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環(huán)保型活性稀釋劑制備環(huán)氧自流平地坪涂料的研究

謝亦富,賴(lài)映標(biāo),陳紹波,李國(guó)榮,洪俊,郭達(dá)晨,紀(jì)風(fēng)龍
(廣州I秀珀化工股份有限公司技術(shù)開(kāi)發(fā)中心,廣東fVll 511495)
[摘要】采用環(huán)保型活性稀釋劑c口c14烷基縮水甘油醚、E5l環(huán)氧樹(shù)脂、腰果油改性胺固化劑等為原料,制備了一種無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料.討論了不同活性稀釋劑、環(huán)氧樹(shù)脂、助劑、固化劑對(duì)涂料性能的影響。

[關(guān)鍵詞】環(huán)保型活性稀釋劑:無(wú)溶劑;環(huán)氧:自流平;地坪涂料

低毒、低揮發(fā)、低氣味、綠色環(huán)保已成為地坪涂料的研究重點(diǎn)和發(fā)展方向。環(huán)氧地坪涂料是目前市場(chǎng)上用量最大的地坪涂料品種。環(huán)氧地坪涂料的環(huán)?;侄沃饕袃煞N:水性化和無(wú)溶劑化,而環(huán)氧地坪涂料的無(wú)溶劑化又主要采用反應(yīng)性活性稀釋劑代替非活性稀釋劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。非活性稀釋劑不能與環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑進(jìn)行反應(yīng),它在配方中純屬物理混入過(guò)程;用量少時(shí)對(duì)涂膜物理性能幾乎無(wú)影響,但對(duì)涂膜的耐化學(xué)藥品性有不利的影響:用量大時(shí)會(huì)降低涂膜物理性能,特別是由于非活性稀釋劑逸出揮發(fā),會(huì)引起涂膜收縮性增加和粘結(jié)力下降??;钚韵♂寗┍旧碚扯鹊?,含有環(huán)氧基,能與胺固化劑反應(yīng)進(jìn)入涂膜的微觀結(jié)構(gòu)中,若用量合適,既可降低涂料粘度滿足作業(yè)要求,又可保證涂膜的力學(xué)性能和耐化學(xué)性。然而,無(wú)溶劑環(huán)氧涂料中的活性稀釋劑在涂料的生產(chǎn)和施工過(guò)程時(shí)仍有揮發(fā),有毒的、帶刺激性氣味的活性稀釋劑對(duì)人體會(huì)造成傷害,因此,應(yīng)選擇低毒甚至無(wú)毒、低揮發(fā)、低氣味的環(huán)氧活性稀釋劑用于無(wú)溶劑環(huán)氧地坪涂料的制備。
C12一Cl。烷醇由于具有較長(zhǎng)的碳鏈,沸點(diǎn)較高,用其合成的C12一Cl。烷基縮水甘油醚沸點(diǎn)高,不易揮發(fā),毒性低,還具有較好的柔韌性【2】,是一種環(huán)保型環(huán)氧活性稀釋劑。
本文采用c。:一c。。烷基縮水甘油醚活性稀釋劑、環(huán)氧樹(shù)脂、腰果油改性胺固化劑、助劑、顏填料等,通過(guò)配方優(yōu)化,制備了一種環(huán)保型無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料,重點(diǎn)討論了活性稀釋劑、環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、顏填料、助劑的選擇對(duì)涂料性能的影響。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)原料
E.5l環(huán)氧樹(shù)脂:南亞樹(shù)脂;雙份F環(huán)氧樹(shù)脂:江蘇三木;活性稀釋劑:EPICLON 703(C12.C14烷基縮水甘油醚、大日本油墨),AGE(烯丙基縮水甘油醚、廣州浩特化工有限公司),BGE(正丁基縮水甘油醚、安徽恒遠(yuǎn)化工有限公司):胺固化劑:NX一2009(腰果油改性胺固化劑、卡德萊),TMD(脂肪胺固化劑、德固賽),Ancamide 1618(改性脂環(huán)胺、美國(guó)空氣產(chǎn)品公司),Versamid 1 15(聚酰胺固化劑、德國(guó)科寧),T31(酚醛胺固化劑、市售);涂料助劑:德國(guó)畢克,華夏,迪高,埃夫卡:顏填料:市售:促進(jìn)劑:K.54,市售。
l_2無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的基本配方
涂料基本配方如表l所示。
1.3無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的制備
將環(huán)氧樹(shù)脂和活性稀釋劑攪拌5 min后,加入助劑并攪拌10分鐘,然后加入顏料和填料高速分散30 min,最后加入色漿調(diào)色,在砂磨機(jī)或高速分散機(jī)上分散至細(xì)度合格,制得A組份;將胺固化劑和固化劑促進(jìn)劑混合均勻后制得B組份。
1.4性能測(cè)定
粘度采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)試:漆膜柔韌性按照GB/T173l一1993規(guī)定進(jìn)行測(cè)試;粘結(jié)強(qiáng)度(拉拔法)采用液壓拉拔儀測(cè)試:其它性能按GB/22374—2008規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

2結(jié)果與討論
2.1不同活性稀釋劑對(duì)涂料粘度的影響
由于無(wú)溶劑環(huán)氧自流平體系黏度大,不易施工,配方中通常加入稀釋劑以降低黏度。加入非活性稀釋劑,僅僅是物理混合,在樹(shù)脂固化時(shí),會(huì)有部分逸出,從而增加了樹(shù)脂的收縮率,降低了粘結(jié)力和機(jī)械強(qiáng)度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)有氣孔殘留,因此無(wú)溶劑環(huán)氧自流平涂料體系中一般不適用非活性稀釋劑pJ。而活性稀釋劑的使用對(duì)性能也有一定的影響,由于活性稀釋劑本身是短鏈分子,碳鏈比環(huán)氧樹(shù)脂短,因而阻礙了鏈的形成,影響了成膜物質(zhì)的主要性能,故活性稀釋劑用量一般以不超過(guò)配方中樹(shù)脂用量的20%為宜【4】。
常用的活性稀釋劑主要有AGE、BGE,它們均為低分子質(zhì)量環(huán)氧化合物,較易揮發(fā)、氣味濃、毒性較大,不符合日益增長(zhǎng)的環(huán)保要求。EPICLON 703為C12.C14烷基縮水甘油醚,沸點(diǎn)高達(dá)107℃,不易揮發(fā),極低的氣味,毒性低,具有優(yōu)異的顏填料潤(rùn)濕能力,是一種環(huán)保型環(huán)氧活性稀釋劑。不同的活性稀釋劑對(duì)漆料的降粘效果不一樣。保持其它條件不變,分別采用BGE、AGE和EPIcLON 703制漆,測(cè)定它們的粘度,以觀察不同活性稀釋劑的降粘效果。粘度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2數(shù)據(jù)可以看出:BGE的降粘效果最好,AGE的降粘效果和EPICLON 703的降粘效果相當(dāng),采用EPICLON 703制備的涂料其粘度也滿足了無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料對(duì)粘度的要求。而且,從涂膜制各實(shí)驗(yàn)來(lái)看:由三者制各的涂料其流平效果相當(dāng),均達(dá)到自流平地坪施工的要求。又因?yàn)镋PICLON 703具有良好的環(huán)保性能,本實(shí)驗(yàn)選擇EPICLON 703作為活性稀釋劑,且用量6%為宜。
2.2樹(shù)脂的選擇
環(huán)氧樹(shù)脂具有力學(xué)性能好、粘結(jié)力強(qiáng)、固化收縮率低以及綜合性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于各種涂料、膠黏劑、玻璃鋼等領(lǐng)域。無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料在施工性能方面的要求主要是:無(wú)溶劑、較低的黏度、良好的流動(dòng)流平性和使用的方便性。為滿足這些要求,除采用適量的活性稀釋劑之外,目前制備無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料基本上采用液態(tài)的E51型雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂,并搭配使用更低粘度的其它類(lèi)型的環(huán)氧樹(shù)脂,如雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂。雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂的特點(diǎn)是黏度小,不到雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂黏度的1/3,有利于降低體系的粘度,增加與固化劑的混溶性,增進(jìn)涂膜的流平性;另外,與雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂相比,雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)顏填料的潤(rùn)濕性較好,耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優(yōu)。但雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂的價(jià)格昂貴,因此在配方中少量使用,以增進(jìn)涂膜的流平性。本研究配方中雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂的用量為4.5%。
2.3固化劑的選擇
環(huán)氧樹(shù)脂本身是一種熱塑性高分子,單純的環(huán)氧樹(shù)脂本身并沒(méi)有多大的價(jià)值,只有加入固化劑使它轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu),才能呈現(xiàn)其優(yōu)異的性能。目前無(wú)溶劑自流平地坪涂料使用的主要固化劑有脂肪胺及其加成物、脂環(huán)胺及其加成物、聚酰胺及其加成物、酚醛胺等。通常選用的固化劑中應(yīng)該含有抗白花、耐酸、低溫固化(5~10℃)、耐黃變、抗水斑的成分,以避免無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料在低溫、高濕的環(huán)境下施工可能出現(xiàn)的油斑和白花現(xiàn)象,因此固化劑的選擇至關(guān)重要。試驗(yàn)中采用了五種固化劑,分別與同一色漆搭配制備涂膜,觀察了它們對(duì)涂膜性能的影響,結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知,NX.2009的綜合性能明顯優(yōu)于常規(guī)的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑,適用于無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪固化系統(tǒng)。本研究選定NX.2009為配方固化劑。
2.4助劑的選擇
無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料對(duì)漆膜的要求極高,施工時(shí)既要使漆膜在有限的時(shí)間內(nèi)充分流平,避免浮色發(fā)花等,又要求厚膜中的氣泡迅速排出而漆膜表面不留下任何缺陷【5】,同時(shí)還要求涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性好。因此,分散劑、流平劑、消泡劑,觸變劑的選擇及用量是極為關(guān)鍵的。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選,分散劑選用埃夫卡公司的4050和華夏的4030;流平劑選用畢克354;消泡劑選用迪高900;觸變劑為畢克的410,以上助劑的搭配具有很好的施工效果和產(chǎn)品性能。
2.5顏填料的選擇
顏填料除了降低生產(chǎn)成本以外,還有助于提高產(chǎn)品的物理及化學(xué)性能,顏填料選用價(jià)格便宜、吸油量低、細(xì)度適中、性能穩(wěn)定的纖維狀或片狀填料,它們不僅能提供涂料良好的儲(chǔ)存性、低粘度、耐化學(xué)品腐蝕性,而且能降低涂層的收縮應(yīng)力,避免涂層開(kāi)裂、脫落等弊病【6】。在實(shí)驗(yàn)中選擇絹云母粉、滑石粉和石英粉及杜邦R902鈦白粉為主要顏填料。
2.6不同活性稀釋劑對(duì)漆膜柔韌性、硬度和粘結(jié)強(qiáng)度的影響通過(guò)上述樹(shù)脂、固化劑、助劑和顏填料的選擇,我們得出了優(yōu)化后的無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料配方。以此配方為基礎(chǔ),保持其它條件不變,僅改變活性稀釋劑的種類(lèi),分別以BGE、AGE、EPICLON 703為活性稀釋劑制備了三個(gè)色漆(A組分),然后,采用NX.2009作為固化劑(B組分)分別制備涂膜,并測(cè)定它們的柔韌性、表面硬度以及與水泥基面的粘結(jié)強(qiáng)度,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。
從表4數(shù)據(jù)可見(jiàn),分別用BGE、AGE、EPICLON 703制備的無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料,它們的柔韌性、漆膜硬度、粘結(jié)強(qiáng)度差別不大,這說(shuō)明BGE、AGE、EPICLON 703三種不同活性稀釋劑對(duì)無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的基本力學(xué)性能影響不明顯。

2.7無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的性能檢測(cè)
按照優(yōu)化后的配方,采用環(huán)保型活性稀釋劑EPICLON 703制備無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料,并按國(guó)標(biāo)方法檢測(cè)其各項(xiàng)性能,多次重復(fù)試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果重現(xiàn)性好,所制備涂料的各項(xiàng)性能達(dá)到或高于國(guó)標(biāo)規(guī)定的指標(biāo),檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

3結(jié)論
C-2.C。。烷基縮水甘油醚作為一種低毒、低氣味、低揮發(fā)的環(huán)保型環(huán)氧活性稀釋劑,可用于無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的制備,極大地提高了無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的環(huán)保性。所制各的無(wú)溶劑環(huán)氧自流平地坪涂料的各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)和耐化性指標(biāo)均達(dá)到了現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T22374.2008的要求,有些性能遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)的要求。
參考文獻(xiàn)
【1】胡玉明.環(huán)氧固化劑及添加劑[M】.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011.
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