环氧彩砂地坪涂料的制备

 前言
    环氧树脂被广泛应用于建筑地坪的装饰装修,是得益于无溶剂液态环氧树脂的迅速发展,以及施工技术和施工设备的完备。到目前,环氧树脂地坪产品种类齐全,有溶剂型环氧耐磨地坪涂料、水性环氧地坪涂料、户外耐候型地坪涂料、环氧自流平地坪涂料和防静电环氧地坪涂料等,满足各行业对地面的洁净、卫生、防尘、耐磨、抗压、耐化学腐蚀、耐水、防水、防静电等功能的要求。近年来环氧彩砂装饰地坪在欧美等发达国家十分流行,被誉为彩砂无缝硬地毯,环氧彩砂装饰地坪[1-3]是以彩色石英砂和特种环氧树脂组成的无缝一体化的新型复合装饰地坪,通过一种或多种不同颜色的彩色石英砂自由搭配,形成丰富多彩的装饰图案。环氧彩砂地坪所用的彩砂一般是天然彩砂,天然彩砂是使用天然的彩色大理石、花岗石等砂粒,色彩自然,永不变色,抗压性好,施工接近于天然石材的效果。环氧彩砂装饰地坪具有装饰质感优雅,耐磨、抗压、耐化学腐蚀、耐温差变化、防滑、防火、防水等优点。环氧彩砂装饰地坪的性能稳定可靠,装饰效果美观,使用范围广泛,可应用于办公室、商场、医药、地铁、电子、家装等地坪的施工。环氧彩砂地坪的施工工艺主要是通过刮涂彩色砂浆,对于大面积的施工主要采取的是抛光机平整,然后适当打磨,最后涂装透明清漆。

试验部分
    1.1 原料
   
环氧树脂E-51:工业级,蓝星化工新材料厂无锡树脂厂;501A环氧稀释剂:工业级,江苏三木集团有限公司。

    1.2 涂料配方(见表1)   

           

注:m(彩砂浆的配制漆)m(固化剂)m(彩砂)21(46)

    1.3 生产工艺
   
在洁净的配料盆中加入配方量的环氧树脂,在搅拌下依次加入配方量的环氧活性稀释剂、分散剂、消泡剂和流平剂,搅拌均匀后,取样检验此产品,合格后过滤包装,此生产工艺采用的是高速搅拌的方法,操作简单,清洗方便。

    1.4 检测结果(见表2)

环氧彩砂地坪涂料的制备

结果与讨论
    2.1 树脂的选择
   
环氧彩砂地坪涂料涂装后为了使彩砂的色彩能充分表现出来,增加质感和美感,以保证地坪的优异性能和环保要求,所以应该采用透明无溶剂的、低黏度的环氧树脂。在混合彩色石英砂时,低黏度的环氧树脂和彩砂更容易混合均匀,使树脂砂浆不互相黏合而易于涂装,因此环氧树脂必须是低黏度的。低黏度的环氧树脂在涂料成膜过程中可以使彩砂更容易沉淀到涂膜下层,且消泡和流平效果较好,所以根据这些特性最终选用了E-51E-51树脂是双酚A型的液态环氧树脂,该树脂分子里有极性高且不容易水解的脂肪族羟基键和醚键,因此在潮湿状态对混凝土底材有较高的附着力,并且耐化学品的性能也高。双酚A型环氧树脂有着刚性的苯核和柔性的烃链交替排列的结构,从而使得涂膜有着较好的物理机械性能。所以选择双酚A型环氧树脂E-51名副其实,所得的涂膜具有高的黏接力、较强的机械强度、耐化学腐蚀性和良好的电绝缘性。

    2.2 活性稀释剂的选择
   
使用活性稀释剂对于降低黏度是一种很有效的办法,活性稀释剂是黏度很低的一种无色透明的液体[4-10],它能够降低涂料的黏度并能起到稀释的效果。活性稀释剂的组成中含有环氧的官能团,该官能团能与胺类固化剂反应成为涂膜的组分,因而在彩砂地坪涂料中加入适量的环氧活性稀释剂,既能降低涂料的黏度,又不会增加涂料的挥发性有机物(VOC)含量。国外的环氧活性稀释剂一般采用C12C14的缩水甘油醚、丙烯酸酯缩水甘油醚,能提供较好的镜面效果。而目前大多数国内厂家采用BGE等缩水甘油醚,所以试验选用的是501A丁基缩水甘油醚。501A丁基缩水甘油醚的黏度较低,与E-51环氧树脂的稀释效果和混溶性好。

    2.3 助剂的选择
   
环氧彩砂地坪对于涂膜的要求很高,彩砂地坪主要以厚涂型为主,要求涂膜有很好的流平性能,同时要求涂膜中的气泡迅速排出且涂膜表面不留下凹坑、缩孔或是针孔等缺陷,所以助剂的选择及用量是极为关键的因素。

    2.3.1润湿分散剂
   
为了使彩砂地坪涂料对底材的润湿性好,需加入与环氧体系相容性极好的润湿分散剂。若分散剂选择不当或者分散剂用量过少,分散体系不稳定。当环氧地坪涂料中的分散剂过多时,多余的分散剂导致涂料表面张力严重下降,并使分散体系不稳定,导致地坪涂膜的表观效果不好、光泽度低,并使地坪的机械性能下降。当环氧地坪涂料中的分散剂过少时,又起不到对底材的润湿性,经过试验最终选择加入高分子聚合物类润湿分散剂BYK-142,其用量为0.3%1.0%(质量分数)

    2.3.2 消泡剂
   
环氧彩砂地坪在施工过程中要加入一定配比的彩色石英砂,经过搅拌,分散时常常会带入一定量的空气,由于环氧彩砂地坪涂料是厚涂型,气泡不易逸出,因此需要在涂料中加入一定量的消泡剂来消除由于空气的带入而引起的这种气泡。经过试验选择了毕克的消泡剂BYK-066N,加入后起到了很好的消泡效果,施工后的表观效果佳,表面平整光滑。

    2.3.3 流平剂
   
环氧彩砂地坪涂料中如果涂料的流平性不好,则涂膜表面不均一,出现明显的刮痕,干燥过程中还容易出现缩孔、针孔等弊病,损害其保护和美观性能。所以涂料的流平性是一个很重要的性能指标。改善流平性通常通过改善流平剂降低涂料与基材之间的表面张力,使涂料与基材具有更好的润湿性,并在涂膜的表面形成单分子层,提供均一的表面张力,从而改善涂料的流平性能。常用的流平剂有3类:聚合物流平剂、有机硅类和氟碳化合物类流平剂。试验选择了有机硅类流平剂BYK-320,加入量为0.3%1.0%(质量分数),流平剂的使用使得形成的涂膜表观平整、光滑和均匀。

    2.4 彩砂的选择
   
环氧彩砂地坪涂料中的彩砂是指彩色石英砂,可赋予地坪丰富多彩的图案。环氧彩砂地坪涂料以前是使用人工染色的彩砂和环氧树脂组成的无缝一体装饰地坪。由于染色彩砂色调呆板,极易变色,耐热耐晒性差,有时受压也会出现内部变色,与不受压的地方有明显分界,把彩砂放至太阳下曝晒,可明显看见与未晒彩砂之间存在色差;染色彩砂在大面积铺砂施工中接痕严重,要求施工速度快,不能停工休息;染色彩砂因包裹一层树脂较脆,耐压性不佳,所以环氧彩砂地坪涂料中不再使用染色彩砂而是用天然彩砂。天然彩砂[1]是使用天然的大理石、花岗石等砂粒,色彩自然,永不变色,抗压性好,施工接近于天然石材的效果,而且砂的成本低于染色彩砂。高品质彩色天然石英砂,其色泽、颗粒圆度、粒度配比及耐化学性好,质量稳定可靠。圆形或球形颗粒状的石英砂,在施工过程中颗粒间自由滑动,从而使砂粒能够尽量最紧密堆积,使环氧彩砂层充分密实,可以节省面层的树脂用量,降低成本,并且保证地坪优异的抗压性和耐磨性。所以采用粒度范围为0.33 mm的圆形或球形的彩色石英砂。

    2.5 固化剂的选择
   
固化剂的选择应该是含有抗水斑与抗白化的成分,一般选用两种或两种以上的固化剂进行复配,目的是为了让涂膜外观达到所需要的镜面效果,一般是选用固化速度相对较快的与较慢的固化剂复配,以便达到适中的固化速度。选择了聚醚胺改性的固化剂和脂环胺改性的固化剂进行试验。聚醚胺改性的固化剂,低温情况下固化速度相对慢,聚醚胺容易吸潮,耐水性不好,尤其做地面相对潮湿,吸潮后对涂膜的性能有影响。聚醚胺比较软,弹性好,但地坪涂料对耐磨性较柔韧性有更高的要求。所以最终选择了复配的改性脂环胺固化剂。

 彩砂地坪涂料效果
    试验制备的彩砂地坪涂料铺设后的效果如图1所示。


 

4 ·结语
    试验制备的环氧彩砂地坪涂料是一种高固体分、无溶剂对环境友好,同时具有高装饰性能的一种新型地坪涂料。所采用的活性稀释剂501A由于分子内含醚键和环氧基,能与环氧树脂无限混溶,稀释环氧树脂效果好,固化时参与固化反应,形成均一体系,所以也不会给环境造成污染,且活性稀释剂501A本身黏度极低,所以是最常用的环氧树脂活性稀释剂。由于该稀释剂能与固化剂反应,因而使用时需相应增加固化剂用量。生产采用的是高速搅拌的方法,此方法生产方便,生产速度快捷,节约了台时。

参考文献
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