環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有硬度高、耐磨性好、附著力高和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用在工業(yè)地坪涂裝領(lǐng)域。近年來(lái),隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高,許多國(guó)家相繼頒布了限制揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)的環(huán)保法規(guī),涂料的水性化、無(wú)溶劑化和高固體分化已成為涂料發(fā)展的必然趨勢(shì)。
我國(guó)的工業(yè)地坪涂料目前基本上是溶劑型和無(wú)溶劑型環(huán)氧地坪涂料,溶劑型環(huán)氧地坪涂料含有較多的有機(jī)溶劑,這些有機(jī)溶劑在涂料的生產(chǎn)和施工階段排入大氣,污染環(huán)境,同時(shí)危害人類健康;無(wú)溶劑型環(huán)氧地坪涂料含有少量的活性稀釋劑,常用的活性稀釋劑為丁基環(huán)氧丙基醚(有一定毒性),采用自流平施工工藝,涂膜厚度為1-5mm,成本較高且含有少量的揮發(fā)性有機(jī)溶劑。與普通的溶劑型環(huán)氧地坪涂料相比,水性環(huán)氧地坪涂料具有以下優(yōu)勢(shì):(1)以水作為分散介質(zhì),不含甲苯、二甲苯之類的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,不會(huì)造成環(huán)境污染,沒(méi)有失火的隱患,滿足當(dāng)前環(huán)保的要求,當(dāng)然也可加入少量的丙二醇甲醚等無(wú)空氣污染的醇醚類溶劑來(lái)改善水性環(huán)氧涂料的成膜。(2)可在潮濕環(huán)境中施工和固化,有合理的固化時(shí)間,保證涂膜有較高的交聯(lián)密度。(3)對(duì)大多基材具有良好的附著力,即使是潮濕的基材表面同樣有良好的粘結(jié)性。(4)操作性能好,施工工具可用水直接清洗,可以重復(fù)使用,涂料的配制和施工操作安全方便。(5)固化后的涂膜光澤柔和,質(zhì)感較好,并且具有較好的防腐性能和單向透氣性。
因此,隨著環(huán)保法規(guī)和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),水性環(huán)氧地坪涂料將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用,研究和開(kāi)發(fā)水性環(huán)氧工業(yè)地坪涂料具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文較為系統(tǒng)的討論了水性環(huán)氧地坪涂料的配方設(shè)計(jì)及其主要成分(環(huán)氧樹(shù)脂、水性環(huán)氧固化劑、顏填料、助劑和共溶劑等)對(duì)涂膜性能的影響,并給出了水性環(huán)氧地坪涂料的配方實(shí)例及性能,在這基礎(chǔ)上簡(jiǎn)要介紹了水性環(huán)氧地坪涂料的施工工藝。
2 水性環(huán)氧地坪涂料的配方設(shè)計(jì)
2.1 環(huán)氧樹(shù)脂
環(huán)氧樹(shù)脂類型對(duì)水性環(huán)氧地坪涂料的性能影響很大。由于雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂分子中含有極性高而不易水解的羥基和醚鍵,使其對(duì)混凝土等多種基材有良好的附著力,涂料固化時(shí)的體積收縮率低,耐化學(xué)藥品性能良好。 并且雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂為剛性的苯環(huán)和柔性的醚鍵交替排布的結(jié)構(gòu),賦予涂膜較好的物理機(jī)械性能,所以這類環(huán)氧樹(shù)脂被廣泛用于地坪涂料,而其他類型的環(huán)氧樹(shù)脂如雙酚F型和酚醛環(huán)氧樹(shù)脂則應(yīng)用的較少。
目前國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹(shù)脂的水性化技術(shù)主要分為乳化法和成鹽法兩大類。乳化法指的是環(huán)氧樹(shù)脂的直接乳化、不用外加乳化劑的自乳化或水性環(huán)氧固化劑乳化,而成鹽法則是將環(huán)氧樹(shù)脂改性成富含酸或富含堿的樹(shù)脂,再用小分子量的堿或酸進(jìn)行中和。對(duì)于用作水性環(huán)氧地坪涂料的環(huán)氧樹(shù)脂乳液宜選用乳化法來(lái)制備。
(1) 直接乳化法
將環(huán)氧樹(shù)脂和乳化劑混合,加熱到合適的溫度,在激烈的攪拌下緩慢加水完成相反轉(zhuǎn)來(lái)制得水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液。可采用的乳化劑有聚氧化乙烯烷基醚(HLB=10.8~16.5)和聚氧化烷基酯(HLB=9.0~16.5),當(dāng)然也可合成專用的水性環(huán)氧乳化劑,本公司采用聚四氫呋喃(PTMEG)合成水性環(huán)氧乳化劑,用該乳化劑乳化形成的水性環(huán)氧樹(shù)脂粒徑較小,儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好,并且加入固化劑固化后的涂膜耐化學(xué)藥品性能和耐熱性也較好。
(2) 自乳化環(huán)氧樹(shù)脂
在環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈中引入親水性氧化乙烯鏈段或氧化丙烯鏈段,同時(shí)保證每個(gè)改性后的環(huán)氧樹(shù)脂分子上含有兩個(gè)或多個(gè)環(huán)氧基,不用外加乳化劑即可自分散形成乳液。本公司采用聚氧化乙烯和氧化丙烯的嵌段共聚物與雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂和雙酚A反應(yīng)制得具有自乳化功能的高分子量環(huán)氧樹(shù)脂,反應(yīng)過(guò)程中以三苯基膦作為催化劑,改性后的環(huán)氧樹(shù)脂很容易分散在水中,可預(yù)先制成水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液或在施工場(chǎng)合就地乳化,且由于親水鏈段包含在環(huán)氧樹(shù)脂的分子鏈中,固化后涂膜的耐化學(xué)藥品性能有所提高。