无溶剂环氧自流平配方设计

无溶剂环氧自流平地坪涂料的配方设计与施工摘要介绍了无溶剂环氧自流平地坪涂料的配方设计及其应用施工技术。

关键词无溶剂环氧自流平地坪涂料
1 前言
1934年德国I.G.Farben公司的P.Schlack 发现环氧化合物可以固化，生成低收缩率的塑料而取得瑞士专利。

随后Cida-Geigy公司购得Gebrde Trey公司技术，开始将地坪漆的环氧树脂用于胶黏剂，浇注灌封材料等。

同时，美国的Devoe & Raynolds 公司的Sylvan O.Greenlee等致力于开发新型多元醇，以制备高性能涂料。

在美国Shell公司提供环氧氯丙烷合作的情况下，也制成了环氧树脂地坪漆。

我国在1956年也开始试制环氧树脂地坪漆，生产环氧树脂供给涂料厂去进一步加工配制地坪涂料。

地坪漆涂料发展至今，因其具有优良的物理机械性能，电绝缘性能，耐化学腐蚀等性能，在国民经济的各个领域得到了广泛应用，其产量不断增加，质量不断提高，新品种不断涌现。

上个世纪90年代，环氧地坪涂料还是以溶剂型材料为主，高固含乃至无溶剂、水性等低污染环保材料所占的份额很小。

随着进口无溶剂地坪材料进入国内市场，近十年来无溶剂环氧地坪涂料尤其是环氧自流平地坪涂料的发展及其迅猛，生产以及施工工艺不断更新换代，具有附着力好、机械强度高、固化漆膜收缩率低、表面光洁、并且一次性涂装成厚膜等优点，因此被广泛应用于电子、制药、纺织、化工、医疗、视频、机械等行业的生产场所、仓库以及试验室等多种领域。

2 原料的筛选
无溶剂意味着不含有机溶剂（即VOC），如何在不含VOC的前提下保证其自流平，这就要求体系有很好的流动性，即相对低的体系粘度来保证其施工要求，这是配方设计所要考虑的主要因素。

2.1环氧树脂的选择
地坪涂料用的环氧树脂一般均为双酚A型，广为使用的有三种，E20、E44、E51，其中常温下E20为固体，E44粘度较高，一般用于溶剂型环氧地坪涂料，为了保证无溶剂材料的流动性，一般采用分子量较低的E51树脂。

主要厂家及牌号为Shell公司的828、Dow公司的331以及台湾南亚的128，但在有一定的耐腐蚀要求的情况下，可以拼加一定量的双酚F环氧树脂，虽然成本有所增加，
但一方面增强了地坪涂料的耐腐蚀性能，另一方面一定程度的降低了涂料的体系粘度。

2.2固化剂的选择
环氧树脂本身为一种热塑性高分子预聚物，无法单独形成漆膜在工程中使用，需要使用固化剂使之成为三维网状结构才能体现出其各种优异的性能。

环氧树脂可与多种化合物反应，如脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、芳香胺以及酸酐等等，常温或低温固化一般选用胺类固化剂，由于聚酰胺本身粘度过高，芳香胺颜色很深且韧性差，所以无溶剂环氧自流平体系一般选用脂肪胺或者脂环胺的加成物。

由于固化剂的选择对最终的漆膜影响很大，加上近年来胺单体价格整体上涨，很多国内厂家在合成后的产品中拼加一定量的小分子胺并最终残留，致使漆膜出现黄变、泛白、失光、油面等问题，故选择Huntsman公司的3225作为试验用固化剂。

2.3稀释剂的选择
稀释剂分为活性与非活性稀释剂，溶剂型涂料中的通用溶剂如二甲苯、正丁醇等均为非活性稀释剂，它们不与成膜物质参与反应，随着成膜物交联反应而挥发，而活性稀释剂是指分子结构中带有环氧官能团的物质,不仅能降低体系粘度还能参与固化反应,保持了固化产物的性能。

无溶剂体系单纯用环氧树脂以及固化剂难以满足自流平地坪的施工需要，所以需要使用活性稀释剂降低体系粘度，调节涂料的干燥时间以及地坪涂料中颜料的分散性。

一般环氧活性稀释剂为缩水甘油醚类有机化合物，涂料中常用的有BGE（丁基缩水甘油醚）、AGE(C12-14烷基缩水甘油醚)、CE-10(叔碳酸缩水甘油酯)等。

其中BGE降粘效果最好，但是由于在高蒸汽压下有一定毒性，并且耐水和耐酸性能比较差，有刺激性味道，加上国内很多产品中含有一定杂质，即部分环氧氯丙烷以及溶剂，影响了漆膜的最终性能。

作为全球产量最大的活性稀释剂，AGE同样有相当理想的稀释能力，和性能同样是脂肪族的CE-10相比，CE-10由于其较大的位阻结构，机械性能优先AGE几个百分点。

作为稀释性能，AGE则占具相当的优势，加入量15%可以把标准环氧树脂降到1000cps，而CE-10要加入20%。

AGE在增韧性上大幅度领先其它改性剂，这对本身刚性大而韧性小的环氧产物来讲，牺牲部份刚性而获得较大的韧性是非常有用的，特别可以增强材料的耐磨损性能。

AGE由于无色无
味，并且是所有活性稀释剂中色值最佳的产品，AGE具有极低的表面张力，意味着材料可以获得更好的流平性能。

因此AGE无疑最具最佳性价比。

2.4助剂的选择
2.4.1消泡剂
无溶剂环氧自流平涂料粘度较高，一次成膜较厚，对体系中气泡的消除要求比较高。

一般说来消泡体系有两种，一种为脱泡消泡共同使用，例如Tigo的900和N搭配使用可以达到很好的效果，另一种含一定量不容物的有机硅消泡剂，可以使助剂以微颗粒的形式均匀分布在发泡液体中，这类助剂例如BYK的A530，EFKA的2722，海明斯-德谦的6800等等，经过试验最终选择性价比更好的6800作为体系的消泡助剂，能够有效消除生产以及施工过程中产生的气泡。

2.4.2流平剂
涂料施工后是否能够形成平整、光滑的漆膜，流平剂的应用必不可少。

想要有好的流平性，涂料的粘度要低，涂层要厚，振幅要小。

所以在体系中，有机硅流平剂用以降低表面张力，保证表面流平，丙烯酸类流平剂的粘度对涂膜的表面状态影响很大，如果粘度超过一定范围，涂膜往往失去流平性，反之流平剂迁移到涂膜表面，引起涂膜性能的变化。

但丙烯酸类流平剂可降低涂料与基材之间的表面张力，及早排出被涂覆物中吸附的气体分子，防止在涂装过程中由于涂料粘度上升阻碍气体排除而引起的缩孔、桔皮现象。

同时由于它与环氧树脂相容有限, 可以在短时间内迁移到涂膜表面，形成单分子层改变涂料的流动性，提高抗缩孔能力，使涂膜平整光滑。

所以流平剂的选用一般为有机硅和丙烯酸酯两种混合使用，满足涂料施工的流平要求。

2.4.3分散剂
无溶剂自流平环氧涂料施工完成后,漆膜厚，且表干时间较长，容易产生浮色发花现象。

在选择合适的分散剂时,首先要考虑该助剂对本体系中各组分的润分散性能，其次是考虑该助剂对整个涂料体系性能影响。

在本体系中我们选用了完全解絮凝高相对分子质量聚合物型和可控絮凝型润湿、分散助剂进行试验。

通过试验，解絮凝分散剂可以使体系粘度下降，涂料流动性得到改善，但防沉效果较差，可控絮凝分散剂可改变涂料的流变行与防沉性以及浮色发花等性能，综合考虑整体效果，将解絮凝和可控絮凝分散剂复配使用，得到较好的效果。

2.5颜、填料的选择
作为涂料的四大组成部分之一，颜、填料不仅在降低材料成本、涂料的装饰性上体现它们的作用，在无溶剂地坪体系中，部分填料能够提高涂料的机械强度、防腐性能。

所以在筛选填料的过程中一定要考虑到填料的吸油量、细度、耐酸碱性以及含水率等性能。

自流平为一次成膜的厚涂层，需要很少的颜料粉就能满足其遮盖力，一般加量5-8%即可，填料的选择一方面要防止吸油量过高致使体系粘度增大，一方面又要考虑其防沉性，经过试验选择400目左右的沉淀硫酸钡、石英粉以及滑石粉作为本体系的填料组分，可以在保证其流平性的基础上提高涂料自身的机械强度，并且很大程度上防止沉降。

3试验配方
3.1底漆配方
E51型环氧树脂82-88
AGE 7-10
BA 2
底材润湿剂0.2
消泡剂0.5
脂环胺固化剂50
3.2面漆配方
E51型环氧树脂32-36
AGE 7-9
BA 2
防沉剂0.3
消泡剂0.6
流平剂0.5
颜料 5
沉淀硫酸钡8-10
滑石粉5-7
石英粉25-32
脂环胺固化剂20
3.3环氧自流平地坪涂料指标（表1）
项目技术指标实测值在容器中状态搅拌混合后无硬块符合适用期不小于30min 25min 硬度(shore D) ≥75 83 干燥时间，h
表干≤8 40min
实干≤24 12 耐磨性(750g,500r) ≤0.06g 0.020g
耐水性(7d) 不起泡，不脱落,允许轻微
变色
符合
耐油性(120#汽油，7d) 不起泡，不脱落,允许轻微
变色
符合
耐酸性(20%H2SO4,48h) 不起泡，不脱落,允许轻微
变色
符合
耐碱性(20%NaOH,72h) 不起泡，不脱落,允许轻微
变色
符合
耐盐水性(3%NaCl,7d) 不起泡，不脱落,允许轻微
变色
符合
耐冲击性涂层无裂纹，剥落及明显
变形
符合
抗压强度,Mpa ≥3.0 4.7
粘接强度,Mpa ≥80 105
表1
满足GB/T 22374-2008 地坪涂装材料中的指标要求。

4施工工艺
涂料界有句俗话叫“三分涂料，七分施工。

”，涂膜的最终性能不仅仅取决于涂料本身的质量，整个涂装过程（包括施工环境、施工设备、施工工艺）对涂膜的性能有极大的关系，因此与涂料相适应施工是充分发挥涂料性能的必要条件。

4.1施工环境
4.1.1基面要求
基层混凝土赢具备以下条件：
（1）混凝土标号在C30以上；
（2）在20℃环境下，混凝土应养护28d以上，pH值为7-9；
（3）混凝土地坪下方防水层应保证完好；
（4）混凝土表面不能用干水泥压光；
（5）混凝土表面不能有各类油污；
（6）混凝土不能出现空鼓现象；
（7）抗压强度在25Mpa以上，拉伸强度在2Mpa以上；
（8）混凝土地面在50mm深度内，含水率小于10%。

（可用塑料薄膜法检测）
4.2.2环境要求
温度在10-35℃之间，湿度小于75%，由于是无溶剂产品，可在相对密闭环境下施工。

4.2基材处理
基材需打磨修补至平整，彻底清除混凝土地面上的浮尘、灰尘、油污等，如有旧涂层，需要清理掉，要求处理过的地面坚硬、平整，不能有脱层、起砂现象；表面光滑需要用打磨机打糙才能进行下一步施工。

4.3施工工艺
（1）底漆施工将环氧底漆按比例混合好，用皮刮板刮涂至混凝土地表，使其均匀覆盖，并充分润湿渗透。

（2）修补找平用环氧底漆或者面漆为主料，加入气象二氧化硅搅拌成膏状体，对地面坑洼以及裂缝部位进行局部找平。

（3）面涂施工将环氧自流平地坪面漆俺比例混合，加入30%-50%的细石英砂，搅拌均匀，摊倒在地面，用带齿镘刀镘涂成一定厚度的漆膜，并用消泡辊筒棍十字消泡，一次成型，获得平整、光滑、无痕的镜面效果。

4.4注意事项
（1）由于环氧树脂与固化剂反应为放热反应，使用周期比较短，两组份配好之后需尽快使用。

尽量做到配料少量多次，供应不停。

（2）环氧树脂5℃以下不反应，在湿度较大的情况下会出现失光、泛白等不良现象，所以施工过程中要严格注意环境温、湿度。

4.5养护
整个环氧地坪施工完成后，24h可以上人，3d可上重物，养护期7d，在这
个过程中，不能用水或其他清洗介质清洗地面，也不能用塑料等薄膜等物质覆盖涂层表面，否则会影响最终漆膜光泽和装饰效果。

5结语
由于市场成本因素，国内很多厂家生产的所谓无溶剂自流平材料一方面达不到整体无溶剂的要求，底漆以及中涂中间含有一定量的溶剂，失去了无溶剂环保的意义，另一方面，为了节省成本，变自流平为自刮平，批刮很厚的中涂层来满足厚度要求，本文论述的为真正的同质同心无溶剂环氧自流平的配方设计以及施工工艺。