CN109439171A - 一种环保环氧地坪涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环保环氧地坪涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种环保环氧地坪涂料，以及制备方法和应用，该涂料包括A组分和B组分，其中A组分包括：聚氨酯改性环氧树脂100重量份，硅微粒10‑50重量份，活性环氧稀释剂20‑50重量份，流平助剂1‑6重量份；B组分包括：常规固化剂20‑50重量份，湿气固化剂1‑8重量份。所述聚氨酯改性环氧树脂中制备聚氨酯的多元醇中聚乙二醇的重量比占60%以上；聚乙二醇重均分子量在6000以上。通过上述选择，得到了一种具有剪切增稠效应的环保环氧涂料，其附着力、耐久性等同样优异。

Description

一种环保环氧地坪涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及环保环氧地坪涂料领域，还涉及到环保环氧地坪涂料的制备方法和应用。
背景技术
环氧涂料在现在工业和生活中应用十分广泛，在防水、防腐、抗静电等领域的占有率较多，其具有良好的附着力和广泛适用性。其中，作为环氧地坪涂料的应用最为常见，在地库地面、车间厂房地面的水泥地面都会铺设环氧地坪，提提高摩擦力、赋予功能性、提高美观性。
环氧地坪由于使用属于封闭空间，部分环氧地坪使用大量的有机溶剂，环保性能差，同时，封闭空间的有机溶剂易燃易爆，使用受限制，而水性环氧地坪的研发和使用较为困难，且耐久性相对于非水性环氧涂料差。因此，环保型环氧地坪的研发成为研发和市场的热点。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种环保环氧地坪涂料，其通过环氧树脂的结构选择，配合硅微粒，形成剪切增稠的体系，适用于地库或车辆限速区域，在车辆低速通过时，摩擦力正常，在车速提升时，摩擦力大幅度提升，提高了提速的难度感受，提醒驾驶员控制速度。同时，采用复合固化剂体系，常规固化剂提供初步固化，满足使用，在接下来一段时间，潜伏固化剂进一步起效，进一步固化，提高了附着力，满足长期使用的耐久性要求。
同时，本发明还提供了环保环氧地坪涂料的制备方法以及应用。
为了达到上述效果，本发明采用了如下的技术方案：
发明概述
本发明提供一种环保环氧地坪涂料，其包括A组分和B组分，其中A组分包括：聚氨酯改性环氧树脂100重量份，硅微粒10-50重量份，活性环氧稀释剂20-50重量份，流平助剂1-6重量份；B组分包括：常规固化剂20-50重量份，湿气固化剂1-8重量份。
作为优选技术方案，所述聚氨酯改性环氧树脂中制备聚氨酯的多元醇中聚乙二醇的重量比占60％以上。
作为优选技术方案，所述聚乙二醇重均分子量在6000以上，优选重均分子量在10000以上。
作为优选技术方案，所述聚氨酯改性环氧树脂通过端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂反应得到，其中端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂的质量比1：2-5。
作为优选技术方案，所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚E环氧树脂、酚醛环氧树脂或芳杂环氧树脂中的一种或几种的混合物。
作为优选技术方案，所述活性稀释剂选自聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚的一种或几种的混合物，优选为聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚。
作为进一步优选技术方案，A组分还可以包括颜料、消泡剂等。
作为优选技术方案，所述常规固化剂可以为脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、聚醚胺、聚醚脂酰胺或酸酐的一种或几种的混合物，优选为酸酐型，所述湿固化剂为酮亚胺固化剂。
本发明还提供一种环保环氧地坪涂料的制备方法，按照上述技术方案的配方，A组分制备方法包括：将聚氨酯改性环氧树脂溶于活性稀释剂，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入硅微粒以及流平助剂；B组分制备方法包括：常规固化剂和湿气固化剂混合均匀即可。
上述环保环氧地坪涂料在车库、限速地面、浴室地面等方面应用，进一步优选在车库，更进一步优选为地下车库。
发明详述
为了本领域技术人员对技术方案的理解更为深入，下面分别对技术方案中主要的技术设计进行详细的介绍。
本发明提供一种环保环氧地坪涂料，其核心技术要点在于组成的选择和主要组成的结构设计，其方案其包括A组分和B组分，其中A组分包括：聚氨酯改性环氧树脂100重量份，硅微粒10-50重量份，活性环氧稀释剂20-50重量份，流平助剂1-6重量份；B组分包括：常规固化剂20-50重量份，湿气固化剂1-8重量份。
环氧树脂属于一类附着力优异，耐候性能好的基础树脂，但环氧树脂交联程度较高，固化后涂膜脆性逐渐增大，涂膜的地面追随性较差。使用面有一定限制，针对还问题，本发明采用聚氨酯结构改性环氧树脂，聚氨酯具有更好的柔性，可以改善环氧树脂的脆性大和追随性差的问题。
聚氨酯改性环氧树脂
聚氨酯改性环氧树脂的选择，提高柔性和追随性的同时，会降低涂层的粘附力，虽然柔性和追随性的提升可以弥补附着力的损失，但为了更大的提高附着力，通过控制聚氨酯和环氧树脂的用量控制。
本发明中，聚氨酯改性环氧树脂通过端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂反应得到，其中端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂的质量比1：2-5。如果端NCO的聚氨酯低聚物的用量过大，附着力有所下降，且趋势明显；如果过小的话，脆性和附着力改善不明显。
本发明还有一个核心发明点，硅微粒的采用不是作为填料，而是与聚氨酯中的特殊链段形成剪切增稠的结构。车辆在地库中地区通过涂层表面，摩擦力正常，而如果车辆连续高速通过或快速加速，车轮对涂层有较大的剪切力，粒子分布形态变化，阻力大幅度提升，驾驶员可以感受到，提醒降速，同时，摩擦力增大客观上有一定的降速和降低加速度的效果。
为了达到上述效果，所述聚氨酯改性环氧树脂中制备聚氨酯的多元醇中聚乙二醇的重量比占60％以上。聚乙二醇链段是与硅微粒作用的主要聚合物链段，产生较强的剪切增稠效果，故优选比例较高，优选60％以上，又进一步优选70％以上、80％以上、90％以上和95％以上。当大于95％时，其效果提升明显，配合后续的含聚乙二醇的稀释剂，效果明显。其中，所述聚乙二醇重均分子量在6000以上，优选重均分子量在10000以上，高分子量的聚乙二醇链段长，与硅微粒作用明显。分子量如果在3000以下，基本无法观察到剪切增稠的效果。
环氧树脂的结构没有明确限制，所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚E环氧树脂、酚醛环氧树脂或芳杂环氧树脂中的一种或几种的混合物。一般不选择高交联度的环氧树脂。
固化剂的选择
本发明采用了复合固化剂，其采用常规固化剂和湿固化剂复配使用，其中常规固化剂可以提供涂层的初步强度，满足实际使用的需要，常规固化剂可以为脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、聚醚胺、聚醚脂酰胺或酸酐的一种或几种的混合物，从固化效果来看，优选为酸酐型固化剂；湿气固化剂可以在后续使用条件下使用，随着时间推移，缓慢对涂层进行二次固化，弥补涂层强度的降低。所述湿固化剂为酮亚胺固化剂。
对于用量的选择，常规固化剂20-50重量份，湿气固化剂1-8重量份。湿气固化剂的比例不宜过大，避免后期交联程度较高，影响附着力；但是过少，由于固化剂包埋，湿气固化剂无法接近湿气，也难以起效。
其他组成
活性稀释剂属于常用种类，其具有反应性，可以参与后期的固化，不挥发，可以提供环保性能差，具体种类没有特别的限定。所述活性稀释剂选自聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚的一种或几种的混合物；由于加入比例可能较大，为了减少对剪切增稠效果的影响，优选具有聚乙二醇相近结构的活性稀释剂，具体优选为乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚。
有益的技术效果
本发明通过环氧树脂的结构选择，配合硅微粒，形成剪切增稠的体系，适用于地库或车辆限速区域，在车辆低速通过时，摩擦力正常，在车速提升时，摩擦力大幅度提升，提高了提速的难度感受，提醒驾驶员控制速度。同时，采用复合固化剂体系，常规固化剂提供初步固化，满足使用，在接下来一段时间，潜伏固化剂进一步起效，进一步固化，提高了附着力，满足长期使用的耐久性要求。
具体实施方式
为了本领域技术人员更为直观的理解本发明的技术方案，本发明给出如下的实施例和对比例，同时实施例和对比例的比对给出技术方案和技术效果的验证。
实施例1
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例2
将1mol聚乙二醇(分子量约6000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例3
将1mol聚乙二醇(分子量约3000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例4
将0.5mol聚乙二醇(分子量约10000)和0.5mol聚四氢呋喃醚二醇(分子量约5000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例5
将0.3mol聚乙二醇(分子量约10000)和0.7mol聚四氢呋喃醚二醇(分子量约5000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例6
取100g环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例7
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与0.9mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例8
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的苯基缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例9
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g纳米碳酸钙、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
实施例10
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与400gE44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取45g马来酸酐，包装得到B组分。
实施例11
将1mol聚乙二醇(分子量约10000)与1.2mol的MDI在催化剂存在下，80℃下反应2h，得到一种端NCO的聚氨酯预聚物；取该预聚物100g与100g E44反应3.5h，得到聚氨酯改性环氧树脂。
取上述100g聚氨酯改性环氧树脂溶于40g的聚乙二醇缩水甘油醚，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入30g硅微粒、2g常州新元素化学XYS-5313和1g绿色颜料，搅拌均匀，包装得到A组分；取40g马来酸酐和5g酮亚胺混合均匀，包装得到B组分。
【测试方法】
本发明中测试均采用A组分和B组分以3:1的比例，固化5h后测试，部分经过湿气处理会特殊标注。常规测试方法参考最新的GB/T22374-2018进行，部分修订部分有标记。
【测试结果】
备注：湿摩擦系数A和B的测试拉伸速率分别为1m/min和8m/min。
通过上述技术方案的详细解释和实施例的对比验证，可以发现，本发明中特定设计的剪切增稠作用在提高湿摩擦系数，实现摩擦系数随着速度的增加而一定程度增大，而该特定设计主要源自聚氨酯改性环氧树脂中聚氨酯结构中多元醇种类、分子量以及聚氨酯和环氧树脂的比例，并配合特定的填料硅微粒。上述组成的选择还平衡了多个性能，如粘结性、流动性等。

Claims (10)

1.一种环保环氧地坪涂料，其特征在于：包括A组分和B组分，其中A组分包括：聚氨酯改性环氧树脂100重量份，硅微粒10-50重量份，活性环氧稀释剂20-50重量份，流平助剂1-6重量份；B组分包括：常规固化剂20-50重量份，湿气固化剂1-8重量份。
2.根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性环氧树脂中制备聚氨酯的多元醇中聚乙二醇的重量比占60%以上。
3.根据权利要求2所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：所述聚乙二醇重均分子量在6000以上，优选重均分子量在10000以上。
4.根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：所述聚氨酯改性环氧树脂通过端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂反应得到，其中端NCO的聚氨酯低聚物与环氧树脂的质量比1：2-5。
5. 根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于： 所述环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚E环氧树脂、酚醛环氧树脂或芳杂环氧树脂中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：所述活性稀释剂选自聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚的一种或几种的混合物，优选为聚乙二醇缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚。
7.根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：A组分还可以包括颜料、消泡剂等。
8.根据权利要求1所述的环保环氧地坪涂料，其特征在于：所述常规固化剂可以为脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、聚醚胺、聚醚脂酰胺或酸酐的一种或几种的混合物，优选为酸酐型，所述湿固化剂为酮亚胺固化剂。
9.权利要求1-8任一项所述环保环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于：A组分制备方法包括：将聚氨酯改性环氧树脂溶于活性稀释剂，搅拌均匀，缓慢搅拌下分批加入硅微粒以及流平助剂；B组分制备方法包括：常规固化剂和湿气固化剂混合均匀即可。
10.权利要求1-8任一项所述环保环氧地坪涂料在车库、限速地面、浴室地面等方面应用。
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