水性环氧地坪涂料的研究
钟 鑫，牛潼凤，胡文峰
摘要：通过液态环氧树脂与水性固化剂以及颜填料等复配，制备了性能优异的水性环氧地坪涂料，解决了湿面施工与鼓泡等问题，并对环氧树脂、活性稀释剂、固化剂、颜填料和助剂的选择及施工工艺对涂料性能和应用的影响进行了探讨。
关键词：水性环氧； 地坪涂料； 水性涂料； 涂料； 施工工艺
中图分类号：TU56+1.63 文献标识码：B 文章编号：1004-1672(2008)06-0013-02

环氧地坪涂料是现代工业较理想的长效地坪涂料品种。常用的环氧树脂涂料在制作和使用过程中需用大量的有机溶剂，不但价格贵，而且易挥发，对环境污染大。水性环氧地坪涂料具有低VOC含量、较小的气味、使用安全环保等优点，具有优异的透气性能以及与混凝土良好的相容性，近年来得到了快速发展。
1 实验部分
1.1 水性环氧地坪涂料的基本配方及制备工艺水性环氧地坪涂料由A、B两组分组成。A组分是色漆组分，它是由水性环氧固化剂、水、颜填料以及助剂等组成，B组分为液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物。A组分基本配方如下：
水性固化剂： 1 8 . 0 % ~ 3 0 . 0 % ；水：15.0%~25.0%；颜填料：35.0%~60.0%；润湿分散剂：0.2%~0.8%；消泡剂：0.3%~1.0%；流平剂：0.15%~0.5%；抗划伤助剂：1.0%~4.0%；增稠剂：0.2%~1.0%；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：在洁净的缸中加入部分水、助剂、颜填料预混合，然后加入水性环氧固化剂。剩余水搅拌均匀后，经砂磨机研磨分散至细度合乎要求。在搅拌状态下，加入配方中剩余的水性环氧固化剂、色浆及助剂，搅匀，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包装即可。
1.2 水性环氧地坪涂料的技术性能指标
根据涂料的使用要求，调整A组分配方中水性环氧固化剂和颜填料的含量，可以按要求制成底漆和面漆。A、B两组分的配比(按B组分包含的环氧基团的物质的量与A组分包含的氨基活泼氢的物质的量之比计)为：B组分∶A组分=(1.0~1.2)∶1。使环氧树脂适度过量，以提高漆膜的耐水性和耐腐蚀性。其主要技术性能指标如下：
容器中的状态：搅拌混合后呈均匀状态；表干：≤3 h；实干：≤24 h；附着力：≤1级；铅笔硬度：≥H；耐冲击性：50 kg•cm；耐磨性(750 g，500r/min)：≤0.02 g；耐洗刷性：≥10000次；耐10%NaOH：30 d无变化；耐10% HCl：10 d无变化。
1.3 水性环氧地坪涂料的施工工艺
施工底漆前，需将地面水泥砂浆剔凿并清扫干净，地面如有油脂类杂质，须用溶剂擦拭干净以免附着不良；原水泥地面要求坚固、密实、平整、不起砂，地面如有空鼓、脱皮、起砂、裂痕等，必须按要求处理后方可施工；如果为水磨石、地板砖等光滑地面，须先打磨成粗糙面；基面应平整，最好要求2 mm靠尺不大于3 mm，基面应无积水或无明显渗漏；施工时现场相对湿度应低于95%，并无明显“返潮”现象；环境温度应在12℃以上，以免固化温度过低，使涂膜性能下降。
施工工序一般为：基面处理 → 底漆 → 中涂(砂浆层) → 腻子 → 面漆 → (罩光清漆)砂浆层和罩光清漆可根据实际使用情况选用。
水性环氧底漆主要用来补强基础，稳固基面残留的尘粒，增加基面涂层间的附着力，对基面残留的碱起一定的封闭作用。中涂施工比较关键，是针对基层不平整或有细微孔洞、裂缝等缺陷的基层近14一步的处理。在已配好的水性环氧涂料(中涂)中加入石英砂和石英粉配成水性环氧砂浆，充分混合搅拌均匀，用镘刀将其均匀涂布成一定厚度的平整密实层。中涂后用磨光机、砂纸将地坪打磨，并用水性环氧涂料(中涂)与石英粉配成的腻子依实际需要施工数道，要求达到平整无孔洞，无批刀印及砂磨印为准，为面涂提供良好表面。砂浆层和腻子层一方面可以找平基面，对基面实行进一步加工；另一方面可以增加漆膜厚度，提高承载能力、防腐性能与涂膜使用期限。将面漆配制好，混合均匀后，用辊涂、刷涂或镘涂方式施工，操作者应穿钉鞋进入修补缺陷，再用消泡棍筒进行消泡，以获得平整均匀的表面涂层。水性环氧地坪面漆已经具有良好的性能，一般不需要再涂布罩光清漆。施工现场双组分混合时应充分搅匀，固化剂乳化液态环氧树脂需要提供足够高的剪切力，以使环氧树脂能乳化成较小的颗粒，最好使用手提式电动搅拌机在400~800 r/min速度下搅拌漆料数分钟。施工时要特别掌握好漆料的使用时间，可根据漆料的适用期和现场施工人员数量合理调配漆料，以免漆料一次调配过多，超过使用时间而造成浪费。施工底漆、面漆、清漆时可以采用辊或刷涂。施工腻子时采用刮刀刮涂，砂浆层的施工可根据实际情况采用刮涂或镘涂。
2 分析与讨论
2.1 成膜物质环氧树脂的选择
试验用环氧树脂选用市场上易得的液态环氧树脂E-51，因E-51环氧树脂分子链较短，与固化剂有较高的有效交联密度，能形成耐腐蚀性优良的涂膜。另外，环氧树脂分子中的脂肪族羟基具有一定的亲水性，这种羟基有利于水分子在涂膜内积聚或穿过，使涂膜的防水性下降。E-51环氧树脂分子链中羟基含量很少，形成的涂膜中羟基含量必然也很少，这样从环氧树脂的选择上提高了涂膜的耐腐蚀性和耐水性。
2.2 活性稀释剂对涂料性能的影响
活性稀释剂是黏度较低的含环氧官能团的相对分子质量低的化合物，既能降低环氧树脂的黏度，提高了施工时固化剂组分与环氧树脂组分的易混匀性，使固化剂对环氧树脂的乳化功能更容易发挥，而且活性稀释剂与固化剂混合后又能直接参与与固化剂的反应，不产生VOC。我们选用了分子链较长的双官能活性稀释剂，用量为环氧树脂质量的10%~15%左右，在涂膜的有效交联密度变化不大的情况下使涂膜的柔韧性得到改善。
2.3 水性固化剂对涂料性能的影响
水性环氧固化剂是决定水性环氧地坪涂料最终性能的关键组分之一。作为水性环氧树脂的固化剂，应能够较好地溶解或分散在水中，而且在水中能够稳定存在，与环氧树脂要有良好的相容性。选用了一种水溶性聚酰胺加成物作为本体系的固化剂，该固化剂对基面的润湿性良好，能排开水固化，即使在较湿的基面也有很好的固化性能，解决了油性环氧涂料湿面施工困难的问题。
2.4 颜填料对涂料性能的影响
为了使漆膜具有一定的遮盖率，颜料的折射率与成膜物质的折射率绝对差值应该较大，一般高分子的折射率为1.55左右，所以加入折射率极高(折射率为2.74)且化学惰性强的着色颜料——金红石型钛白粉，根据不同颜色来决定其用量占色漆质量的分数。为了保证水性地坪涂料良好的透气性，其颜基比较高，研制的漆膜的致密程度没有同类油性产品高。漆膜表面没有足够厚的致密树脂，难以抵挡化学药品的腐蚀，因此，为了提高产品的耐化学性能，则需选择耐化学品性能良好、耐磨、硬度高、吸油量低的颜填料，如石英粉、硫酸钡等。另外，适量的滑石粉的加入，不但可以降低漆膜开裂的可能性，而且可以增强漆料的贮存稳定性。其他含钙的填料由于耐酸性不佳不宜采用。
2.5 助剂的选用
所选的分散剂为高分子聚合物型，其适中的亲水亲油平衡值使之与该双组分体系具有较好的相容性，有效地控制浮色，并能很好地使颜填料稳定地分散在体系中，从而提高了产品的贮存稳定性。
在使用过程中，为了使水性地坪涂料具有合适的黏度，改善其施工性能、触变性能、颜填料的分散及涂料系统的稳定性，往往需要增稠剂。综合各种类型增稠剂的特点、性能，亦结合生产工艺的实际情况，选用有机膨润土类增稠剂来解决水性环氧防腐涂料的增稠问题。使防腐涂料的施工性、稳定性等综合性能得到明显的改善。
消泡剂是水性环氧防腐涂料中必须使用的助剂，为了使之在双组分混合以后还能有良好的相容性，选取了水油两用的非硅型消泡剂。
收稿日期：2008-06-16
作者简介：钟鑫，工程师；地址：（450015）河南省郑州市京