中國新型涂料網訊：

現代工業對地坪提出了越來越嚴格的要求，如食品、醫藥等工業要求地坪不起灰，無有害揮發物，干凈無塵；機械工業要求耐強烈的機械沖擊，耐磨損，能長期經受叉車等車輛的輾軋，即使局部損壞也容易維修；機床、儀器儀表等工業車間地面常受到各種油類侵蝕滲漏，難以徹底清除，要求地坪耐油性好；化學工業則要求地坪能耐各種化學介質的腐蝕。此外，現代文明的車間和家庭地坪應該平坦、亮麗、色彩豐富，給人們創造一個良好的工作和生活環境；這樣，隨著涂料技術的飛速發展，地坪涂料的存在就有了其必要性和必然性。

傳統的溶劑型地坪涂料和無溶劑型地坪涂料基本性能優良。但是，其中存在著許多揮發性溶劑，對人體和環境存在不同程度的危害；另外，由于傳統的溶劑型涂料漆膜非常致密，透氣性極差，當應用在地下潮氣較重的基面時，容易出現漆膜鼓泡、剝離脫落等現象，這樣的例子屢見不鮮。而水性環氧樹脂涂料同溶劑型環氧樹脂涂料相比，漆膜具有微孔結構，它能允許水汽滲透而液體不能滲透，能釋放水泥內部的氣體壓力，從根本上解決漆膜鼓泡的毛病。這樣，地坪涂料向水性化發展成為必然趨勢。

環氧地坪涂料對混凝土等多種底材的附著力優良、固化收縮率低；具有良好的耐水性、耐油性、耐酸堿性、耐鹽霧腐蝕等化學特性；同時具有優良的耐磨性、耐沖壓性、耐洗刷性等物理特征；在使用時不易產生裂紋且易沖洗、易維修保養。環氧地坪涂料在工業地坪行業占有重要地位，是現代工業較理想的長效地坪涂料品種。

國外采用環氧樹脂作聚合物混凝土、砂漿及水性地坪涂料已相當普遍。國內在葛洲壩水利樞紐、三門峽水電站等水利設施中大量應用環氧樹脂混凝土和砂漿，在巖基裂縫處灌漿，在壩體沖砂、泄洪閘基及混凝土構件裂紋處修補及在輸水渠道密封堵漏加固補強都取得成功，這些都表明水性環氧樹脂地坪涂料前景可觀。國內也有一些公司推出了水性環氧地坪系列產品，在潮濕混凝土基面防護地坪涂料得到了應用，但性能不是很理想；水性環氧地坪涂料正是憑借其環保優勢、優異的透氣性能以及和混凝土良好的相容性在近年來得到了快速發展。

水性環氧地坪涂料的制備

水性環氧地坪涂料的成膜物質可以選擇液態環氧樹脂或各種分子質量的環氧乳液與水溶性胺或胺分散體復配來構成，在色漆組分中配以顏填料和助劑等即可配制水性環氧地坪涂料。液態環氧樹脂或其乳液與水溶性胺復配的體系（稱為Ⅰ型體系）和固態環氧樹脂的乳液與水溶性胺復配的體系（稱為Ⅱ型體系）是水性環氧地坪涂料目前最商品化的種類，可配制成零VOC或低VOC水性環氧地坪涂料。用水性環氧乳液與水性胺固化劑分散體復配的體系被稱為V型水性環氧體系，它改變了過去胺固化劑是水可溶的狀態，提高了與樹脂的匹配性；增加了胺固化劑的疏水性，因而改善了涂膜的耐水性。但是國外的水性環氧乳液和胺固化劑

本文采用Ⅰ型水性環氧體系，通過選用合適的成膜物質，改變雙組分的配合比例，選用合適的顏填料與功能助劑，制備了性能優異的水性環氧地坪涂料。

1、成膜物質的選擇

當用與環氧基反應的固化劑時，環氧值高的環氧樹脂充分固化后的有效交聯密度大，對腐蝕性介質通過涂膜有強的抵擋作用；環氧值低的環氧樹脂則相反。本試驗環氧樹脂選用市場上易得的標準液態環氧樹脂E51，因E51環氧樹脂分子鏈較短，與固化劑有較高的有效交聯密度，能形成耐腐蝕性優良的涂膜。另外，環氧樹脂分子中的脂肪族羥基具有一定的親水性，這種羥基有利于水分子在涂膜內積集或穿過，使涂膜的防水性下降。E51環氧樹脂分子鏈中羥基含量很少，形成的涂膜內羥基含量必然也很少，這樣從環氧樹脂的選擇上提高了涂膜的耐腐蝕性耐水性。

涂膜內羥基含量與耐水性關系見表1

表1涂膜內羥基含量與耐水性  

但是，過高的交聯密度容易使得涂膜發脆，所以在環氧樹脂組分中加入了活性稀釋劑，活性稀釋劑能降低漆料黏度，增加施工時固化劑組分與環氧樹脂組分的易混勻性，使固化劑對環氧樹脂的乳化功能更容易發揮，而且活性稀釋劑本身又能直接參與固化劑的反應，不產生VOC�；钚韵♂寗┯袉喂倌芎投喙倌艿�，單官能活性稀釋劑的加入降低了有效交聯密度，能明顯改善涂膜的韌性，但是相應的涂膜耐化學品性能會下降。我們選用了分子鏈較長的1,4-丁二醇二縮水甘油醚（BDGE）雙官能活性稀釋劑，用量為環氧樹脂質量的15％左右，用量過多會損失涂膜的耐溶劑性能，在涂膜的有效交聯密度變化不大的情況下使涂膜的柔韌性得到改善。固化劑的選擇對制備水性環氧地坪涂料至關重要。

水性環氧涂料為多相體系，環氧樹脂為分散相，固化劑為連續相（對水溶性固化劑而言），有研究表明其固化過程由擴散控制：固化反應首先在界面上發生，環氧顆粒表層的黏度逐漸增大，同時固化劑逐漸擴散到環氧樹脂中，進一步使環氧樹脂固化，環氧乳液顆粒粒徑越小，固化則越接近完全；固化劑與環氧樹脂相容性越好，固化劑越容易向環氧樹脂內擴散，有利于固化。常用的水性固化劑有脂肪胺加成物、脂環胺加成物、聚酰胺、聚酰胺加成物等。脂肪胺加成物和脂環胺加成物適用期短，固化速度太快，環氧顆粒表層黏度上升過快，不利于固化劑向環氧顆粒深處擴散，固化不完全，漆膜性能不理想。聚酰胺固化劑與環氧樹脂組分混溶性不好且存在熟化期，用聚酰胺樹脂的加成物則可克服這一缺點，因此，我們選用了水溶性的聚酰胺加成物作為本體系的固化劑，該固化劑對濕混凝土基面的潤濕性良好，能排開水固化，即使在較濕的基面也有很好的固化性能，解決了油性環氧地坪涂料濕面施工困難的問題。

2、顏填料的選用

顏料是色漆生產中不可缺少的成分之一。其作用不僅僅是色彩和裝飾性。更重要的作用是改善涂料的物理化學性能，提高涂膜的機械強度、附著力、防腐性能、耐光性和耐候性等。為了使漆膜具有一定的遮蓋率，填料的折射率與成膜物質的折射率絕對差值應該較大，一般高分子的折射率為1.55左右，常用體質顏料的折射率為1.45～1.65，我們加入折射率極高（折射率為2.74）且化學惰性強的著色顏料——金紅石型鈦白粉，根據不同顏色其用量占色漆質量3%～10％。為保證水性地坪涂料良好的透氣性，其顏基比較高，研制的漆膜致密程度沒有同類油性產品高，漆膜表面沒有足夠厚且致密的樹脂能抵擋化學藥品的腐蝕，因此，為了提高產品的耐化學品性，則需選擇耐化學品性能良好、耐磨、硬度高、吸油量低的顏填料，如硫酸鋇、石英粉等。另外，加入適量的滑石粉，不但可以降低漆膜開裂的可能性，而且可以增強漆料的貯存穩定性。其他含鈣的填料由于耐酸性不佳不宜采用。

3、助劑的選用

助劑是水性環氧樹脂涂料生產、儲存及施工過程中不可缺少的組分之一，應充分利用各種助劑對涂料以及最終涂膜性能的作用，有針對性地選用各種助劑。水性環氧自流平涂料應選用的助劑有消泡劑、分散劑、流變調節劑、流平劑等，具體選擇時應考慮與水性環氧體系的相容性，避免出現凝膠和涂膜浮油等缺陷。

分散劑的作用是將顏料、填料的二次顆粒表面潤濕，并經機械剪切的方式從二次顆粒研磨分散到初級顆粒表面，吸附、包覆，通過負電荷的互相排斥作用使顏填料穩定地懸浮在涂料中，保持穩定狀態。分散劑的另一作用是著色性。各種顏料、填料的粒徑、密度均不一樣，要求具有不同色素的顏料之間的內聚力較弱，才有均勻的展色性，而不會引起浮色的發花。我們所選的分散劑為高分子聚合物型，其適中的親水親油平衡值使之與該雙組分體系具有較好的相容性，有效地控制浮色并能很好地使顏填料穩定地分散在體系中，從而提高了產品的貯存穩定性。

在使用過程中，為了給予水性地坪涂料合適的黏度，改善其施工性能、觸變性能，幫助顏填料的分散及成漆系統的穩定性，往往需要增稠劑。綜合各種類型增稠劑的特點、性能，亦結合生產工藝的實際情況，我們選用有機粘土類增稠劑來解決水性地坪涂料的增稠問題。使水性地坪涂料的施工性、穩定性等綜合性能得到明顯的改善。

消泡劑是水性環氧地坪涂料中必須使用的助劑，為了使之在雙組分混合以后還能有良好的相容性，我們選取了水油兩用的非硅型消泡劑。          

4、水性環氧地坪涂料的制備工藝

該涂料為甲、乙兩組分組成，甲組分為液態環氧樹脂配以適當比例的活性稀釋劑，甲組分按表2的物料及其質量分數配制。

                   表2水性環氧地坪涂料甲組分配方

組分                                         質量分數/%

低分子量液態環氧樹脂                            85.0

活性稀釋劑                                      15.0                      

將配方量的液態環氧樹脂與活性稀釋劑用分散機或攪拌機在200～600轉/min速度下混合5～15 min，包裝即可。

乙組分由水性固化劑分散體、水、顏填料以及助劑等組成，其基本配方見表3。

乙組分制造方法為：

先將配方量的一部分水、助劑和全部顏填料在1 300～1 800轉/min高速分散15～30 min后降速，再加入水性固化劑和剩余的水在600～900轉/min混合3～10 min，繼而加入其余助劑及色漿分散10～20min，過濾包裝。 

表3水性環氧地坪涂料乙組分配方

根據涂料的使用要求，調整乙組分配方中固化劑和顏填料的含量，可以按要求制成底漆和面漆。甲乙兩組分的配比(按甲組分包含的環氧基團的物質的量與乙組分包含的氯基活潑氫的物質的量之比計)為，甲組分：乙組分1．0一1．2：l，保持適度的環氧樹脂過量，以提高漆膜的耐水性和耐腐蝕性。

若按上述乙組分配方，使水性固化劑含量為30％，顏填料含量為45％，甲、乙組分中成膜物質的當量比為1.1:1，制得的水性環氧地坪面漆基本性能指標見表4。

    表4   薄涂型水性環氧地坪涂料面漆性能指標

       項目                                          指標                

                                    表干                           3 

干燥時間/h                   實干                          18

鉛筆硬度/H                                                 2

        附著力/級                                                   0

        耐磨性(750 g/500 r，失質量)/g                               ≤0.02

        耐沖擊性/(kg·cm)                                        50通過

        耐洗刷性/次                                              ≥10 000

        耐10％NaOH                                            30 d無變化

        耐10％HCl                                              10 d無變化

        耐潤滑油(機油)                                          30 d無變化  

 5、水性環氧地坪透氣原理分析

固化劑分子首先和環氧樹脂分散相粒子的表面接觸發生固化反應，隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相的分子質量和玻璃化溫度逐漸提高，使得固化劑分子向環氧樹脂分散相粒子內部的擴散速度逐漸變慢，這就意味著環氧樹脂分散相粒子內部進行的固化反應較其表面的少，內部交聯密度也較低。同時隨著固化反應的進行，環氧樹脂分散相粒子逐漸變硬，粒子之間也很難相互作用而凝結成膜。因而與溶劑型環氧樹脂涂料相比，水性環氧樹脂涂料很難形成均相、完全固化的涂膜。這樣漆膜不是很致密，再加上較高的顏基比，使得漆膜中存留較多開放的微孔，見圖1（A）。

     圖1水性環氧地坪涂料與溶劑型環氧地坪涂料表面形貌的SEM照片

這些微孔的半徑＜10^－7m，這些小孔無法產生毛細作用，只有氣態水分子才能通過這些孔，因而漆膜具有優良的單向透氣性，即地下的水汽能以分子形式透過漆膜，而漆膜表面的水是締合形式的水，粒徑較大，難以透過漆膜向下滲透。而傳統的溶劑型涂料中的樹脂和固化劑都以分子形式處于溶液中，體系是均相體系，因此固化十分完全，漆膜非常致密（見圖1（B）），透氣性極差，當應用在地下潮氣較重的基面時，由于地下水汽的上升對漆膜產生滲透壓力，當這個滲透壓力大于漆膜與基層間的附著力時，漆膜被水汽壓力頂起，表現為漆膜鼓泡、剝離，見示意圖                                                    

6、薄涂型水性環氧地坪涂料的施工工藝探討

一種優質的涂料需要配合合理的施工工藝才能體現其優異的性能，地坪涂料也是如此。施工底漆前，需將地面水泥砂漿剔鑿并清掃干凈，地面如有油脂類雜質，須用溶劑擦拭干凈以免附著不良；原水泥地面要求堅硬、平整、不起砂，地面如有空鼓、脫皮、起砂、裂痕等，必須按要求處理后方可施工；如果為水磨石、地板磚等光滑地面，須先打磨成粗糙面；基面應平整，最好要求2 m靠尺不大于3 mm，基面應無積水或無明顯滲漏；施工時現場相對濕度應低于95％，并無明顯“返潮”現象；環境溫度在12℃以上，以免固化程度過低，使涂膜性能下降。

施工工序一般為：基面處理→底漆→（砂漿層）→膩子→面漆→（罩光清漆）。砂漿層和罩光清漆可根據實際使用情況選用。

水性環氧底漆主要用來補強基礎，穩固基面殘留的塵粒，增加基面與涂層間的附著力，對基面殘留的堿起一定的封閉作用。砂漿層和膩子層一方面可以找平基面，對基面實行進一步加工；另一方面可以增加漆膜厚度，提高承載能力、防腐性能與涂膜使用期限。水性環氧地坪面漆已經具有良好的性能，一般不需要再涂布罩光清漆。一般情況下，涂膜越厚，其透氣性會越差，罩光清漆增加了涂膜的厚度，降低了涂膜的透氣性能。如有需要，在較干燥基面可以涂布罩光清漆來提高漆膜光澤，延長使用期限。

施工現場雙組分混合時應充分、均勻，固化劑乳化液態環氧樹脂需提供足夠高的剪切力，以使環氧樹脂能乳化成較小顆粒，最好使用手持式電動攪拌機在400～800轉/min速度下攪拌漆料數分鐘。施工時要特別掌握好漆料的使用時間，可根據漆料的適用期和現場施工人員數量合理調配漆料，以免漆料一次調配過多，超過使用時間而造成浪費。

施工底漆、面漆、清漆時可以采用輥涂或刷涂。施工膩子時采用刮刀刮涂，砂漿層的施工可根據實際情況采用刮涂或鏝涂。

結論

通過對環氧樹脂、固化劑、顏填料以及助劑的精心選擇，制備了性能優良的水性環氧地坪涂料，它以水為分散介質，VOC含量極低、氣味小、環保、安全性高，可在潮濕環境施工，涂膜附著力強、柔韌性好、耐沖擊、透氣性良好、不鼓泡，適用范圍較廣，對一般地面涂裝都適用。特別適用于醫院、食品廠、超市、乳品廠和化妝品廠等需要保持高度清潔的場所及潮濕環境，如地下停車場、一樓地面、潮濕季節。