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环氧炭黑色浆在环氧地坪涂料中的应用

日期:2015-05-16

摘要:以环氧树脂、活性稀释剂、分散剂、炭黑制备环氧炭黑色浆。通过指研、施工的方式测试环氧炭黑色浆在溶剂型环氧地坪涂料及无溶剂环氧地坪涂中的应用性能,测试结果表明环氧炭黑色浆加入两种类型的环氧地坪涂料中指研色差ΔE0.5,施工无浮色发花现象,可应用于溶剂型环氧地坪涂料及无溶剂环氧地坪涂中。

地坪涂料是工业涂料的重要组成部分。环氧地坪是地坪涂料中应用最广的一种,是一种高强度、耐磨损、美观的地板,具有无接缝,质地坚实,耐化学品性佳,防腐,防水,防尘,保养方便,维护费用低廉等优点。环氧地坪开始是用于功能性地坪:如防腐,耐磨,防滑,发展到通用的普通工业地坪;除了具有功能性的要求,还具有装饰性的效果。由于其价格低廉、性能优异,环氧地坪已成为我国发展速度最快的产业之一,并得到了广泛的应用。自1986年广州秀珀化工有限公司首次从国外引进地坪涂料以来,国内出现了一大批环氧地坪涂料的公司,如装和技研、上海阳森、上海灿达、广州汤普、深圳景江、江苏兰陵等。另外,一些国外知名品牌大公司在中国也开设了环氧地坪项目,如SIKAPPGBASFNIPPON等。

在环氧地坪涂料中,色彩主要靠颜料提供,颜料加入环氧地坪涂料的方式有两种:第一种,颜料粉直接加入涂料中,然后进行分散、研磨;第二种,颜料以颜料浆的方式添加到涂料中。第一种方式可以预先制备不同颜色的单色色漆,需要复合颜色时,只需将不同单色色漆按照一定的比例调配即可,但研磨成本较高,库存压力较大;第二种方式制备不同颜色的高浓度颜料浆,颜料粉集中研磨,研磨成本低,而且库存压力小,调色时只需将颜料浆按照一定比例加入环氧地坪基料中即可,但颜料浆加入到基料中容易出现絮凝、相容性不好问题。世名科技股份有限公司针对这些问题,开发了一套环氧地坪涂料用环氧色浆,加入到环氧地坪涂料中相容性好,施工不浮色发花。在PPG溶剂型环氧地坪涂料SSL 442.40PPG自流平环氧地坪涂料SVI 1500、立邦ZF-T-910自流平CB base、装和技研自流平环氧地坪SEC-EF系列、灿达溶剂型环氧地坪等环氧地坪涂料中测试,均有良好的相容性,施工结果表明颜色均一,无发花、浮色等不良现象。

1 环氧地坪涂料的分类

环氧地坪涂料分可分为:溶剂型环氧地坪涂料、无溶剂(少溶剂)型环氧地坪涂料和水性环氧地坪涂料三大类。目前,溶剂型环氧地坪涂料仍占据主要市场,但其含有二甲苯、醇或酯类有机溶剂,在生产、施工、成膜的过程中会排放出大量的VOC,对周围环境和人体健康造成很大危害。随着人们环保意识的增强,以及国标GB/T 22374-2008《地坪涂装材料》的实施,环氧地坪涂料对VOC限量的要求越来越高,未来将是无溶剂型环氧地坪涂料和水性环氧地坪涂料的市场。

常见的水性环氧地坪涂料又可分为两种:一种是以环氧树脂分散体或乳液与水性胺固化剂配用的体系,另一种是以相对分子量低的液体环氧树脂与水性胺固化剂配用的体系。第一种环氧树脂与固化剂均可以溶于水或分散在水中,使用方便,但价格偏高,消费者往往难以承受,而且环氧树脂乳液中含有较多的亲水链段或乳化剂,对最终涂膜的耐水性有一定影响。第二种环氧树脂自身不能溶于水,也不能分散在水中,在施工时,将环氧树脂加入水性胺固化剂中,高速分散进行乳化,因此施工现场需要高速分散设备,使用不方便,但相对成本较低。

虽然水性环氧地坪涂料满足低VOC的要求,但成本偏高,市场占有率不高。相比之下,无溶剂型环氧地坪涂料不仅具有低VOC值,甚至比水性环氧地坪涂料具有更低的VOC值,而且价格也在消费者的接受范围之内。因此,无溶剂环氧地坪涂料在地坪涂料市场占有一席之地。

 

2 环氧色浆的组成及基础参数

几乎所有环氧地坪涂料都是双组分涂料,其中A组分主要由环氧树脂、稀释剂、颜填料及助剂组成,B组分为固化剂,主要成分为胺固化剂、促进剂、少量的环氧树脂和溶剂。

为了提高环氧色浆与环氧地坪涂料的相容性,以及降低环氧色浆的加入对环氧地坪涂料性能的影响,环氧色浆尽量选用与环氧地坪涂料相同的原料,主要组成有环氧树脂、稀释剂、分散剂以及颜料粉。

2.1 环氧树脂

环氧树脂与胺固化剂是环氧地坪的主要成膜物质,决定了环氧地坪的主要性能。环氧树脂一般可分为缩水甘油和非缩水甘油两大类。缩水甘油类又包含缩水甘醚、缩水甘油酯和缩水甘油胺三大类。其中,缩水甘油醚类环氧树脂,包括双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂和线形酚醛环氧树脂等品种,而双酚A型环氧树脂是应用最为广泛的树脂品种之一,其总产量约占环氧树脂总量的85%以上。非缩水甘油类环氧树脂又可分为脂环族环氧树脂和环氧化烯烃类,此外,还有混合型环氧树脂,即分子结构中同时具有两种不同类型环氧基的化合物。

根据地坪涂料不同的施工要求及使用要求,选择不同类型的环氧树脂。其中性价比较优良的双酚A型环氧树脂是普通环氧地坪涂料常用的原料。双酚F型环氧树脂黏度比较低,耐热性比较差,但耐腐蚀性能较好,在配制无溶剂环氧地坪涂料时,常常和双酚A型环氧树脂混合使用,但由于价格较高,目前使用量比较少。其他类型的环氧树脂具有一定的特殊性能,应用于一些特定的场合。

分子质量较高的固态环氧树脂(E-20E-12E-03E-06),主要用于溶剂型地坪涂料,其分子中由于含有较多羟基,所以可以采用聚氨酯预聚物固化成膜,也可采用胺类固化剂与环氧基开环加成固化成膜。而在无溶剂环氧地坪涂料配方中,一般采用分子质量较低的液态环氧树脂,常用的有E-44E-42E-51E-54等树脂。

环氧色浆要求有一定的流动性,所以选用的环氧树脂的黏度不能太高,我们选择性价比高且粘度低的E-51作为环氧色浆主体树脂。

2.2 稀释剂

环氧树脂黏度很高,不易施工,常需要加入稀释剂以降低黏度。稀释剂有两种,一种是非活性稀释剂,另一种是活性稀释剂。加入非活性稀释剂,仅是物理混合降低黏度,在树脂固化时,会从漆膜中逸出从而增加树漆膜的收缩率,降低粘结力和机械强度,当漆膜较厚时,内部稀释剂不能完全释放就会产生气孔,因此非活性稀释剂常用在溶剂型环氧地坪涂料中,在无溶剂型环氧地坪涂料中几乎不用或极少量地添加。活性稀释剂一般含有一个或两个以上环氧基,它们可与固化剂反应,成为环氧树脂固化交联网络结构的一部分,不会对环境造成污染。在无溶剂环氧地坪涂料中使用的就是活性稀释剂,另外在水性环氧地坪涂料中也会使用活性稀释剂调节环氧树脂的黏度。

多数活性稀释剂为缩水甘油醚,分为单环氧活性稀释剂和双环氧活性稀释剂。单环氧活性稀释剂每个分子上只含有一个环氧基团,与固化剂反应只能形成端链或支链结构,不能形成三维网络结构,因此影响漆膜的硬度、耐性,同时对漆膜也有一定的增韧作用。双环氧活性稀释剂对漆膜性能的影响就会小很多。常见的单环氧活性稀释剂有AGE (C12~C14烷基缩水甘油醚)BGE (正丁基缩水甘油醚),在25℃时,BGE黏度最小,但是BGE有刺激性气味,毒性大,所以AGE成为最常见的环氧活性稀释剂。双环氧活性稀释剂有乙二醇双缩水甘油醚、丁二醇双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚等,由于降黏效果不及单环氧活性稀释剂且成本较高,在环氧地坪涂料中应用不多。

环氧色浆必须能够在溶剂型环氧地坪涂料及无溶剂型环氧地坪涂料中通用,所以稀释剂只能选用活性稀释剂。AGE由于气味小、毒性低、稀释能力强,所有很适合用来调整环氧色浆的黏度。

2.3 分散剂

由于环氧树脂含有羟基及环氧基团,这些都是活性基团,凡是能够与这些基团反应的分散剂都不能应用于环氧色浆。这只是分散剂选用的最基本的条件,除此之外,还需满足以下条件:

a) 能够很好的润湿分散颜料,保证颜料粉研磨细度≤20μm

b) 保证色浆有良好的状态,如流动性;

c) 保证色浆有良好的储存稳定性,常温放置3个月或50℃储存7天后,不能有沉底、结皮、分液、返粗等不良现象;

d) 保证色浆加入到环氧地坪涂料中不能出现絮凝等相容性不佳的现象,还要保证环氧地坪涂料施工时不发生浮色发花等弊病。

只有满足这些条件的分散剂才能制备性能优异的环氧色浆。常用的助剂厂家有BYKEFKAClariant、华夏助剂等。

2.4 颜料粉

环氧地坪涂料中常用的有钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、氧化铬绿和铬黄等无机颜料,一些有机颜料如酞菁蓝、酞菁绿等,虽容易出现浮色、发花等现象,但由于色彩鲜艳、着色力强、耐光耐候性好,所以在地坪涂料中也得到广泛应用。像氧化铬绿和铬黄等无机颜料虽然有优异的抗浮色发花性能,但含有重金属,不满足环保要求,我们避开这些颜料,选择的颜料粉有无机颜料:钛白、氧化铁红、氧化铁黄;有机颜料:炭黑、萘酚红F3RK、永固黄5GX、永固黄HR、酞菁蓝BGS、酞菁绿G。采用这些有机颜料代替无机颜料,通过分散剂的筛选,配方的优化,制备出来的色浆同样具有优异的抗浮色发花性能。在环氧地坪涂料中,以浅色为主,所以大部分颜色的调色配方中都含有钛白。炭黑是相对比较难分散的颜料,在环氧地坪涂料中应用最容易出现浮色、发花等现象,故我们选用炭黑色浆作为实验对象,向大家介绍环氧色浆在地坪涂料中的应用。

2.5 环氧色浆的基础参数

使用以上原料,制备出来的色浆必须满足以下基本条件:

a) 容器中状态:有流动性、搅拌后均匀无硬块、无分液、无沉底等不良现象。参照HG/T3829-2006《环氧地坪》;

b) 细度:

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