水性环氧地坪涂料的配方设计及施工

1、水性环氧地坪涂料的配方设计及施工施雪珍，施生君，陈铤（上海绿嘉水性涂料有限公司）摘要：简述了水性环氧地坪涂料的特点，重点讨论了水性环氧地坪涂料的配方设汁及英主要成分对涂膜 性能的影响，并给出了水性环氧地坪涂料的配方实例及性能，在这基础上简要介绍了水性环氧地坪涂料的施 工工艺。关键词：水性环氧地坪涂料；配方设计；施工工艺Formulation design and construction of waterborne epoxy floor coatingShi Xuezhen, Shiwet, Chen Ting（Shanghai Greenguard Waterborne Coatings

2、Co. z Ltd.）Abstract: This paper briefly in troduced the features of waterbor ne epoxy floor coati ng. Then the key factors in the formulati on design, and the effects of the main compone nts on the coating performs nee were discussed. A formulation example and its property were brought forward, foll

3、owed by the construction technologyKey words: Waterborne epoxy floori ng coati ng; formulati on desig n; constructio n technology1前言环氧树脂涂料具有硬度高、耐磨性好、附着力高和耐化学药品性能优异等特点，广泛应用在工业地 坪涂装领域。近年来，随着人们环保意识的不断提髙，许多国家相继颁布了限制挥发性有机溶剂（VOC）的 环保法规，涂料的水性化、无溶剂化和高固体分化已成为涂料发展的必然趋势C我国的工业地坪涂料目前基本上是溶剂型和无溶剂型环氧地坪涂料，溶剂型环氧地坪涂料含

4、有较多 的有机溶剂，这些有机溶剂在涂料的生产和施工阶段排入大气，污染环境，同时危害人类健康；无溶剂型环一、水性木器漆施工的注栽审项氧地坪涂料含有少量的活性稀释剂，常用的活性稀释剂为丁基环氧丙基醸（有一上毒性），采用自流平施工 工艺，涂膜厚度为l-5mm,成本较髙且含有少量的挥发性有机溶剂。与普通的溶剂型环氧地坪涂料相比，水性环氧地坪涂料具有以下优势1：（1）以水作为分散介质，不含甲苯、二甲苯之类的挥发性有机溶剂，不会造成环境污染，没有失火的隐患，满足当前环保的要求，当 然也可加入少量的丙二醇甲瞇等无空气污染的醇瞇类溶剂来改善水性环氧涂料的成膜。（2）可在潮湿环境中 施工和固化，有合理的固化时间

5、，保证涂膜有较髙的交联密度。（3）对大多基材具有良好的附着力，即使是 潮湿的基材表面同样有良好的粘结性。（4）操作性能好，施工工具可用水直接淸洗，可以重复使用，涂料的 配制和施工操作安全方便。（5）固化后的涂膜光泽柔和，质感较好，并且具有较好的防腐性能和单向透气性。因此，随着环保法规和人们环保意识的增强，水性环氧地坪涂料将会得到广泛的应用，研究和开发 水性环氧工业地坪涂料具有很大的经济效益和社会效益。本文较为系统的讨论了水性环氧地坪涂料的配方设 计及英主要成分（环氧树脂、水性环氧固化剂、颜填料、助剂和共溶剂等）对涂膜性能的影响，并给岀了水 性环氧地坪涂料的配方实例及性能，在这基础上简要介绍了水

6、性环氧地坪涂料的施工工艺。2水性环氧地坪涂料的配方设计2.1环氧树脂环氧树脂类型对水性环氧地坪涂料的性能影响很大。由于双酚A型环氧树脂分子中含有极性髙而不 易水解的羟基和庭键，使其对混凝土等多种基材有良好的附着力，涂料固化时的体积收缩率低，耐化学药品 性能良好。并且双酚A型环氧树脂为刚性的苯环和柔性的醍键交替排布的结构，赋予涂膜较好的物理机械性 能，所以这类环氧树脂被广泛用于地坪涂料，而其他类型的环氧树脂如双酚F型和酚醛环氧树脂则应用的较 少。目前国内外环氧树脂的水性化技术主要分为乳化法和成盐法两大类1。乳化法指的是环氧树脂的直 接乳化、不用外加乳化剂的自乳化或水性环氧固化剂乳化，而成盐法1-

7、2则是将环氧树脂改性成富含酸或富 含碱的树脂，再用小分子量的碱或酸进行中和。对于用作水性环氧地坪涂料的环氧树脂乳液宜选用乳化法来 制备。（1）直接乳化法将环氧树脂和乳化剂混合，加热到合适的温度，在激烈的搅拌下缓慢加水完成相反转来制得水性环 氧树脂乳液。可采用的乳化剂有聚氧化乙烯烷基醍（HLB=10.816.5）和聚氧化烷基酯（HLB=9.016.5） 3,8一、水性木器漆施工的注栽审项当然也可合成专用的水性环氧乳化剂，本公司采用聚四氢咲喃（PTMEG合成水性环氧乳化剂，用该乳化剂 乳化形成的水性环氧树脂粒径较小，储存稳左性较好，并且加入固化剂固化后的涂膜耐化学药品性能和耐热 性也较好。（2）自

8、乳化环氧树脂在环氧树脂分子链中引入亲水性氧化乙烯链段或氧化丙烯链段，同时保证每个改性后的环氧树脂分 子上含有两个或多个环氧基，不用外加乳化剂即可自分散形成乳液4。本公司采用聚氧化乙烯和氧化丙烯的 嵌段共聚物与双酚A型环氧树脂和双酚A反应制得具有自乳化功能的髙分子量环氧树脂，反应过程中以三苯 基麟作为催化剂，改性后的环氧树脂很容易分散在水中，可预先制成水性环氧树脂乳液或在施工场合就地乳 化，且由于亲水链段包含在环氧树脂的分子链中，固化后涂膜的耐化学药品性能有所提高。（3）水性环氧固化剂乳化环氧树脂水性环氧固化剂乳化环氧树脂的原理是对多元胺进行改性，使英成为具有亲环氧树脂结构的水性环 氧固化剂，同

9、时该固化剂又作为阳离子型乳化剂完成对环氧树脂的乳化，用该方法制备的水性环氧树脂乳液 具有良好的稳左性，并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性，可以保证涂膜的耐化学药品性能良好1,4o用这三种方法制备的水性环氧树脂乳液均适用于水性环氧地坪涂料，用水性环氧固化剂乳化环氧树 脂法宜选用低粘度的液体环氧树脂，这样有利于固化剂的混合乳化；对于髙分子量环氧树脂则应该用宜接乳 化法或自乳化法制备，并且所用的髙分子量环氧树脂需过量40-60%才能保证涂膜的最终性能。2.2水性环氧固化剂水性环氧固化剂是决眾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

10、能够稳左存在，与环氧树脂要有良好的相容性。固化剂可直接 乳化环氧树脂或与水性环氧树脂乳液配成稳左的水性环氧树脂体系，同时体系的流变性能、适用期、固化条 件和涂膜性能也应满足地坪涂料使用的要求。酸肝遇水会分解，不适合作为水性环氧树脂的固化剂，并且水性环氧地坪涂料常用在室温固化的场 合，因而常用的水性环氧固化剂大多为多元胺或其改性产物，利用其分子中胺基上的活泼氢与环氧树脂分子 中的环氧基反应。多元胺常用的改性方法有以下三种：第一种是由多元胺与单脂肪酸反应制得的酰胺化的多 胺，第二种是由二聚酸与多元胺进行缩合而成的聚酰胺，第三种是由多元胺与环氧树脂加成得到的多胺-环氧一、水性木器漆施工的注栽审项密度

11、(25C) /g.cm-11.05-1.10稀释剂*水和丙二醇甲醸闪点/c100胺氢当量/g.eq-1290-295注：该水性环氧固化剂中含有少量的丙二醇甲聪以保证室温下成膜，尽管含有溶剂，但其闪点仍高于 lOOCe2.3颜填料水性环氧地坪涂料的着色宜选用那些耐化学药品性能和耐候性较好的无机颜料或英水性色浆。水性 环氧地坪涂料配制时填料的选择原则是采用低吸油量、细度适中、性能稳左的填料。当然，考虑到水性环氧 固化剂呈弱碱性，应避免采用酸性的颜填料。水性环氧地坪涂料是双组分涂料，颜填料既可加到环氧树脂组 分中，也可以加在水性环氧固化剂组分中。填料的用量（用颜基比来表示）对水性环氧地坪涂料的最终性

12、能影响很大，适量的加入不仅能降低 水性环氧地坪涂料的成本，缩短涂膜表干时间，还可以提高涂膜的机械强度、耐磨性、光泽和遮盖力，减少 涂料固化时的体积收缩，并赋予涂料良好的贮存稳左性；但过量加入则会增加水性涂料的粘度，导致涂料的 流平性变差，施工困难，涂膜的表而效果变差。2.4助剂对于水性环氧地坪涂料，颜填料既可在环氧树脂组分中分散，也可以在水性环氧固化剂组分或在两 个组分中同时分散。颜填料在环氧树脂组分中分散会受到环氧树脂粘度的限制，颜填料的用量不能加的太多, 分散效率较低，为避免产生浮色和发花现象，通常需加入分散剂来防止颜料的絮凝，从而克服因颜填料絮凝 引起的浮色和发花，但选用的分散剂应为汕水

13、两用型分散剂。因而我们建议配漆不在环氧树脂组分中进行， 而选择在水性环氧固化剂组分中进行，具有乳化环氧树脂功能的固化剂其分子中含有表而活性链段，能润湿 颜填料，有一左的润湿分散作用，可以不加分散剂就直接进行配漆。因为水的表而张力较高，对底材的润湿性较差，特别是有油脂残余的表而更难以润湿，这时应加入 润湿流平剂来提髙其润湿性，同时也改善了涂料的流平性。但在水性环氧固化剂组分中配漆会因为胺固化剂 的存在，降低了表而张力而容易存在夹带空气的问题，水性环氧地坪涂料的配制和施工也不可避免的会带入 空气，同时加入润湿流平剂之类的表而活性剂也很容易造成泡沫，因此，配漆时要加入抑泡剂和消泡剂，通一、水性木器漆

14、施工的注栽审项常在分散前加入抑泡剂来减少形成泡沫的可能，分散后再加入消泡剂来消除混入的气体，这样才能使水性环 氧地坪涂料在涂装时形成光滑平整的表而。此外，还可以加入增稠剂来调节固化剂色漆的粘度，使得两个组 分的粘度相差不大，便于混合乳化。2.5共溶剂双组分水性环氧涂料是一种乳液型涂料，两组分混合后，水性环氧固化剂分子首先和环氧树脂分散 相的表而接触发生固化反应，随着固化反应的进行，环氧树脂分散相的分子量和玻璃化温度逐渐提高，使得 固化剂分子向环氧树脂分散相粒子内部的扩散速度逐渐变慢，这就意味着环氧树脂分散相粒子内部进行的固 化反应较表面的少，内部交联密度也较低。同时随着固化反应的进行，环氧树脂

15、分散相粒子逐渐变硬，粒子 之间也很难相互作用而凝结成膜。共溶剂（又叫成膜助剂）通常是挥发很慢的溶剂，如各类醇讎、醇瞇醋酸酯和醇酯等，特别是那些 对环境不会产生污染的溶剂（如丙二醇甲陋等），加入后可使水性环氧地坪涂料的最低成膜温度逐渐降低， 有利于固化凝结成膜。同时共溶剂还能调仔涂料体系的粘度，改善水性环氧地坪涂料的流平性和最终涂膜的 外观。良好的共溶剂通常需满足以下条件：良好的水解稳立性：低的凝固点；适中的挥发率；髙效的凝结效 率。在一般情况下，共溶剂的添加量按基料的1-5%左右考虑，在温度较低的季节施工，共溶剂的加入量可适 当增加以得到更好的涂膜效果。2.6环氧基与胺氢当量比研究发现环氧树脂

16、和水性环氧固化剂的使用比例（用环氧基与胺氢当量比来表示）对水性环氧地坪 涂料的性能有很大的影响1,水性环氧地坪涂料的性能可通过调肖当量比来改变，一般当量比可作百分之二 十的增减，表2总结了环氧基与胺氢当量比对水性环氧地坪涂料性能的影响。具体的当量比因应用场合不同 而异，环氧基过疑可使水性环氧地坪涂料的适用期延长，涂膜的耐水性、耐化学药品性能以及耐湿性等性能 有所提高：而胺氢过量又可加快涂膜的固化，涂膜的光泽度、附着力、耐磨性和耐溶剂性也相应改善。表2环氧基与胺氢当量比对水性环氧地坪涂料性能的影响胺氢过量环氧基过量光泽度好耐腐蚀性好固化快适用期长附着力强耐水性好8一.水性木器滦姦工的注栽审项耐磨

17、性好耐碱性好耐溶剂性好耐湿性好耐污性好耐酸性好3水性环氧地坪涂料的配方实例和性能该水性环氧地坪涂料由低分子量液体环氧树脂（组分一）和水性环氧固化剂色漆（组分二）组成， 采用水性环氧固化剂色漆来乳化低分子量液体环氧树脂，配漆则选择在固化剂组分中进行，这一点与常规的 溶剂型环氧地坪涂料的配制不同（在环氧树脂溶液组分中配制）。水性环氧地坪涂料参考配方如下:原料名称质量,g组分一环氧树脂DDR33190-95共溶剂1-5组分二水性环氧固化剂GCAO120-25水40-50抑泡剂0.1钛白粉5-10颜填料145-175水性环氧固化剂GCAO1115-125增稠剂1-2消泡剂0.3-0.5水性环氧地坪涂料

18、的配制工艺为（1）将水性环氧固化剂GCA01.水和少量抑泡剂加到料筒中，搅拌直至水性环氧固化剂GCA01溶解均匀:（2）在中速下加入钛白粉和齐种颜填料，先髙速分散lOmin.然后进行砂磨，直到细度小于50um为止；（3）过滤后在中速下缓慢加入水性环氧固化剂GCAO1,加完后再搅拌15min；（4）用增稠剂调右色漆粘度，并在低速下加入消泡剂，搅拌5min后进行包装。表3为水性环氧固化剂GCA01和环氧树脂DER331配制的水性环氧地坪涂料的性能。表3水性环氧地坪涂料的主要技术参数序号检验项目技术要求检验结果测试方法表：3实：GB/T1728-11干燥时间，h表54实S2424989GB/T673

19、9-12硬度H2H996GB/T1720-13附着力，级21989GB/T1731-14柔韧性，mm22993GB/T1768-15耐磨性，750g/500r3040993GB/T1733-17耐水性96h无异常无异常993耐碱性（10%NaOH溶GB/T1763-18液）96h无异常无异常989GB/T1763-19耐盐水性48h无异常无异常9891光泽度6075GB/T04水性环氧地坪涂料的施工下文就平涂型水性环氧地坪涂料的施工方法做简要的施工介绍。4.2施工准备一、水性木器漆施工的注栽审项（1）材料：水性环氧地坪涂料底涂、中涂、而涂，石英砂，石英粉等相关材料。（2）工具：基材打磨工具、吸

20、尘器、批补刮刀、辘简、小型搅拌器等。（3）施工条件a、将地面水泥砂浆剔凿并淸扫干净，地而如有油脂类杂质，须用溶剂擦拭干净；b、原水泥地而要求坚硬、平整、不起砂，地而如有空鼓、脱皮、起砂、裂痕等，必须按要求处理后方可施工。 原地面如为水磨石、地板砖等光滑地而.须先凿成粗糙而；c、只要不积水，或不明显渗漏就可施工，施工时现场条件相对湿度应低于85%,环境温度在10C以上。 4.2施工步骤（1）底涂：将混凝土基材处理完毕并淸理干净后就可进行底涂（伦涂或刷涂）,馄涂或刷涂应均匀，厚薄一 致，该底涂具有一定的透水气功能，能增强基材强度并增加涂层对基材的附着力。（2）中涂：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，用银刀将英均匀涂 布，用于增加厚度及涂层抗压强度：（3）批补：中涂后用砂纸将地坪打磨，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