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分析地坪涂料水性技术发展现状

时间:2012-11-12来源:未知 作者:chem 点击:
分析地坪涂料水性技术发展现状 地坪涂料具有无接缝、整体装饰性好、表面光洁、易于清洁,以及物理机械性能和耐化学品性能优良,价格适中,施工简便,维修方便等诸多特点。另外,地坪涂料还可根据特殊需求,赋予地坪防静电、防冲击火花、耐高温、防滑等特殊功

分析地坪涂料水性技术发展现状

 

地坪涂料具有无接缝、整体装饰性好、表面光洁、易于清洁,以及物理机械性能和耐化学品性能优良,价格适中,施工简便,维修方便等诸多特点。另外,地坪涂料还可根据特殊需求,赋予地坪防静电、防冲击火花、耐高温、防滑等特殊功能,相比于其它地坪材料,更能满足现代工业生产对地坪的不同要求。正是基于这些特点,现代建筑,特别是现代工业车间,如食品加工、制药、机械电子、仪器仪表、化工、航空、汽车等行业,大量使用地坪涂料。

1地坪涂料现状

我国的地坪涂料产业始于20世纪90年代初期,随着我国经济的快速发展,尤其是现代医药、电子、食品等行业的高速增长,带动了地坪涂料的市场需求量。地坪涂料已成为我国近年来涂料行业中继建筑涂料、交通车辆涂料、家具木器涂料以及海洋防腐涂料后,发展最快的涂料品种之一。

地坪涂料主要有两大类:环氧地坪涂料和聚氨酯地坪涂料[1]。环氧地坪涂料具有硬度高、抗压强度高、耐磨性好、耐化学品性优良等优点,但质脆、易裂,耐候性差,通常应用于紫外线较弱的室内场所或作底漆使用,由于使用成本相对便宜,得到了广泛应用,约占整个地坪涂料市场的70%。聚氨酯地坪涂料尽管在硬度和强度方面稍逊于环氧地坪涂料,但其各项性能具有广泛的可调节性,具有更好的柔韧性、耐冲击性、耐磨性、耐有机酸性、良好的抗紫外线性及耐化学腐蚀性等,行人行走时脚感舒适,缓解疲劳,并可隔音减噪,而且具有优异的户外耐候性,比环氧地坪涂料的应用范围更广。由于其使用成本较高,用量约占整个地坪涂料市场的25%。

随着全民健身理念日益深入民心,大到每个城市,小到每个社区或单位,都将会建造更多类别的体育场馆和场地,为健身和比赛提供便利,这些场地无论是耐候性的需要,还是人体舒适度的需要,聚氨酯地坪涂料都是地坪涂装面层的理想选择,相信聚氨酯地坪涂料的使用比例会不断提高。

目前我国地坪涂料80%以上为溶剂型涂料,其余的主要为无溶剂环氧涂料和聚脲喷涂体,水性地坪涂料所占比例很小。溶剂型地坪涂料中含有较多的有机溶剂,这些有机溶剂在涂料的生产和施工期间排入大气,污染环境,同时危害人类健康;此外溶剂型聚氨酯地坪涂料中还含有游离的异氰酸酯单体,在施工过程中,会严重影响人体健康和生活环境。而无溶剂环氧地坪涂料中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醚有一定毒性,成本较高且仍含有一定量的挥发性有机溶剂。溶剂型地坪涂料在实际施工中还存在许多难以克服的弊病,如起泡、鼓泡、脱落、附着不良等,会受到环境温湿度、基层湿度,以及基面的其它问题的影响,特别是对基材的干燥程度要求很高,而实际施工时很难满足要求。

水性地坪涂料对基材的干燥程度要求低,施工工具可用水直接清洗,涂料的配制和施工操作安全方便,而且涂料不燃、不爆、安全,贮存和运输方便,避免了溶剂型涂料因储存运输和使用不当而引起的爆炸和火灾事故。

近几年,随着国际原油价格的飞速增长和居高不下,有机溶剂等基本化工原料的价格普遍上扬,我国是一个石油资源紧张的国家,同时又是一个石油消费大国,节省资源已成为我国今后一项长期而又紧迫的战略任务。地坪涂料的水性化已成为必然趋势。

下面就环氧地坪涂料和双组分聚氨酯地坪涂料的水性化技术进展作一些介绍。

2环氧地坪涂料的水性化

目前,环氧地坪涂料水性化的技术主要有2种:一是将环氧树脂水性化,然后与水可分散的环氧固化剂配合使用;二是低相对分子质量的液态环氧同具有乳化作用的环氧固化剂配合使用[2]。

2.1环氧树脂的水性化技术

环氧树脂的水性化技术主要分为成盐法和乳化法两大类[3]。成盐法是将环氧树脂改性成富含酸或富含碱的树脂,再用碱或酸进行中和。成盐技术又可分为醚化型、酯化型和接枝反应型3类。其中前两种方法均是通过打开环氧环引入极性基团,接枝反应型[4-5]是通过自由基引发丙烯酸接枝共聚,将亲水基团引入环氧树脂。成盐技术制备的水性环氧分散相粒径达到纳米级,贮存稳定性良好,但体系对pH的变化适应性较差,涂膜的柔韧性及耐水性也不理想。乳化法制备水性环氧树脂的技术有2种:一是外加乳化剂法,通过强制或相转化法制成环氧乳液[6],外加乳化剂强制制备的乳液分散相的微粒尺寸较大,约50μm,乳液的贮存稳定性极差,并且乳液的成膜性能也不好。转相乳化法[7-8]是通过将乳化剂和环氧树脂混合均匀,随后在一定的剪切条件下缓慢地向体系中加入蒸馏水,随着加水量的增加,整个体系逐步由油包水型向水包油型转变,形成水可稀释体系。但该体系的贮存稳定性及机械稳定性均比成盐法制备的水性环氧树脂差。目前研究较为活跃的是第2种乳化技术,即环氧自乳化[9-10],在环氧树脂分子链中引入亲水性氧化乙烯链段,同时保证每个改性后的环氧树脂分子上含有2个环氧基,不用外加乳化剂即可自乳化分散形成乳液,其乳液的分散相粒径较小,贮存稳定性高,体系对pH不敏感,并且乳化剂在成膜时参与了固化反应,因此涂膜的硬度、附着力也有很大提高,目前市售的水性环氧乳液多为此类。

2.2水性环氧地坪涂料固化剂的水性化

水性环氧固化剂是决定水性环氧地坪涂料最终性能的关键因素之一。它应能较好地溶解或分散在水中,而且在水中能够稳定存在,与环氧树脂具有良好的相容性。该固化剂可直接乳化环氧树脂或与水性环氧乳液配成稳定的水性环氧体系,同时体系的流变性、适用期、固化条件和涂膜性能也应满足水性环氧地坪涂料的使用要求。

到目前为止,水性环氧地坪涂料用固化剂经历了3代的发展[11]。第1代水性环氧地坪涂料用固化剂采用溶剂型环氧固化剂聚酰胺与醋酸、磷酸或盐酸反应制得铵盐,再在醇醚类溶剂的辅助下溶于水而制得。该方法仅改善了固化剂在水中的稳定性和亲水性,其涂膜性能和固化性能仍未得到改进,存在着水稀释降黏速度缓慢、固化速率慢、光泽低、硬度低等缺点。

在20世纪80年代后期和90年代初,开发了以环脂胺环氧加成物为基础的第2代水性环氧固化剂。采用环氧树脂作为扩链剂可以提高固化剂与环氧树脂的相容性,这种涂料体系即使在低温和高湿环境下也能较快地固化。

这种水性环氧地坪涂料的缺点是不能厚涂,当一次涂膜厚度超过500μm时,涂膜在干燥过程中容易开裂。

最新开发的第3代水性环氧地坪涂料固化剂是以特高相对分子质量的脂肪胺环氧加成物为基础分散在水中的乳液,具有高胺官能度、相容性好等特点。混合后乳液稳定,固化速度快,水稀释对降低体系黏度优于第1、2代体系,具有较高的施工固体分。当涂膜厚度大于1mm时,仍能很好干燥,不会出现开裂现象。一次可涂覆数毫米厚的地坪涂膜,克服了普通室温固化水性环氧地坪涂料不能一次性厚涂的缺陷,具有良好的市场应用前景。

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