CN108675692A - 一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料及其制备方法。所述的修补涂料包括以下按重量百分比计的制备原料：水性环氧树脂乳液5～7％、固化剂3～4％、水7～9％、消泡剂0.1～0.3％、白水泥40～55％、石英砂20～35％、色浆4～8％、聚羧酸减水剂0.15～0.3％和膨胀剂0.5～0.8％。所述的水性环氧混凝土修补涂料具有凝结时间短，固化速度快，耐腐蚀性强，耐重载，高抗压，高耐磨，色彩柔和美观等优点，在作为维护和修补材料使用时，不会使断裂面出现明显的连接缝，并且修补位置具有良好的抗开裂性、抗折强度和抗压强度。此外制备过程操作简单，无污水及有害气体生成，安全可靠，节能环保。

Description

一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料及其制备方法。

背景技术

修补涂料是用于建筑物室内地面涂层饰面的地面修补材料。目前常用的地面修补材料有涂料和快干水泥两大类。其中，涂料修补可以保证颜色一致，但由于涂料主要涂刷在水泥砂浆基层上，要求具有良好的耐碱性，并与水泥砂浆具有良好的粘结性，保证使用过程中不脱落、不起皮。此外，涂料修补还要求基面必须平整、清洁、干燥、牢固，需要多层施工，才能使表面平整度符合设计要求，否则容易出现参色、起纹、刮痕裂现、遮盖力不良等问题。另一方面，多层施工亦使修补涂料的固化速度变慢，养护期延长，在一定程度上限制了涂料作为修补材料的应用，并且对于缺损比较大的地面，仅仅使用涂料修补是满足不了要求的。

快干水泥修补固化较快，但其颜色不能选择，需要在表面涂刷涂料以保证整体颜色一致。并且水泥的主要成分是易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，本身结构不密实，有很多毛细孔通道，使混凝土和砂浆渗透性较大，使用性能下降。同时，侵蚀性介质易进入其内部，以致由其配制的混凝土或砂浆易受到腐蚀，导致材料耐久性下降。另一方面，由于混凝土或砂浆中的水泥浆与石子以及砂子之间存在含有微裂缝的界面区(或称过渡区)，因而在受弯或受拉荷载的作用下，界面区的裂缝在非常低的应力下就会迅速扩展，导致材料呈脆性破坏，即表现为抗弯(拉)强度较低及变形性差的弱点。因此，虽然快干水泥可满足快速修补的目的，但其耐磨性和耐冲击性较差，并不能满足各种公共建筑内的地面承受无数踩踏和摩擦的耐久性要求，并且没有装饰性，大大限制了其应用。

水性环氧树脂可在室温和潮湿或过湿的环境中固化，能与水泥砂浆、混凝土等常用的水泥基材料混合使用，并能提高上述材料的早期强度、韧性、抗冲击性能，增强防水性能，目前已广泛应用于制备环氧树脂混凝土，用于地面修复。环氧树脂混凝土是用环氧树脂胶粘剂代替或部分代替水泥，掺入适量固化剂、增塑剂、稀释剂及填料作为胶粘剂，以砂、石作为骨料，经混合、成型、固化而成的一种复合材料。经环氧树脂改性后，混凝土的粘结性、抗渗性、抗冻融性、耐磨性、耐酸性和耐其他化学介质性都明显提高，达到制备绿色环保建筑修补涂料的要求，并且可以做成各种颜色，具有装饰性。公开号为CN 105084844A的中国专利申请公开了一种环氧树脂乳液改性水泥基修补材料，该修补材料由硫铝酸盐水泥、环氧树脂乳液、水性固化剂、速凝剂、水性增粘松香树脂乳液、减水剂、硅灰、石英粉和水经机械搅拌制备而成，具有水下凝结时间短、水下抗分散性高和基层粘结强度高的优点。但该修补材料需要加入铝酸钠或碳酸锂等无机盐类速凝剂才能使水泥快速水化硬化，以保证施工的要求，成本增加，且铝酸钠等无机盐经人体呼吸道吸入，易造成铝土肺，存在施工安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料及其制备方法。所述的混凝土修补涂料组成较为简单，具有快速固化、耐腐蚀性、耐磨、耐冲击、耐污等优良性能，且可根据不同场合制成不同颜色，具有较佳的装饰性和使用灵活性，可作为维护和修补材料使用，适用于不同建筑的室内场所。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料，包括以下按重量百分比计的制备原料：

优选地，所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料包括以下按重量百分比计的制备原料：

具体地，上述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料中的水性环氧树脂乳液通过乳化剂乳化法制备，所述水性环氧树脂乳液的制备包括以下步骤：将E-51环氧树脂、环保稀释剂和乳化剂混合，加热至75℃，在2000～3000r/min转速下，加入去离子水，分散15～20min，即得含固量为60～65％的水性环氧树脂乳液。

进一步地，上述水性环氧树脂乳液的制备原料中，E-51环氧树脂、环保稀释剂、乳化剂和去离子水的重量比为30:(3～5):(2～3):40，优选重量比为30:3:2:40。

进一步地，所述的环保稀释剂为烯丙基缩水甘油醚与端环氧基硅油以1:0.15～0.25的重量比组成，优选地，所述的环保稀释剂为烯丙基缩水甘油醚与端环氧基硅油以1:0.2的重量比组成。

进一步地，所述的乳化剂为丙二醇嵌段聚醚型表面活性剂L-44。

进一步地，所述的固化剂为水性胺类固化剂，具体为三乙烯四胺。

进一步地，所述的消泡剂为BYK A530(毕克A530)、BYK 066N(毕克066N)、EFKA2720(埃夫卡2720)、EFKA 2022(埃夫卡2022)、DEU CHEM 6800(德谦6800)、TEGO 6800(迪高6800)中的任意一种。

进一步地，所述的膨胀剂为可膨胀石墨、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石粉中的任意一种。

进一步地，所述的石英砂细度为200目。

本发明的色浆为市售产品，可以为Colanyl氧化物系列色浆、Colanyl 100系列色浆等等。

此外，本发明还提供一种所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料的制备方法，其包括以下步骤：

称取白水泥和石英砂，加入搅拌锅中，在40～50r/min的速度下搅拌1～3min，然后加入水、水性环氧树脂乳液、固化剂、消泡剂、聚羧酸减水剂和膨胀剂，在60～70r/min的速度下搅拌5～10min，最后加入色浆，在40～50r/min的速度下搅拌4～6min，即可得到水性环氧混凝土修补涂料。

现有的水性环氧树脂乳液多采用普通乳化剂(如十二烷基硫酸钠)制备，固化速度慢，且含有较大量的醚类环保稀释剂，使环氧树脂乳液的粒径偏大，固化交联不完全。另外，随着固化反应的逐步进行，固化产物的分子量不断增大，导致环氧粒子表层的粘度不断增加，水性环氧产物的玻璃化温度逐步上升，固化剂向环氧树脂内的扩散将变得越来越困难，越不利于固化。本发明人通过大量的试验发现，在环保活性稀释剂中加入一定量的端环氧基硅油，可降低反应过程中的玻璃化温度，并调节环氧粒子表层的粘度，促使固化剂易于向环氧树脂内的扩散，加快固化速度，使水性环氧树脂固化交联达到满意的效果。与此同时，所述的端环氧基硅油分子结构中还带有环氧官能团，可参与固化反应，加快涂料的固化进程。

本发明在环氧混凝土的制备中加入上述的水性环氧树脂乳液，利用环氧树脂快速固化性能，和优良的粘结性，以及与水泥、石英砂等无机材料良好的相容性，使水泥水化固化和环氧树脂交联网络形成交互联系的网络结构，从而增强混凝土的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性。同时，该混凝土还加入了消泡剂、减水剂和膨胀剂等，最终使形成的混凝土不仅提高了抗压轻度和抗折强度，而且降低了开裂几率，提高了稳定性和表观效果。因此，本发明提供的快速固化水性环氧混凝土可作为性能优异的维护和修补材料，应用于不同的建筑室内场所。

本发明提供的混凝土修补涂料弥补了地坪漆和水泥基地地坪的缺点，具有耐重载、高抗压、高耐磨、色彩柔和美观等特点，可作为一种色彩自然、鲜艳，且具有环保性的修补材料应用于工业厂房、电影院、高档商业建筑等场所。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的水性环氧混凝土修补涂料具有凝结时间短，固化速度快，耐腐蚀性强，耐重载，高抗压，高耐磨，色彩柔和美观等优点，在作为维护和修补材料使用时，不会使断裂面出现明显的连接缝，并且修补位置具有良好的抗开裂性、抗折强度和抗压强度。

(2)本发明提供的水性环氧混凝土修补涂料的制备过程主要以机械搅拌为主，无需在高温高压下进行，操作简单，且在制备过程中无污水及有害气体生成，安全可靠，节能环保。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1水性环氧树脂乳液的制备

分别称取E-51环氧树脂60g，环保稀释剂6g和丙二醇嵌段聚醚型表面活性剂L-446g，混合均匀，加热至75℃，在2500r/min转速下，加入80g去离子水，分散20min，即得水性环氧树脂乳液，其中所述的环保稀释剂由5g烯丙基缩水甘油醚与1g端环氧基硅油混合制成。

对比例1水性环氧树脂乳液的制备

分别称取E-51环氧树脂60g，烯丙基缩水甘油醚6g和丙二醇嵌段聚醚型表面活性剂L-44 6g，混合均匀，加热至75℃，在2500r/min转速下，加入80g去离子水，分散20min，即得水性环氧树脂乳液。

对比例1与实施例1的区别在于，所述的环保稀释剂不含端环氧基硅油。

对比例2水性环氧树脂乳液的制备

分别称取E-51环氧树脂60g，环保稀释剂6g和十二烷基硫酸钠6g，混合均匀，加热至75℃，在2500r/min转速下，加入80g去离子水，分散20min，即得水性环氧树脂乳液，其中所述的环保稀释剂由5g烯丙基缩水甘油醚与1g端环氧基硅油混合制成。

对比例2与实施例1的区别在于，所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠。

实施例2-4和对比例3-5水性环氧混凝土修补涂料的制备

实施例2-4和对比例3-5水性环氧混凝土修补涂料的制备原料组成见下表1所示：

表1各组水性环氧混凝土修补涂料的原料组成

对比例5的水性环氧树脂乳液为市售产品，购自美国陶氏化学DOW，型号为DERWB3002，环氧当量为310g/eq，固体含量为63～65％。

实施例2水性环氧混凝土修补涂料的制备：

称取白水泥和石英砂，加入搅拌锅中，在40r/min的速度下搅拌2min，然后加入水、水性环氧树脂乳液、三乙烯四胺、消泡剂、聚羧酸减水剂和膨胀剂，在60r/min的速度下搅拌80min，最后加入色浆，在40～50r/min的速度下搅拌4～6min，即可得到水性环氧混凝土修补涂料。

实施例3-4和对比例3-5水性环氧混凝土修补涂料的制备参考实施例2。

试验例一、性能检测

按下表所示的检测标准，分别对实施例2-4和对比例3-5制得的水性环氧混凝土修补涂料进行性能检测，结果见下表2所示。

表2各组水性环氧混凝土修补涂料的性能检测结果

结果显示，本发明提供的水性环氧混凝土修补涂料不仅凝结时间短，固化速度快，还具有优良的耐高温、低温、腐蚀性性能，并且硬度高，耐重载，高抗压，高耐磨，机械性能佳，使用寿命长，可作为维护和修补材料使用。由对比例1-3可知，水性环氧树脂乳液的制备仅以烯丙基缩水甘油醚作为活性稀释剂而不含端环氧基硅油，或以普通乳化剂十二烷基硫酸钠进行制备，而不是以丙二醇嵌段聚醚型表面活性剂L-44作为乳化剂，或以市售产品DERWB3002水性环氧树脂乳液作为原料，制得的水性环氧混凝土修补涂料各方面的性能均有所下降，表明本发明自制的水性环氧树脂乳液用于改性水泥混凝土材料可以明显改善混凝土各方面的性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，包括以下按重量百分比计的制备原料：

2.根据权利要求1所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，包括以下按重量百分比计的制备原料：

3.根据权利要求1或2所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液的含固量为60～65％，所述水性环氧树脂乳液的制备包括以下步骤：将E-51环氧树脂、环保稀释剂和乳化剂混合，加热至75℃，在2000～3000r/min转速下，加入去离子水，分散15～20min，即得水性环氧树脂乳液。

4.根据权利要求3所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的E-51环氧树脂、环保稀释剂、乳化剂和去离子水的重量比为30:3:2:40。

5.根据权利要求3所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的环保稀释剂为烯丙基缩水甘油醚与端环氧基硅油以1:0.15～0.25的重量比组成。

6.根据权利要求5所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的环保稀释剂为烯丙基缩水甘油醚与端环氧基硅油以1:0.2的重量比组成。

7.根据权利要求3所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的乳化剂为丙二醇嵌段聚醚型表面活性剂L-44。

8.根据权利要求1或2所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的固化剂为三乙烯四胺。

9.根据权利要求1或2所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料，其特征在于，所述的消泡剂为BYK A530、BYK 066N、EFKA 2720、EFKA 2022、DEU CHEM 6800、TEGO 6800中的任意一种；

所述的膨胀剂为可膨胀石墨、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石粉中的任意一种。

10.根据权利要求1-9任一所述的快速固化水性环氧混凝土修补涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

称取白水泥和石英砂，加入搅拌锅中，在40～50r/min的速度下搅拌1～3min，然后加入水、水性环氧树脂乳液、固化剂、消泡剂、聚羧酸减水剂和膨胀剂，在60～70r/min的速度下搅拌5～10min，最后加入色浆，在40～50r/min的速度下搅拌4～6min，即可得到水性环氧混凝土修补涂料。