CN102120907A - 一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法。该地坪涂料是在环氧树脂、固化剂、颜填料、稀释剂和其他助剂的基础上，加入埃洛石纳米管作为纳米增强改性剂，具有优良的耐磨、耐压、耐冲击和弯曲等力学性能和耐化学性能，并具有良好的流平性和工艺操作性，涂膜表面平滑、美观，制备简单，施工方便，无溶剂和VOC排放,且成本较低。

Description

一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地坪涂料及其制备方法，具体涉及一种环氧树脂地坪涂料及其制备方法。

背景技术

地坪涂料，多用于工厂、公共设施、商场、家居等地面装饰和保护。现代工业要求地坪具有平整亮丽、易清洗、耐磨、抗压、耐油污、耐腐蚀等特性。目前工业地坪涂料采用最多的是环氧树脂和聚氨酯涂料。环氧地坪涂料具有良好的耐水性、耐油性、耐酸碱性、耐盐雾腐蚀性等化学特性和耐磨、耐冲压、耐洗刷等物理特性，且平坦、亮丽、不产生裂纹、易清洗、易维修保养，几乎可满足现代工业对地坪的全部需要，因而在地坪涂料中占有重要地位，是现代工业理想的长效地坪涂料。

纳米材料和纳米技术是当前新材料的重要发展方向。纳米材料应用于高分子材料中具有超越普通补强填料的优良特性，少量纳米材料的加入即可大幅度改善高分子材料的性能。研究表明，纳米材料不仅能大大提高环氧树脂的模量、强度、韧性、硬度、抗划痕、耐磨等性能，还能提高其耐热性、耐水性和阻燃性，因此，纳米材料和纳米技术为提高环氧地坪材料的性能开辟了一条新的途径。

埃洛石纳米管（halloysite nanotubes，简称HNTs）是一种具有纳米管状结构的天然硅酸盐纳米材料。其组成与高岭土相同，系高岭土在天然条件作用下卷曲形成的纳米管材料，外径约为30-50nm，长度约为100-2000nm。发明人及其团队近年研究发现，埃洛石纳米管对聚合物材料具有优良的增强和改性作用，其对环氧树脂、尼龙、聚丙烯、橡胶等聚合物的力学性能提高尤为显著，且成本较低，来源容易，显示出很好的研究开发和应用前景。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料及其制备方法。通过在环氧树脂地坪涂料中加入天然纳米材料—埃洛石纳米管，由于埃洛石纳米管与环氧树脂具有良好的相容性，易于在树脂中达到良好的分散，发挥纳米效应，因此这种纳米复合地坪涂料具有优良的强度、模量、韧性、耐磨、耐温、耐化学等性能，施工方便，成本降低，是一种高性能低成本的环氧树脂地坪涂料。

本发明目的通过以下技术方案来实现。

一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其组成的重量份数如下：

环氧树脂                            100

颜填料                              80～120

埃洛石纳米管                        0.5～20

界面改性剂                          0.025～1

稀释剂                              10～20

消泡剂                              0.5～2

流平剂                              0.5～2

固化剂                              20～30。

本发明所述的无溶剂环氧地坪涂料中的环氧树脂主要采用低粘度的双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂；

固化剂是脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酚醛胺或它们的改性物；脂肪胺包括乙二胺、己二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、多亚乙基多胺、二乙氨基丙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等。脂环胺包括异佛尔酮二胺、环己二胺、甲基环戊二胺、4,4-二氨基二环己基甲烷、双（4-氨基-3-甲基环己基）甲烷等。芳香胺包括间苯二甲胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等。

稀释剂为缩水甘油醚类，包括正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲酚基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚等；

颜填料可以是地坪涂料中通用的无机或有机颜填料，包括二氧化钛、氧化铬绿、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、石英粉、滑石粉等；

界面改性剂是对埃洛石纳米管进行表面和界面改性的助剂，包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或丙烯酸酯类嵌段共聚物。

所述埃洛石纳米管粉体必须过100目筛，使用前在110～130℃干燥1～3小时。

本发明所述的无溶剂自流平环氧地坪涂料的制备步骤如下，

（1）按照配方称取原料，将埃洛石纳米管、环氧树脂总量的5～40%重量及界面改性剂混合，研磨分散均匀，得到埃洛石纳米管浆料；

（2）将剩余环氧树脂、颜填料、稀释剂、流平剂和消泡剂研磨混合均匀得到主浆料；

（3）将主浆料和埃洛石纳米管浆料混合均匀后得到无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料的树脂组分；

（4）涂装前将树脂组分和固化剂混合均匀，即得到无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料。配方中添加了天然纳米材料埃洛石纳米管，同时加入界面改性剂，并在研磨和固化过程中进行界面原位改性。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果：

（1）本发明是在现有无溶剂环氧树脂地坪涂料的基础上，以原位改性方式加入适量的天然纳米材料埃洛石纳米管，不仅能显著提高环氧树脂的模量、强度、韧性、硬度、抗划痕、耐磨等性能，还能提高其耐热性、耐化学性和阻燃性。

（2）本发明制备的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其成本低于现有的无溶剂环氧树脂地坪涂料。

（3）本发明制备的无溶剂环氧树脂地坪涂料仍能保持现有无溶剂环氧树脂地坪涂料的加工性能，其挥发性有机物（VOC）含量有所降低。

具体实施方法：

实施例1

（1）将0.5 Kg埃洛石纳米管（事先过100目筛，在110℃干燥3小时）和5.0 kg双酚A二缩水甘油醚型(DGEBA)环氧树脂（NPEL-128, 环氧当量为190）及0.025Kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）在研磨机内室温研磨分散均匀，得到埃洛石纳米管浆料。（2）将95 kg环氧树脂、100kg石英砂、10kg环氧树脂活性稀释剂AGE（十二至十四烷基缩水甘油醚）、0.5Kg流平剂BYK-320、0.5kg消泡剂BYK-057在研磨机内室温研磨混合均匀得到主浆料。（3）将上述埃洛石纳米管浆料和主浆料搅拌混合均匀得到环氧地坪涂料的树脂组分。（4）涂装前将上述树脂组分和20Kg脂环胺固化剂IPDA按比例混合均匀,即可进行施工。

无溶剂环氧地坪涂料的施工工艺流程如下：基层处理→涂装底漆→腻子→打磨平整→涂刮面层→止滑处理。

根据JC/T 1015-2006测定无溶剂自流平环氧树脂地面涂层性能。地坪涂料的性能实验结果见表1。可以看出，在环氧地坪涂料中加入0.5份/100份环氧树脂的埃洛石纳米管，与不加埃洛石纳米管的对比样比较，可使涂料的性能发生明显的改善，主要表现为抗压强度和耐磨性明显提高。该无溶剂环氧地坪涂料操作性能好，涂膜表面平滑、美观，耐磨、耐压、耐冲击、耐化学和粘结性能良好，生产施工简单、方便，基本无VOC排放,有利于环保，能满足实际生产的要求。

实施例2

（1）将5 Kg埃洛石纳米管（事先过100目筛，在130℃干燥1小时）和20kg双酚A二缩水甘油醚型(DGEBA)环氧树脂（NPEL-128, 环氧当量为190）及0.25Kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）在研磨机内室温研磨分散均匀，得到埃洛石纳米管浆料。（2）将80kg环氧树脂、100kg石英砂，10kg环氧树脂活性稀释剂AGE（十二至十四烷基缩水甘油醚），0.5Kg流平剂BYK-320，0.5kg消泡剂BYK-057在研磨机内室温研磨混合均匀得到主浆料。（3）将埃洛石纳米管浆料和主浆料搅拌混合均匀得到环氧地坪涂料的树脂组分。（4）涂装前将上述树脂组分和20Kg脂环胺固化剂IPDA按比例搅拌混合均匀,即可进行施工。

无溶剂自流平环氧地坪涂料的施工工艺流程如下：基层处理→涂装底漆→腻子→打磨平整→涂刮面层→止滑处理。

根据JC/T 1015-2006测定无溶剂自流平环氧树脂地面涂层性能。地坪涂料的性能试验结果见表1。可以看出，在环氧地坪涂料中加入5份/100份树脂的埃洛石纳米管，与不加埃洛石纳米管的对比样比较，可使涂料的性能发生明显的改善，主要表现为抗压强度、弯曲强度、耐磨性明显提高。该无溶剂环氧地坪涂料操作性能好，涂膜表面平滑、美观，耐磨、耐压、耐冲击、耐化学和粘结性能良好，生产施工简单、方便，基本无VOC排放,有利于环保，且成本降低，能满足实际生产的要求，产生明显的经济效益。

实施例3

（1）将15 Kg埃洛石纳米管（事先过100目筛，在130℃干燥1小时）和35kg双酚A二缩水甘油醚型(DGEBA)环氧树脂（NPEL-128, 环氧当量为190）及0.75Kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）在研磨机内室温研磨分散均匀，得到埃洛石纳米管浆料。（2）将65kg环氧树脂、120 kg石英砂，20 kg环氧树脂活性稀释剂AGE（十二至十四烷基缩水甘油醚），2 Kg流平剂BYK-320，2 kg消泡剂BYK-057在研磨机内室温研磨混合均匀得到主浆料。（3）将埃洛石纳米管浆料和主浆料搅拌混合均匀得到环氧地坪涂料的树脂组分。（4）涂装前将上述树脂组分和30 Kg聚醚胺固化剂按比例搅拌混合均匀,即可进行施工。

无溶剂自流平环氧地坪涂料的施工工艺流程如下：基层处理→涂装底漆→腻子→打磨平整→涂刮面层→止滑处理。

根据JC/T 1015-2006测定无溶剂自流平环氧树脂地面涂层性能。地坪涂料的性能实验结果见表1。可以看出，在环氧地坪涂料中加入15份/100份树脂的埃洛石纳米管，仍可使涂料的性能明显改善，主要表现为抗压强度、弯曲强度、耐磨性明显提高。该无溶剂环氧地坪涂料表面平滑、美观，耐磨、耐压、耐冲击、耐化学和粘结性能良好，生产施工简单、方便，基本无VOC排放,有利于环保，且成本降低。

对比样除不加埃洛石纳米管外，其余组成均与实施例1相同。

表1 无溶剂环氧自流平地坪涂料的性能

Claims (7)

1.一种无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，其组成的重量份数如下：

环氧树脂                           100

颜填料                              80～120

埃洛石纳米管                   0.5～20

界面改性剂                       0.025～1

稀释剂                              10～20

消泡剂                              0.5～2

流平剂                              0.5～2

固化剂                              20～30；

所述埃洛石纳米管使用前过100目筛，在110～130℃干燥1～3小时。

2.根据权利要求1所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，所述固化剂包括脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酚醛胺或它们的改性物。

4.根据权利要求1所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，所述稀释剂为缩水甘油醚类。

5.根据权利要求1所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，所述颜填料包括二氧化钛、氧化铬绿、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、石英粉或滑石粉。

6.根据权利要求1所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料，其特征在于，所述界面改性剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或丙烯酸酯类嵌段共聚物。

7.制备权利要求1-6之一所述的无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）按照配方称取原料，将埃洛石纳米管、环氧树脂总量的5～40%重量及界面改性剂混合，研磨分散均匀，得到埃洛石纳米管浆料；

（2）将剩余环氧树脂、颜填料、稀释剂、流平剂和消泡剂研磨混合均匀得到主浆料；

（3）将主浆料和埃洛石纳米管浆料混合均匀后得到无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料的树脂组分；

（4）涂装前将树脂组分和固化剂混合均匀，即得到无溶剂纳米复合环氧树脂地坪涂料。