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      防靜電環氧地坪漆的水性化設計與涂裝

      2016-07-09  來自: 麗水銘達地坪裝飾工程有限公司 瀏覽次數:1189

      建筑涂料領域里,地坪漆所占的比重呈上升趨勢;在地坪材料范圍中,地坪漆的產值也是排在前列的。而觀整個地坪漆的市場,七成是環氧型的。這種優勢地位的形成,決不是偶然運氣造就的。地面涂料需要具備的與水泥類基材粘結力好、耐磨性好、耐水性好、耐化學介質能力好幾大特征,恰恰是雙組分環氧的強項。

          應該看到,國內的環氧地坪漆絕大部分還是溶劑型和部分無溶劑型。前者大量VOC自不待言,后者的活性稀釋劑毒性不可小視。存在這是當下的事實,卻并非永遠。環保形勢日益嚴峻化,東部地區的霧霾不斷給國人拉響警報。建筑涂料領域的水性化是首當其沖的,能水性化的應盡可能地水性化。

          從性能和涂裝比較,溶劑型環氧地坪漆會有鼓泡、脫落的概率傾向,施工時有毒物會有污染,且易燃易爆;水性環氧地坪漆對干濕面附著力均佳,有單向透氣性,使用工具可清洗,節約了工具成本,也保護了現場作業者.

          水性抗靜電環氧地坪漆是功能性涂料,它的設計理念是既要擁有水性環氧的閃光點,又可以獲得快速釋放掉靜電電荷的能力,并確保此能力的持久。靜電的不期而至,會帶來相當多的麻煩。例如產生電磁波干擾自動儀表,電荷使車間產品帶塵不利于精加工等等。實驗室、加工車間、倉儲部門等場所都非常需要這類涂料。

        1·抗靜電環氧地坪漆的水性化設計

          1.1水性環氧的體系

          歐美自20世紀70年代業已著手水性環氧的研發工作,特別是歐洲很重視水性產品,投入力度頗大。時下雙組分室溫固化水性環氧體系常見有四類:

          第1類低相對分子質量的液態環氧樹脂+水性環氧固化劑

          環氧樹脂不先行乳化,而是施工前與固化劑混合用固化劑乳化。這里的水性環氧固化劑有雙重作用。涂膜硬度增長較快。

          第2類高相對分子質量的固體環氧樹脂分散體+水性環氧固化劑

          高相對分子質量的環氧樹脂反應活性小于低相對分子質量環氧樹脂,所以適用期大于第1類??栈摹癆ncarezAr550”為其代表。

          第3類低相對分子質量的液態環氧樹脂乳液+水性環氧固化劑

          環氧樹脂乳化劑有親水的表面活性鏈段,又有親油的環氧樹脂鏈段,可用來乳化環氧樹脂。

          第4類水性環氧樹脂乳液+聚氨酯改性環氧固化劑

          聚氨酯改性環氧固化劑改變了以往環氧固化劑的局限性,用來固化水性環氧樹脂乳液得到的涂料綜合性能優良。

      雙組分水性環氧混合涂層固化過程如下:

          水分蒸發→粒子聚結→固化劑擴散→固化反應

          這四個過程既有先后,又不分割開。首先是涂膜里的水分持續蒸發,這樣聚合物粒子持續接近構成緊密堆積,從而粒子開始聚結。在此階段,固化劑分子得以擴散滲入聚合物粒子。固化劑中胺基與環氧樹脂中的環氧基反應,整個體系逐漸形成均相完整的涂膜。要注意當部分反應后粒子表面會導致一層硬殼,這會阻礙固化劑進一步的擴散和進一步的固化,要協調好聚結、擴散、固化過程。

          1.2抗靜電的機理

          電阻率小于1Ω.cm的物體為導體,電阻率大于109Ω.cm向絕緣體過渡。電阻率在105-109Ω.cm時,物體具有抗靜電能力。導電介質均勻分布于涂膜,控制了涂膜的電阻率。當電荷進入會立刻引導至相連的接地或其它低電位泄去??轨o電是一種實用功能,通過涂層間的配合發揮出作用,一般為底涂、中涂、膩子、面漆,底中之間有導電銅網。當然也可以和其它功能性涂層相疊加成系統,大家以模塊化的方式共同發力。且模塊之間應是可選擇可拆卸的,如蓄光層、抗菌層等。要充分發揮出抗靜電的作用,一個完整的涂料配套系統是需要的。

          現有的導電介質有導電助劑、導電纖維、導電金屬粉末、導電金屬氧化物、導電聚合物、碳系導電物等。導電助劑如季銨鹽類表面活性劑,分散均勻,易遷移流失。導電纖維導電性好,加量少,分散性不佳。導電金屬粉末導電性好,有顏色,分散性不佳,易氧化。導電金屬氧化物導電性好,加量大,電阻率控制好。導電聚合物如摻雜聚苯胺,導電性好,耐腐蝕。碳系導電物如石墨和炭黑,導電性好,顏色深。

          1.3環氧樹脂的水性化

          國內外環氧樹脂的水性化主要是乳化法和成鹽法。前者指樹脂的直接乳化、自乳化或水性環氧固化劑乳化。前面講到水性環氧體系時已有涉及。后者指樹脂引入羧基、胺基等,再分別用相對分子質量小的堿或酸中和成鹽。事實上,對于水性環氧地坪漆,主流上用乳化法制備;而相應水性環氧體系以第1類最成熟,從成本、性能匹配上操作性。所以后面配方論述中也采用第1類體系加以說明。

          1.4固化劑的水性化

          地坪漆的干燥條件一般為室溫自然干燥,固化劑必不可少。水性環氧的顯在固化劑大多采用多元胺或其改性物,利用胺基上的活潑氫與環氧基團交聯反應。通過固化劑可乳化樹脂,也可不乳化,合理地選配使體系的適用期、固化條件、涂膜性能等合乎客戶要求。

          多元胺有三種水性化的改性方式,改性可以克服一般胺類固化劑的缺陷:

          第1種多元胺與單脂肪酸反應制備酰胺化的多胺

          這種類型的多胺有一定的水溶性或水可分散性,本身有一定的水可稀釋性。另外有一定的表面活性作用,可乳化低相對分子質量的液態環氧樹脂。表現好在適用期、施工性可以;弊病在于多胺與環氧組分的相容性有問題,固化反應也不完全。

          第2種多元胺與二聚酸反應制備聚酰胺

          多元胺與二聚酸縮合得到的水性聚酰胺,一方面與環氧樹脂的相容性提高了,另一方面用它乳化環氧樹脂的涂料適用期短,涂膜機械性能差,顏色深。

          第3種多元胺與環氧樹脂反應制備多元胺-環氧加成物

          多元胺與環氧樹脂加成得到的多元胺-環氧加成物,由于伯胺基團的減少,固化劑活性的變小,使得涂料適用期的變長。引入氧化烷基鏈段等可使之能乳化環氧樹脂并提升了涂膜質量。從效果上看,第三種優于前兩種。

      1.5配方設計

          1.5.1環氧基與胺氫當量比

          環氧樹脂組分與改性多元胺固化劑的配比,實質上就是環氧基與胺氫當量比的計算。國內原料環氧樹脂組分常用環氧值指標,胺類用胺值。

          環氧當量=100/環氧值

          胺氫當量=56000/胺值

          環氧基團過量,展現環氧的特性多一點,適用期相對延長了,耐水、耐酸、耐堿加強了,耐腐蝕提高。

          胺氫過量,固化速率變快了,附著力、耐磨性、耐溶劑、耐污性均提升。

          當量比理論測算后,應根據具體應用場合及小試性能測試作浮動,得到一個黃金比配。

          1.5.2顏料的選型

          以胺類為水性環氧固化劑時,考慮到胺類的弱堿性,顏料不當使用酸性顏料。顏基比要高一點,保證良好的透氣性。著色顏料選擇耐候性和耐化學介質好的無機顏料或其色漿。填充顏料選吸油量小、性能惰性的。不僅是降低成本,更是起到提高物理化學性能的作用,如耐磨性、遮蓋力,對儲存也有正作用。填充顏料過多,對流變、表觀有負作用。

          導電介質中還是導電顏料導電性能好。不同的導電顏料添加量不一樣,其對各方面影響有差異。綜合比較,導電金屬氧化物和導電聚合物表現上佳,碳系導電物只用作中涂或輔助作用。

          1.5.3助劑的選型

          導電助劑:導電助劑多呈表面活性,只是初期抗靜電效果好。在一段時間后由于不斷滲出導致了抗靜電能力減弱乃至消失。建議不要單獨使用。

          潤濕分散劑:顏料如果在環氧樹脂中分散,受困于樹脂粘度,分散效率不會高。還是在固化劑組分加入恰當。如果固化劑含表面活性鏈段,有一定的潤濕分散能力,理論上可不加分散劑??紤]到導電顏料與其它成分的相容性及爭取短時間分散好導電顏料,選用合適的潤濕分散劑是需要的。

          消泡劑:要重視消泡劑,因為各成分中有的有表面活性作用,容易形成泡沫;施工會夾帶空氣;漆膜致密度不夠,有微孔;膜厚影響氣泡排出速度。抑泡劑和消泡劑組合應用會更好。

          潤濕流平劑:水的表面張力偏高,對基材潤濕顯弱。同時在有限時間里涂膜能充分流平,可以確保光澤等不打折扣。潤濕流平劑的需求可見一斑。

          成膜助劑:成膜助劑的作用在于降低MFFT,調節體系粘度,對表觀等有助益。良好的成膜助劑應該符合:

          ①好的水解穩定性

          ②低的凝固點

          ③適當的揮發率

          ④好的凝結效率

          ⑤環保類型

          防沉劑:防沉劑使導電介質和其它能平均分布在體系中,一是提高了儲存穩定,二是有利于涂層電阻值的均勻性。

          增稠劑:增稠劑調節固化劑組分的粘度,讓兩組分粘度大小靠攏,便于混合操作。


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