CN102816499B - 一种快干型环保水性环氧地坪漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快干型环保水性环氧地坪漆及其制备方法，该地坪漆按重量百分比由以下组分组成：A组分：三元水性胺环氧固化剂34-36%，润湿剂0.1-0.3%，钛白粉8-12%，气相二氧化硅0.8-1.2%，凹凸棒土0.2-0.6%，800目石英粉14-16%，矿物油消泡剂0.13-0.17%，有机硅消泡剂0.13-0.17%，水37-39%，其中A组分的重量百分比之和为百分之百；B组分：环氧树脂89.5-90.5%，环氧活性稀释剂9.5-10.5%，其中B组分的重量百分比之和为百分之百；A组分与B组分按照4:1的重量配比混合均匀。其制备方法包括制备A组分，制备B组份和制备环氧地坪漆三个步骤。本发明获得了极佳的涂层性能，表干、实干时间得到了较大幅度的缩短，涂料混匀性较好，环保，与水性色浆兼容性好。

Description

一种快干型环保水性环氧地坪漆及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种快干型环保水性环氧地坪漆及其制备方法。

【背景技术】

传统的双组分溶剂型环氧地坪涂料已经应用了多年，在具备好的耐磨性、硬度、附着力、抗压强度、耐化学品性等性能的同时，其较高的VOC及不理想的透气性造成了应用上的局限性。传统的双组分溶剂型环氧地坪涂料的透气性极差，当应用在地下潮气较重的基面时容易出现漆膜鼓泡、剥离脱落等现象。

涂料的水性化成为趋势，水性环氧地坪涂料正是在这样的环境下而出现的，同溶剂型环氧树脂涂料相比，漆膜具有微孔结构，它能允许水汽渗透而液体不能渗透，能释放水泥内部的气体压力，从根本上解决漆膜鼓泡的溶剂型环氧地坪涂料的问题。

虽然水性环氧地坪涂料在施工宽容度和环境友好方面有较显着的改进，但是其综合性能却不如传统的双组分溶剂型环氧地坪涂料，国内报道和市面上提供的水性涂料通常综合性能较差，很少见到耐磨性、硬度、附着力、抗冲击强度、耐化学品性等各项性能优异，但同时具备干速快、活化期适中的水性环氧地坪涂料。

市面上水性环氧地坪涂料，没能很好的优化各项性能，往往过分关注于某几项性能而疏忽另一些性能，从而容易造成应用上的隐患。比如，一般的涂料生产商或者用户，普遍性地很关注地坪涂料的硬度、耐磨性和附着力，殊不知过高的硬度则趋向于引起不理想的漆膜抗冲击性能，导致柔韧性差、脆性严重的问题。而柔韧性过于优异的漆膜，则又会引发硬度不佳、耐沾污性差的问题。

对于传统的水性环氧地坪漆，除了其抗冲击性不好之外，还存在干燥速度慢、重涂时间过长、工程施工后放置的时间过长等问题。

本发明专利就是在这样的背景下，采用多项创新技术，实现水性环氧涂料综合性能的大幅度提升。在具备好的硬度、附着力、耐磨性、耐沾污性的同时，大幅度提升漆膜的抗冲击强度；确保漆膜在应用过程中的长效性，不易发生由于脆裂造成涂层剥落；提升了该类涂料的利用价值，使其在装饰性能上富有更佳的表现。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种快干型环保水性环氧地坪漆；

本发明的另一个目的是提供一种制备该环氧地坪漆的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种快干型环保水性环氧地坪漆A、B组分，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：

A组分

其中A组分的重量百分比之和为百分之百；

B组分

环氧树脂 89.5-90.5%

环氧活性稀释剂 9.5-10.5%，

其中B组分的重量百分比之和为百分之百；

A组分与B组分按照4:1的重量配比混合均匀。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述A组分中的三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺、水性聚酰胺的混合物。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述的改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺的重量比例为（3.2-4.2）:（3.0-4.0）:（2.5-3.0）。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述A组分中的润湿剂为非离子型聚氧乙烯醚、阴离子型烷酸盐中的一种或两种。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述的非离子型聚氧乙烯醚为聚氧乙烯四氟碳醚、聚氧乙烯烷基醚中的一种或两种。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述的阴离子型烷酸盐为烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠中的一种或两种。

其中A组分中以800目石英粉作为主填料体系，以凹凸棒土和气相二氧化硅做为体系的防沉降和防分层助剂体系。

B组分中的环氧树脂为南亚环氧树脂（昆山）有限公司生产的环氧树脂，型号为NPEL128。

如上所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述B组分中的环氧活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚（AGE）、丁基缩水甘油醚（BGE）中的一种或两种。

一种制备如上所述的快干型环保水性环氧地坪漆的方法，其特征在于包括以下步骤：

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15%的水，配方总重量20%的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为8-10米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到24-26米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到15-16米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分；

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即可。

在完成的环氧地坪漆液体中可以使用水性色浆调制客户所需的不同颜色。

为了更好地阐述本发明的技术方案，以下对本发明组分的作用机理进行进一步描述：

一、三元水性有机胺固化剂体系

脂肪族的固化剂快的反应速度、好的粘结性能和适中的柔韧性，但其适用期（POT LIFE）较短、光泽低，未改性的脂肪胺有一定刺激气味。酰胺类固化剂漆附着力佳、柔韧性好、适用期较长、无刺激气味，但其反应速度略低、硬度欠佳。脂环族固化剂的适用期适当、粘结性能佳、光泽高、色泽低、耐化学品性好、硬度高，但柔韧性差，不利改善涂层的抗冲击性。从这些几类胺固化剂各自的特点来看，各自有各自的优缺点，而单独使用作为环氧树脂的固化剂都有明显的性能缺限，因此设想把这三类胺按适当的比例组合起来，从而得到综合性能佳的胺固化剂。本发明从这个思路出发，梯度测试三类胺固化剂的性能表现：改性脂肪胺水性环氧固化剂、水性聚酰胺基胺类环氧固化剂、改性脂环胺水性环氧固化剂的不同组合比例，优化其搭配比例；作为环氧树脂的固化剂，显着的改善了环氧涂层的的综合性能。

二、级配颜填料提升水性地坪涂料胶的致密度和耐磨性

在水性环氧地坪漆的A组分配方结构中，颜填料起着骨架的左右，不同的颜填料有不同的粒径和外观形态。如果将不同粒径的颜填料按适当的比例搭配混合，均匀分散在性环氧地坪漆的A组分中，当与组分B环氧树脂混合均匀，反应固化后，可形成了小球填充于大球的相对致密的状态。

配方中使用的颜填料，通过TEM透射电镜可观测其粒子形貌和平均粒径：

金红石型二氧化钛，球状粒子，平均粒径为0.21μm；

气相二氧化硅，球状粒子，平均粒径为5μm；

凹凸棒土，球状粒子，平均粒径为10μm；

800目石英粉，球状粒子，均粒径为15μm

气相二氧化硅、凹凸棒土、800目石英粉，这些颜填料其平均粒径按照等差数列排列递增，考虑到其实际的功效，进行粗细级搭配，金红石型二氧化钛平均粒径为0.21μm，填充于这些填料中间，将各个组分的加入比例调整到最佳，确保漆膜成膜后的致密度。放弃使用针状类粉体，采用硬度较高球状石英粉，对提升涂膜的硬度起到很好的协同作用。

三、A组分双效防沉及防分层，保证了罐内涂料的均匀一致，确保涂料不分层和粉体的沉降；在与B组分混合时，极易混合、搅拌均匀，保证了涂料的高品质。

水性胺固化剂体系接近牛顿型流体，在配方中当加入颜填料之后，其易造成涂料在罐内的分层和颜填料的沉降；在使用过程中，易导致涂料的不均一性，对涂层的质量造成影响。传统的水性涂料的防沉降剂使用气相二氧化硅或膨润土，防分水采用疏水改性碱溶胀增稠剂或碱溶胀增稠剂，但是对于水性胺固化剂来说，它属于非离子型分子链，疏水改性碱溶胀增稠剂或碱溶胀增稠剂对其无缔合左右，因此极少有防分水作用。本发明在使用气相二氧化硅的同时，创新性地使用了气相二氧化硅和功能型填料---凹凸棒土作为涂料A组分的抗沉降和抗分层的双效助剂系统，对涂料在罐内的防分水和防沉降有较好的作用。凹凸棒土在水悬浊液中呈网状结构，吸水膨胀而形成触变性的凝胶矿物，因而具有良好的悬浮性和抗分层的作用，它与气相二氧化硅协调使用，达到理想的防沉与防分层效果。

四、B组分中引入环氧活性稀释剂，进一步提升水性地坪漆的涂膜性能，降低涂料中VOC的释放，大幅度增强涂料的环保优势。活性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子量环氧化合物，在稀释和降低环氧树脂粘度的同时，它可以参加环氧树脂的固化反应,成为环氧树脂固化物交联网络结构的一部分。在B组分中引入环氧活性稀释剂，既降低环氧树脂粘度、改善A与B组分的混合均匀性，还能显着提升涂层的柔韧度和抗冲击性；再者，由于活性稀释剂参与了化学反应，有效地降低了涂料施工后VOC的释放，大幅度减少了涂料中有机化合物对环境造成的负面影响。

本发明相比于现有技术，有以下优点：

①在关键性能指标值耐磨性、硬度、附着力、抗冲击强度、耐化学品性，取到了重大突破。其中，硬度比国家标准要求的H高一个等级，达到2H；耐磨性达到国家标准要求效果的2倍左右；抗冲击性达到国家标准的Ⅱ型，耐耐化学品性、耐油性、耐酸性、耐碱性等，达到最高级别中的“无变色”程度。

②表干、实干时间得到了较大幅度的缩短，实现了涂料施工应用的便捷性，缩短了涂料施工的重涂时间，同时施工后能较短时间内投入使用。其中表干时间与实干时间均缩短为国家标准限额值的25%左右。改性脂肪族固化剂对表干和实干速度的提高有较大的贡献，改性脂环胺的固化速度适中，但酰胺类固化剂的反应速度稍慢。通过脂肪胺、脂环胺、酰胺固化剂比例梯度测试，惊奇地发现，三者以为合理的比例混合使用，可得到很好的协同作用，得到满意的反应速度和干速效果。

③获得较快干速的情况下，其在标准气候条件下，该发明专利产品的A、B组分混合后的适用期（pot life）为2.2小时，确保涂料不会由于适用期过短造成涂料的报废。单独测试改性脂肪胺、改性芳胺、酰胺固化剂三者的适用期，适用期分别为0.56h、1.20h、4.20h；三种固化剂混合的反应有协同作用速度。

④较好的涂料混匀性，A、B组分都具备适中的粘度，同时都不分层、不沉降，确保了易施工和涂料的性能。

⑤混合均匀后的水性环氧地坪涂料体系，其VOC含量小，气味低，环氧活性稀释剂和有机胺固化剂反应后将释放的VOC含量降低至105g/L。

⑥在改性脂肪胺和改性脂环胺分子链中引入非极性基团,使得改性后的多元固化剂具有两亲性结构，以改善与环氧树脂的兼容性，因此该专利产品具备极好的调色性，与水性色浆兼容性好。

本发明专利基于以上的创新，获得了极佳的涂层性能。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述：

表1：

实施例1：

将表1中指定的实施例1各组分按以下步骤制备，但其中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺按重量比3.2：3.0：2.5混合的混合物，润湿剂为聚氧乙烯四氟碳醚，环氧活性稀释剂为AGE。

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15%的水，配方总重量20%的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为8米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到24米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到15米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分。

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即得本发明实施例1。

实施例2：

将表1中指定的实施例2各组分按以下步骤制备，但其中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺按重量比4.2：4.0：3.0混合的混合物，润湿剂为聚氧乙烯烷基醚，环氧活性稀释剂为BGE。

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15%的水，配方总重量20%的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为9米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到25米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到16米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分。

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即得本发明实施例2。

实施例3：

将表1中指定的实施例3各组分按以下步骤制备，但其中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺按重量比4：3.0：3.0混合的混合物，润湿剂为烷基苯磺酸钠，环氧活性稀释剂为BGE。

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15%的水，配方总重量20%的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为10米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到26米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到16米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分。

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即得本发明实施例3。

实施例4：

将表1中指定的实施例4各组分按以下步骤制备，但其中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺按重量比4.2：3.0：3.0混合的混合物，润湿剂为烷基硫酸钠，环氧活性稀释剂为AGE。

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15%的水，配方总重量20%的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为8米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到25米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到16米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分。

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即得本发明实施例4。

实施例5：

各组份含量同实施例2的相同，但其中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺按重量比4：3.5：2.8混合的混合物，润湿剂为烷基硫酸钠和烷基苯磺酸钠的混合物，环氧活性稀释剂为AGE，制备方法同实施例2相同。

实施例6：

各组份含量同实施例2的相同，其中三元水性胺环氧固化剂的混合配比也同实施例2相同，润湿剂为聚氧乙烯四氟碳醚和聚氧乙烯烷基醚的混合物，环氧活性稀释剂为AGE，制备方法同实施例2相同。

实施例7：

各组份含量同实施例2的相同，其中三元水性胺环氧固化剂的混合配比也同实施例2相同，润湿剂为聚氧乙烯四氟碳醚、聚氧乙烯烷基醚和烷基苯磺酸钠的混合物，环氧活性稀释剂为AGE，制备方法同实施例2相同。

实施例8：

各组份含量同实施例2的相同，其中三元水性胺环氧固化剂的混合配比也同实施例2相同，润湿剂为聚氧乙烯四氟碳醚和烷基硫酸钠的混合物，环氧活性稀释剂为AGE，制备方法同实施例2相同。

以上实施例1-8按照“GB22374-2007地坪涂装材料”环氧地坪涂料国家标准测试的结果如表2所示。

表2：

其中抗冲击性分为两个等级测试：

I型：500克钢球，高100cm；II型：1000克钢球，高100cm。

实施例5-8的测试结果与实施例2的相同，三元水性胺环氧固化剂在范围内的重量配比的改变以及润湿剂选择范围内的改变均不影响本发明产品的性能。

由上述测试结果可知，本发明在保证其他产品性能的同时，大大减少了表干和实干的时间，实现了快干的特性。

Claims (6)

1.一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：

A组分

其中A组分的重量百分比之和为百分之百；

B组分

环氧树脂 89.5-90.5％

环氧活性稀释剂 9.5-10.5％，

其中B组分的重量百分比之和为百分之百；

A组分与B组分按照4:1的重量配比混合均匀；

所述的A组分中三元水性胺环氧固化剂为改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺的混合物，所述的改性脂肪胺、改性脂环胺和水性聚酰胺的重量比例为(3.2-4.2):(3.0-4.0):(2.5-3.0)。

2.根据权利要求1所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述A组分中的润湿剂为非离子型聚氧乙烯醚、阴离子型烷酸盐中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述的非离子型聚氧乙烯醚为聚氧乙烯四氟碳醚、聚氧乙烯烷基醚中的一种或两种。

4.根据权利要求2所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述的阴离子型烷酸盐为烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种快干型环保水性环氧地坪漆，其特征在于所述B组分中的环氧活性稀释剂为C12-14烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚中的一种或两种。

6.一种制备权利要求1所述的快干型环保水性环氧地坪漆的方法，其特征在于包括以下步骤：

制备A组分：

a、在分散缸中依次加入配方总重量15％的水，配方总重量20％的三元水性胺环氧固化剂，然后加入润湿剂，矿物油类消泡剂，以剪切速度为8-10米/秒的中低转速分散均匀；

b、再依次加入气相二氧化硅、凹凸棒土、钛白粉、800目石英粉，用适量水冲洗缸壁，将剪切速度提升到24-26米/秒的高转速分散均匀；

c、最后将剪切速度调整到15-16米/秒的中转速，加入余量的三元水性胺环氧固化剂，然后加入有机硅消泡剂，并补足配方中的水，分散搅拌10min即得A组分；

制备B组份：在分散缸中依次加入环氧树脂，环氧活性稀释剂，搅拌混合均匀即得B组分；

制备环氧地坪漆：将A组分与B组分按照4：1的重量配比混合均匀，静置15min即可。