環(huán)氧自流平地坪涂料也稱功能性地坪裝飾材料，是能夠快速、經(jīng)濟和有效地得到平整、牢固且有著裝飾地面功能的一類材料。自流平地坪涂料通常分為無機和有機兩大類。無機類自流平地坪涂料實際上是一種水泥基砂漿類材料，通常是由無機膠凝材料、超塑化劑、減縮劑、消泡劑、流平劑各類添加劑和細砂等混合而成的粉狀的單組分地面建筑材料，是功能性建筑砂漿的一種；有機類自流平地坪涂料，目前主要應(yīng)用的是環(huán)氧樹脂類自流平地坪涂料，本文主要研究的就是環(huán)氧自流平地坪涂料。
傳統(tǒng)的溶劑型環(huán)氧地坪涂料在生產(chǎn)、施工、固化過程中會排放出大量的有機溶劑(VOC)，造成環(huán)境污染，并影響人類身體的健康，近些年來，世界各國對涂料的生產(chǎn)制定了相應(yīng)的法規(guī)，以限制溶劑(VOC)的排放量。無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料因?qū)Νh(huán)境友好，從而受到了人們的廣泛關(guān)注，它不僅無揮發(fā)性物質(zhì)(VOC)的排放[1-9]，而且附著力、柔韌性和抗沖擊性能好，機械強度和光澤高，耐磨，耐化學腐蝕，表面平整光滑，流平性好，施工和維護都比較方便，有一次性成膜厚達1 mm以上等優(yōu)點，因此被廣泛用于地下停車場、汽車、航天、電子、食品、醫(yī)藥、化工、機械等工業(yè)地坪涂裝中。
1試驗部分
1.1原料
環(huán)氧樹脂E-51：工業(yè)級，藍星化工新材料廠無錫樹脂廠；通用色漿：自制；超細天然硫酸鋇：工業(yè)級1.2涂料配方(見表1)
1.3生產(chǎn)工藝
將配方量的環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑、助劑、填料依次加入容器中，攪拌均勻后至籃式砂磨機，研磨至所需的細度，再把顏料漿加入其中攪拌均勻，最后在分散研磨機中分散20～30 min即得產(chǎn)品，檢驗此產(chǎn)品合格后過濾包裝。固化劑外購。
1.4檢測方法
1.4.1環(huán)氧自流坪地坪涂料的性能檢測
厚漿型地坪涂料面漆按JC/T-1015-2006規(guī)定的制板，測試其干燥時間、耐沖擊性、耐磨性、耐水性、耐油性、耐酸性、耐堿性和耐鹽水性。施涂一道，干膜厚度為0.8～1.0 mm，除另有規(guī)定外，以上項目制板后放置7 d再進行測試。測試結(jié)果見表2。
將流動度試模水平放置在測試版中央，測試版表面平整光潔、無水滴，把制備好的試樣灌滿流動度試模后，開始計時，在2 s時垂直向上提升5～10 cm，保持10～15 s使試樣自由流下。4 min后，測兩個垂直方向的直徑，取兩個直徑的平均值。流動度試驗對同一產(chǎn)品進行兩次，流動度為兩次試驗結(jié)果的平均值，精確至1 mm。我們所做的環(huán)氧自流az平地坪涂料，按此方法測得的流動度可達到170～180 mm（常溫）。
2結(jié)果與討論
2.1樹脂的選擇
自流平地坪涂料的樹脂一般選用環(huán)氧樹脂，但是環(huán)氧樹脂的分子量及其類型對涂料性能的影響很大。比如雙酚A型環(huán)氧樹脂，該樹脂分子里有極性高且不容易水解的脂肪族羥基鍵和醚鍵，因此在潮濕狀態(tài)對混凝土底材有較高的附著力，并且耐化學品的性能也高。雙酚A型環(huán)氧樹脂有著剛性的苯核和柔性的烴鏈交替排列的結(jié)構(gòu)，從而使得涂膜有著較好的物理機械性能，所以雙酚A型環(huán)氧樹脂應(yīng)為首選類型。
由于環(huán)氧樹脂分子量的不同，分為固體環(huán)氧樹脂和液體環(huán)氧樹脂兩種，根據(jù)無溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的要求：為了獲得良好的流平性，便于施工，所以應(yīng)選用低分子量的液體環(huán)氧樹脂[6-12]。表3是2種液體雙酚A型環(huán)氧樹脂的比較。
由表3的性質(zhì)比較可看出，采用E-51環(huán)氧樹脂作為自流平地坪涂料所用樹脂所做的自流平地坪涂料，黏度將會較低，流平性也會好，外觀自然平整光；E-44環(huán)氧樹脂黏度太大，所以加入較多量的填料是很困難的，固體含量很難提高，加入過多的顏填料后也難以自流平，因此所生產(chǎn)的自流平地坪涂料在價格上也將會比用E-51環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的自流平地坪涂料貴。所以綜合考慮，作為自流平地坪涂料的樹脂應(yīng)選擇E-51環(huán)氧樹脂。
2.2活性稀釋劑的選擇
在環(huán)氧自流平地坪涂料中，低分子量的液體環(huán)氧樹脂由于黏度較高，因此需要采取適當?shù)姆椒▉斫档鸵后w環(huán)氧樹脂的黏度，不然環(huán)氧自流平地坪涂料的流平效果不好將難以施工。使用活性稀釋劑是一種很有效的辦法，活性稀釋劑是黏度很低的一種無色透明的液體[6,8-12]，它能夠降低涂料的黏度并能起到稀釋的效果?；钚韵♂寗┑慕M成中含有環(huán)氧的官能團，該官能團能與胺類固化劑反應(yīng)成為涂膜的組分，因而在環(huán)氧自流平地坪涂料中加入適量的環(huán)氧活性稀釋劑，既能降低涂料的黏度，又不會增加涂料的揮發(fā)性有機物(VOC)含量。
活性稀釋劑按其分子結(jié)構(gòu)可以分為單環(huán)環(huán)氧活性稀釋劑和雙環(huán)環(huán)氧活性稀釋劑兩種，單環(huán)環(huán)氧活性稀釋劑如單環(huán)氧丁基縮水甘油醚，雙環(huán)環(huán)氧活性稀釋劑如1,4-丁二醇縮水甘油醚。單環(huán)氧活性稀釋劑的表面張力小，流平性好，因而能夠使涂膜具有很高的光澤，出現(xiàn)較好的鏡面效果。我們分別采用了丁基縮水甘油醚和脂肪族縮水甘油醚進行了試驗。
表4所示為不同活性稀釋劑基本性質(zhì)及其對環(huán)氧地坪涂料性能的影響。
由表4可以看出，丁基縮水甘油醚的黏度較低，其他與E-51樹脂的稀釋效果和混溶性要好于脂肪族縮水甘油醚與E-51樹脂的稀釋效果和混溶性，成本也比較低，所以在配方中確定活性稀釋劑采用丁基縮水甘油醚。并做了不同環(huán)氧活性稀釋劑的用量對漆漿黏度影響的試驗，試驗結(jié)果如圖1所示。
由圖1可以看出，漆漿黏度過高不利于最后的施工，施工時要求黏度一般在100～120 KU(25℃)，所以選擇的活性稀釋劑的用量應(yīng)為3.0%～8.0%。
2.3顏填料的選擇
在涂料中顏料起著著色和遮蓋的作用，環(huán)氧自流平地坪涂料屬于厚漿型涂料，涂料的干燥時間比較長，著色顏料的用量又比較少，所以在環(huán)氧自流平地坪涂料中最好選用耐化學介質(zhì)性能和耐候性能較好的無機顏料，比如選用氧化鐵紅、二氧化鈦和氧化鉻綠等。有機顏料的耐熱穩(wěn)定性、耐溶劑性和耐久性好，但是使用有機顏料易產(chǎn)生浮色和發(fā)花等問題[7-12]，綜合考慮顏料選用無機顏料。
填料的選用對涂層的各項性能影響極大，在環(huán)氧自流平地坪涂料中應(yīng)加入低吸油量、細度適中、性能穩(wěn)定的填料，比如硫酸鋇、石英粉和滑石粉等。硫酸鋇具有微細晶體結(jié)構(gòu)特性和高折光率的特性，使色彩更顯豐富飽滿，有良好的化學惰性，使系統(tǒng)基本環(huán)境保持穩(wěn)定；相容性好，能與其他材料有機交叉復(fù)合，增強結(jié)合力；它的高密度性帶來良好的耐磨性能；具有特殊的射線吸收功能，大大提高涂料的耐候性?；鄣慕Y(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，所以具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤性，滑石粉還具有耐火性、抗酸性、化學性不活潑、遮蓋力良好、柔軟、光澤好、吸附力強等優(yōu)良的物理、化學特性。石英粉能明顯改善涂料的開罐效果，涂料不分層，具有觸變性、防流掛、施工性能良好等特點，尤其是抗沾污性能大大提高，具有優(yōu)良的自清潔能力和附著力。所以在涂料中適量地加入填料，不僅能提高涂層的機械強度、耐磨性和流平性等，而且能減少環(huán)氧樹脂在固化時的體積收縮，并給予涂料較好的貯存穩(wěn)定性能。要是過量加入則會增大涂料的黏度，在施工時難以流平，就會造成施工時的困難，所以不同性質(zhì)的涂料中應(yīng)選擇合適的填料。
2.4助劑的選擇
為了使涂料在生產(chǎn)、貯存和使用過程中有更優(yōu)異的性能，就需要加入一些合適、適量的助劑[7-12]。這些助劑包括潤濕分散劑、防沉劑、流平劑和消泡劑。
2.4.1潤濕分散劑
厚漿型環(huán)氧地坪涂料的黏度較大，顏填料的含量比較高，容易造成漆漿的沉降，漆漿對底材的潤濕性不好，不易流平。因此必須加入高分子聚合物類潤濕分散劑，以防止顏、填料的沉淀、浮色、發(fā)花，降低色漿的黏度，提高涂料的貯存穩(wěn)定性能，更重要的是能促進流平。
2.4.2防沉劑
防沉劑在現(xiàn)代涂料中起著重要作用，防沉劑是一種流變控制助劑，能使涂料具有觸變性能，黏度也會大大提高，對涂料的生產(chǎn)、貯存、涂裝和涂膜性能有著很大的影響，因而防沉劑的使用越來越受到人們的廣泛關(guān)注，不斷地研發(fā)出有更好性能的新型品種。因在環(huán)氧自流平地坪涂料中采用通用色漿進行調(diào)色，而通用色漿在涂料體系中的穩(wěn)定性欠佳，所以試驗中要用一定量的防沉劑以防止顏、填料的沉淀。
2.4.3消泡劑
在生產(chǎn)和施工中常常會帶入一定量的空氣，而厚漿型環(huán)氧地坪涂料黏度較高，氣泡不易逸出，因此需要在涂料中加入一定量的消泡劑來消除由于空氣的帶入而引起的這種氣泡，從而不會影響到地坪涂料的表觀效果。
2.4.4流平劑
流平劑是一種常用的涂料助劑，它能促使涂料在干燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂膜。流平劑種類很多，不同涂料所用的流平劑也不盡相同。厚漿型環(huán)氧地坪涂料的黏度較高，為了降低體系的表面張力，避免成膜過程中發(fā)生“縮邊”現(xiàn)象，提高涂料的流平性能，改善涂層外觀和質(zhì)量，需加入一定量的流平劑使得形成的涂膜表觀平整、光滑和均勻。
2.5固化劑的選擇
環(huán)保型自流平地坪涂料所使用的固化劑為腰果改性的脂環(huán)胺固化劑，并不是常用的聚酰胺類固化劑。腰果改性的脂環(huán)胺固化劑可以在低溫下快速固化，固化后涂膜具有交聯(lián)密度高、抗劃傷性能好、硬度高、干燥速度快等特點。同時針對環(huán)氧樹脂在低溫下黏度上升快的缺點，采用高溶解能力的活性稀釋劑進行稀釋，稀釋后能達到施工所需要的黏度。
2.6試驗樣板
環(huán)氧自流平地坪涂料試驗樣板如圖2所示。
圖2是該樣板做好2個月后拍攝的，由圖2可以明顯看出，表面沒有發(fā)花，沒有氣泡等缺陷，天花板在樣板里顯現(xiàn)出明顯的倒影。這說明該自流平地坪涂料具有表面光滑整潔、流平性好、光澤度高等優(yōu)點 。
3結(jié)語
環(huán)氧自流平地坪涂料作為一種潔凈度高的地面裝飾性材料，具有很好的裝飾效果，可以滿足100級潔凈度要求等級。特別適用于地下停車場、醫(yī)藥、食品、電子、精密儀器等行業(yè)。
環(huán)氧自流平地坪涂料具有如下特點：無揮發(fā)性有機物(VOC)的排放，對環(huán)境友好；固體分含量高，一次性成膜厚可達1 mm，是普通涂料成膜厚的10～20倍，高效省時；涂層具有優(yōu)異的機械性能和耐化學品性能；生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，自流平效果好，表面光滑，裝飾效果佳；施工方便，用鏝刀鏝平即可，鏝刀可以起到控制涂膜厚度和消泡的作用；施工周期短，修補容易。環(huán)氧自流平地坪涂料的流動度可達到170～180 mm，光澤為95%左右，各項性能滿足技術(shù)指標，涂膜的豐滿度、流平性等外觀效果均優(yōu)良。環(huán)保型自流平地坪涂料在東部沿海地區(qū)已經(jīng)開始應(yīng)用，但在西北地區(qū)還沒有生產(chǎn)，我們研發(fā)成功的環(huán)保型自流平地坪涂料填補了西北地區(qū)沒有生產(chǎn)的空白。
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