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多功能水性环氧自流平地坪涂料的配方设计

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0 前言
随着人们环保意识的不断增强以及工业生产技术的发展,现代工业生产对地坪涂料的要求也越来越高,如无尘地坪、防静电地坪、耐磨地坪、重防腐地坪等等。此类地坪涂料性能优良,但都或多或少存在着某些缺陷,如含有挥发性有机溶剂,对人体和环境存在不同程度的危害;另外,由于传统的溶剂型和无溶剂型涂料涂膜非常致密、透气性极差,当应用于未作防水处理的基面时,容易出现涂膜鼓泡、剥离脱落等现象。
现有水性环氧地坪与传统溶剂型和无溶剂型地坪涂料相比具有以下优点:(1)不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低,无环境污染,满足当前环境保护的要求;(2)良好的透气性,解决了传统溶剂型和无溶剂型地坪涂料易出现的涂膜鼓泡、剥离脱落等问题。但是在一些经常受到各种油类侵蚀渗漏的机床、仪器仪表、机械制造以及汽车修理厂等工业车间地面,油污很难彻底清除。由于水油不相溶,普通的水性环氧地坪涂料对此类地面润湿效果不佳,附着力差,很容易造成剥离脱落。同时这类场所地面机械磨损厉害,对地坪涂层的耐磨性有较高的要求。因此开发一款具有耐油污、耐磨、透气、环保,同时附着力好的多功能水性环氧自流平地坪涂料迫在眉睫。
 
1 试验原理
本文在普通水性环氧自流平地坪涂料的基础上,通过添加合适及适量的高沸点溶剂、纳米氧化铝和乳化剂,使其具有优异的耐油污涂装、耐磨性能。原理:当基材表面覆盖涂层后,干燥固化前,涂层中的乳化剂将基材表面没有处理干净的油液进行乳化,形成乳状液,在涂层干燥过程中,随着水分的挥发,乳状液从涂层与基材接触界面向涂层下表面转移。同时没有了油液的阻隔,环氧树脂也会向下与基材表面接触,从而与基材牢牢黏合在一起。随着干燥固化的进行,涂层中的水分越来越少,而高沸点溶剂则由于极低的挥发速率将会在涂层里存留很长一段时间;当乳状液进入到涂层下表面后,高沸点溶剂将溶解乳状液,并随着干燥的进行将其带到涂层内部。当涂膜完全干燥以后会在涂膜中存留较多开放的微孔,使涂膜具有透气性。当渗入到基材内部的油分子向上挥发的时候,可以通过涂膜中的微孔挥发到空气中,不会对涂膜与基材之间的黏结造成影响,从而解决了普通水性环氧地坪涂料对有油污基材润湿难、附着力差的问题;同时纳米氧化铝的加入,给涂层提供了优异的耐磨性和硬度。
 
2 试验与测试
2.1 普通水性环氧自流平地坪涂料配方
普通水性环氧自流平地坪涂料配方如表1所示。
表1 普通水性环氧自流平地坪涂料配方
普通水性环氧自流平地坪涂料配方
配方配比为:m(甲组分)∶m(乙组分)∶m(丙组分)=1∶1∶0.5。
2.2 添加纳米氧化铝对涂膜耐磨性影响
在此配方基础上,我们通过将甲组分中的颜填料部分替换为纳米氧化铝来提高其耐磨性能,系列试验结果如表2所示。
添加纳米氧化铝对涂膜耐磨性影响
从上述试验结果可以看出,纳米氧化铝的加入对提高耐磨性能有非常明显的效果,纳米氧化铝添加量越高耐磨性就越好,但当纳米氧化铝含量超过7%后对耐磨性提高则不是很明显。所以,从经济和性能两个方面考虑,我们认为7%为比较合理的添加量。
2.3 添加高沸点溶剂和乳化剂对涂膜耐油污涂装性能影响
在确定纳米氧化铝含量的基础上,将甲组分中的活性稀释剂替换为高沸点溶剂,并在乙组分中添加与甲组分中高沸点溶剂相同质量分数的乳化剂,以此来提高其耐油污涂装性能。
耐油污涂装性能的测试方法为:在符合JC/T412.2—2006《纤维水泥平板 第2部分:温石棉纤维水泥平板》中6.3和6.4规定的高密度Ⅳ级300mm×200 mm×40 mm的温石棉水泥板上刷涂油污(柴油和使用过的机油以2∶1混合,加入适量粉尘),单位面积刷油量分别为0 g/m2、50 g/m2、100 g/m2、200g/m2、300 g/m2、400 g/m2、500 g/m2、600 g/m2、700 g/m2、800 g/m2、900 g/m2、1 000 g/m2、1 100 g/m2、1 200g/m2、1 300 g/m2进行系列试验。
当油液充分浸润水泥板后,分别将多功能水性环氧自流平地坪涂料和普通水性环氧自流平地坪涂料涂覆在水泥板表面,膜厚约2 mm,养护7 d后,用数显液压型附着力测试仪(型号F108-2A)测试涂层与水泥板之间的附着力。试验结果如表3所示。
添加高沸点溶剂和乳化剂对涂膜耐油污涂装性能影响
从上述试验结果可以看出,高沸点溶剂和乳化剂的加入对提高耐油污涂装性能有非常明显的效果,它能够使涂料在含油污较多的底材上涂装并且仍具有优良的附着力。对施工固化后的涂膜切面进行对比,发现添加了高沸点溶剂和乳化剂的多功能水性环氧自流平地坪涂料的涂膜内部有油污迁移进去,颜色受油污颜色影响变得褐黄,而普通水性环氧地坪涂料油污则全部聚集在涂膜与底材的接触面上,涂膜内部没有油污出现。对于乳化剂和高沸点溶剂的添加量,在一定范围内,添加越多对耐油污性能的提高越明显,在实际应用中,可根据涂料的黏度、贮存稳定性以及底材油污含量情况来确定。
2.4 多功能水性环氧自流平地坪涂料配方
通过大量的试验研究,研制出了多功能水性环氧自流平地坪涂料,其配方见表4。
多功能水性环氧自流平地坪涂料配方
配方配比为:m(甲组分)∶m(乙组分)∶m(丙组分)=1∶1∶0.5。
 
3 结语
多功能水性环氧自流平地坪涂料耐磨性能和耐油污涂装性能都远远高于普通水性环氧自流平地坪涂料。拥有与传统无溶剂体系同等卓越的性能,同时还具有以下优点:不含有机溶剂或挥发性有机化合物含量较低,无环境污染,满足当前环境保护的要求;良好的硬度、耐水以及耐化学腐蚀性能;优异的耐磨及耐油污涂装性能;良好的透气性及湿面涂装性能,解决了传统溶剂型和无溶剂型地坪涂料易出现的涂膜鼓泡、剥离脱落等问题。可广泛应用于各种对环境保护和机械性能要求较高的地面,具有良好的市场前景。
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