填料的选择

由 于水性环氧固化剂呈碱性，因此在水性环氧地坪涂料中应避免选用不耐碱的颜填料。水性环氧地坪涂料的着色应尽量选用耐化学品性和耐候性好的无机颜料，漆膜要 具有一定的遮盖力，颜料的折射率与成膜物质的折射率的绝对差值应较大，一般高分子折射率为1.55左右，在试验中加入折射率极高（折射率为2.74）且化 学惰性强的着色颜料———金红石型钛白粉，同时根据不同的颜色来决定其在配方中的用量。填料的加入可以降低涂料成本，缩短表干时间，提高漆膜的机械强度和 耐磨性，减少涂料固化时的体积收缩，同时填料的加入可以提高漆膜的致密性和耐化学品性以及贮存稳定性；但加入过多，则会降低涂料的流平性，使施工变得困 难，严重时可能导致漆膜性能下降。

2.3 消泡剂用量对涂膜性能的影响

由于水性环氧固化剂中含少量的乳化剂，在涂料的制备和施工过程中容易出现起泡现象，影响漆膜的

可知，随着消泡剂用量的增加，漆膜表面出现有泡、无泡、缩孔等情况，而且其耐水性随着消泡剂用量的增加出现先增后减的情况。当消泡剂用量为 0.1%时，漆膜外观最好，而且耐水性也好，所以选择的消泡剂最佳加入量为0.1%。

2.4固化时间对水性环氧地坪涂料使用的影响按照环氧值与胺氢值物质的量比为1.0 ∶ 0.8，配制水性环氧地坪涂料，并制备漆膜，考察固化时间对水性环氧地坪涂料使用情况的影响，结果见图1。

可 知，随着漆膜干燥固化时间的增长，漆膜表面的硬度增大，当固化时间为 7 d 时，漆膜的硬度达到 3H。在水性环氧地坪涂料的干燥过程中，漆膜表面的水分逐渐蒸发，黏度不断上升，使水性固化剂分子与环氧树脂分子紧密接触反应，随着黏度的上升，表层逐渐 固化，使环氧树脂分散相粒子逐渐变硬从而紧密排列堆积，漆膜的硬度逐步上升。

当漆膜表面的硬度达到 3H后，漆膜表面可以站立行人，投入使用。从图 1 可以看出，水性环氧地坪涂料在施工完毕后，必须经过7 d 的完全固化才能投入使用。3 结语

采用水性环氧乳液及其固化剂、颜填料等配制水性环氧地坪涂料色漆。试验表明，在环氧值与胺氢值物质的量比为 1.0∶0.8，消泡剂用量为 0.1%，完全干燥固化7 d后，水性环氧地坪涂料综合性能最佳，其铅笔硬度为3H，附着力为 1 级。水性环氧地坪涂料不燃、不爆，使用安全方便，有利于环境保护，对使用者安全健康，适合于工业地坪的涂装，特别是地下室、地下停车场等相对潮湿环境下的施工，具有更多的优势，因此市场前景广阔。