CN110527402A

CN110527402A - 一种水性环氧地坪漆及其制备方法

Info

Publication number: CN110527402A
Application number: CN201910878917.4A
Authority: CN
Inventors: 吕艾聪; 吕帅伟; 张小莉
Original assignee: Guangdong Gutee New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Gutee New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2039-09-18
Also published as: CN110527402B

Abstract

本发明公开了一种水性环氧地坪漆及其制备方法，该水性环氧地坪漆分别用环氧树脂、填料、去离子水、抗静电剂、分散剂以及其他助剂作为原料制备底漆；利用聚氨酯树脂、钛白粉、丙二醇、色浆、去离子水、分散剂以及其他助剂作为原料制备面漆，配合不同的导静电填料在树脂内部形成交联的导电体系，并提高其内部结构体系内的稳定性，既可以降低成本、节约资源，同时又可以兼顾物理强度、化学耐腐蚀性能和导静电性。制备的水性环氧地坪漆成本可控，施工性能好，干燥后表面平整，耐水、耐腐蚀介质性能优异，防静电效果佳。

Description

一种水性环氧地坪漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及有机高分子聚合物领域中的水性地坪漆技术，尤其是涉及一种水性环氧地坪漆及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，环氧地坪漆作为一种新型涂料具有附着力强，耐摩擦，硬度强等特点，同时，这种地坪漆多采用一次性涂覆工艺，不管有多大的面积，都不会直接产生连接缝，因而美观大方，被国内众多的厂家和用户所接受和使用。而水性环氧地坪漆是采用水做为分散介质以独特水溶性材料生产，相比于溶剂型环氧地坪涂料在生产、施工和固化过程中会排放一定量的挥发性有机物（VOC）的特性，其更符合现在的环保理念；同时，水性环氧漆本身还具有附着力强、韧性好、不易开裂、抗压强度以及拉拔强度高、表面效果好、抗划伤强度高的特性，适用于在没有施工防水层的一楼或地下室地坪或者对施工时气味有要求的场所，尤其适用于食品药品行业。

随着现代科技的发展以及市场对特殊性能的地坪漆的需求，在医药、食品、电子、精密仪器、汽车制造、化工等对地面有极高要求的行业中，对金属防腐蚀涂料提出更高的要求，在要求具有防腐蚀的功能的同时，往往还会要求具有导静电的性能，如在电子电器厂房、计算机房、医院、印刷厂、纺织厂及制药厂等区域，抗静电地坪涂料得到越来越广泛的应用。

抗静电地坪漆作为一类将体积电阻率限定在一范围内的特种功能型地坪涂料涂层，其通过将导电材料分散到树脂涂料体系中形成涂料体系，其导电材料以金属类、碳素类、金属氧化物类、无机盐类、导电高分子类及复合型导电填料等为主，状态多为粉末或微纤，有球状、片状、针状、网状等。但由于诸多原因，这类抗静电地坪漆的制备技术尚不完全成熟，且多为溶剂型地坪漆，而这些导电材料应用于水性地坪漆体系中会存在可分散性差、加工困难的缺陷，而为保证抗静电性能，往往需要加大导电材料在涂料中的添加量，高填充量的粉末导电填料一方面会导致原本稳定的涂料体系在加入导电材料后某些性质会直接受到影响，如耐水性、机械强度、耐候性、抗老化性能等；而另一方面，还会成型后的涂料体系的密度大大增加，在一段时间的使用后容易出现层间剥离、开裂情况，直接影响到地坪漆的使用寿命。但考虑到水性地坪漆本身具有一次成型、容易加工成型、表面性能优秀、外形美观等优势，因而，研发一种具有较佳抗静电的地坪漆仍然具有意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种水性环氧地坪漆及其制备方法，这种涂料环境污染小、粘附性好，成型后具有较佳的表面强度和抗静电性能性能，可用以解决上述业界需要解决的技术问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种水性环氧地坪漆，包括底漆以及面漆，底漆包括底漆主剂组分以及底漆固化剂，面漆包括面漆主剂组分以及面漆固化剂，其中：

所述底漆主剂包括以下质量份的原料：导静电填料Ⅰ 5~8份、环氧树脂60~70份、填料30~50份、去离子水5~15份、抗静电剂2~3份、分散剂0.5~1份以及其他助剂2~4份；其中，导静电填料Ⅰ为单丝直径 8~10μm、长度15~30nm的不锈钢纤维与单丝直径6~8μm、长度10~20nm铜纤维的任意比例组成的金属纤维混合物与纳米锌的3:1~5:1的混合物；而抗静电剂为聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、含季铵盐的丙烯酸酯共聚物中的一种；

所述面漆主剂包括以下质量份的原料：导静电填料Ⅱ 3~5份、聚氨酯树脂50~60份、钛白粉5～6份、丙二醇2~8份、色浆0~8份、去离子水8~10份、分散剂0.3~0.5份以及其他助剂2~4份；其中，导静电填料Ⅱ为纳米氧化镁与单壁碳纳米管的1:20~1:30混合均匀后加入纳米氧化镁与单壁碳纳米管总质量30~50倍的导电硫酸钡纳米颗粒组成的混合物粉末，而聚氨酯树脂优选采用聚醚聚氨酯或者聚酯聚氨酯；

所述固化剂组分别为对应的环氧树脂固化剂以及聚氨酯树脂固化剂，其中，所述环氧树脂固化剂的的用量为底漆主剂总质量的1.3~1.8倍；而所述聚氨酯树脂固化剂的用量为面漆主剂总质量的0.5~0.8倍。

作为进一步限定，所述助剂为流平剂、偶联剂、催干剂、增韧剂、乳化剂、流变助剂、增稠剂、消泡剂、湿润剂、消光剂、抗菌剂、防霉剂中的一种或几种的组合。

作为进一步限定，所述金属纤维混合物可用金属包覆聚丙烯腈基碳纤维进行替换。

作为进一步限定，所述填料以下述质量份的原料进行配比后混合制成：其组分包括重质碳酸钙粉、硅微粉、高岭土、滑石粉、云母粉、蜡粉的混合物，且其中重质碳酸钙粉与硅微粉的含量须超过60%，另外，组成所述填料的各粉末均为过400~600目筛后的筛下物。

作为进一步限定，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

作为进一步限定，所述色浆为粒径≤20μm的环保水性色浆。

本发明还公开了一种水性环氧地坪漆的制备方法，在该技术方法中，水性环氧地坪漆包括底涂层以及面漆层，其具体操作步骤为：

制备底漆：按照上述质量份比例称取原料，将除环氧树脂外的其他原料与去离子水一同加入到分散釜中，在反应釜中以800~1000r/min的转速条件高速分散40~50min后加入环氧树脂，在反应釜中以1200~1500r/min的转速条件继续反应30~40min后得到细度为20~40μm的底漆分散浆，再加入环氧树脂固化剂，在600~800r/min的转速条件搅拌10~20min即得到底漆；

将上述方法制得的底漆滚涂或刮涂基材表面，即得到底漆层；

制备面漆：按照上述质量份比例称取原料，将除聚氨酯树脂、导静电填料Ⅱ、钛白粉和色浆外的其他原料与去离子水一同加入到分散釜中，在反应釜中以500~600r/min的转速条件下分散30~40min后加入聚氨酯树脂，在800~1000r/min的转速条件下继续分散20~30min，然后加入导静电填料Ⅱ以及钛白粉，在1800~2400r/min的转速条件下分散25~35min，直至研磨至浆料的细度小于20μm的分散浆，再加入聚氨酯树脂固化剂，在600~800r/min的转速条件搅拌10~20min即得到面漆；

将上述方法制得的面漆滚涂或刮涂于基材的底漆表面，即得到面涂层。

作为进一步限定，所述底漆层的涂装量为滚涂时1公斤底漆滚6~8m²，而刮涂时1公斤底漆刮8~10m²；所述面漆层的涂装量为滚涂时1公斤面漆滚12~15m²，而刮涂时1公斤面漆刮15~17m²。

本发明的技术方案，将环氧树脂和聚氨酯树脂分别作为基材制备底漆和面漆，有效利用了环氧树脂的表面性能，使得面漆层具有较佳的耐腐蚀性能、耐热性能、强度和基础的电绝缘性，且易于上色和护色；而聚氨酯树脂则在底漆层中，具有较佳的稳定性和回弹性，在加工的过程也更加容易使金属纤维丝均匀地分布，并保持内部体系的稳定性。

本发明未采用传统的碳纤维和炭黑作为导电材料，这是因为碳纤维和炭黑作为导电材料时，对原料碳纤维和炭黑的要求较高，虽然碳纤维和炭黑具有较高的强度和模量，导电性能优良，导电效果可控性差，导致涂料体系中导电材料含量过高，进而会对原地坪漆的树脂体系造成影响，而采用金属包覆聚丙烯腈基碳纤维与环氧树脂或者聚氨酯树脂等复合后能将成型后的地坪漆在频率10 MHz-800 MHz的屏蔽效能提升至45dB左右来解决上述问题，使得导电性可控，并能减少用量，但是金属包覆聚丙烯腈基碳纤维使用成本过高，会直接影响到使用成本。

而碳纳米管（CNTs）具有独特的一维管状纳米结构，是迄今为止发现的唯一同时具备超高力学性能、热性能和电性能的超级材料。而纯单壁碳纳米管（SWNTs）组成的薄膜电导率高达6.6×105 S/m。SWNTs 的超长径比（L/D＞1000）极有利于形成三维网状结构的导电通道。添加纯单壁碳纳米管（SWNTs）的导电树脂材料的电导率达到渗滤阈值时，纯单壁碳纳米管的用量仅为炭黑的 1/10，能有效减少导电材料的用量比例，有利于保持树脂材料的原始性能。但碳纳米管在用于树脂处理时存在一个缺陷就是碳纳米管在树脂体系中容易因为团聚现象而出现树脂材料体系内分布不均匀的问题，而在本发明的技术方案中，通过在面漆中添加纳米氧化镁来解决上述问题，这是因为纳米级氧化镁具有明显的小尺寸效应、表面效应，其本身无团聚现象，通过控制纳米级氧化镁的加入比例，能带动碳纳米管在树脂体系内发生游离，配合高强度的分散有效缓解碳纳米管的团聚问题，配合导电硫酸钡纳米颗粒的加入中和其绝缘性，并有效均化地坪漆面层的电荷产生，及时导除静电，同时，纳米级氧化镁还具有较佳的表面性能、耐高温、且具有很强的自清洁性能和抑制腐蚀能力，能有效提高地坪漆面层的表面性能。

为了保证地坪漆面层的稳定性，还加入有聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、含季铵盐的丙烯酸酯共聚物中的一种作为抗静电剂，这种抗静电剂的加入可以在面漆层形成高分子永久型抗静电结构，这种抗静电剂的加入能使得面漆具有优异的抗静电性、耐热性和抗冲击性，同时与面漆中的导电材料进行配合能有效提高面层的抗静电性能。

在地坪漆的底漆层中，采用不锈钢纤维和铜纤维作为导电材料，一方面，金属纤维在应用于树脂材料中时具有较佳的电磁屏蔽性能，而另外一方面，限定了规格的金属纤维丝能有效在底漆中交织形成空间导电网路进行提高底漆层的导电性能，而这种交织的空间结构还能在底漆表面形成交联结构，提高底漆与面漆界面的稳定性，并与面漆中的导电材料形成交互。而纳米锌的加入则用于在高分子材料基体中形成的筋膜结构或网状通路导电使材料获得更佳的抗静电效果，同时，纳米锌还能抑制金属纤维的氧化腐蚀，保障底漆结构层的稳定性。

有益效果：本发明所得到的涂料可在水泥地面、密封地固地面、PVC地面表面进行匹配涂装，其固化效果好、相比于溶剂型地坪漆更加环保，同时，通过两种不同的导静电填料配合环氧树脂和聚氨酯树脂进行成型，利用导静电填料间的相互作用，形成连续的内部导电结构，有效减少导电填料的使用量，进而最大程度保留地坪漆本身的树脂性能，解决了以往水性导静电地坪漆的抗静电性能和树脂性能难于兼顾的问题，同时，利用环氧树脂和聚氨酯树脂的组合有效将聚氨酯树脂作为面层和环氧树脂作为底层的各自优点，并提高了地坪漆结构层中的层间拉伸强度及断裂延伸率，防水性能优异，耐酸碱性能强，不易发生霉变，具有较佳的耐磨性能和耐候性能，可在长时间内对涂覆的地面结构进行表层保护。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：

水性环氧地坪漆制备时，按照以下方法制备：

制备底漆：准备原料，其原料包括：导静电填料Ⅰ 800g、环氧树脂6500g、填料4500g、去离子水1200g、抗静电剂300g、分散剂80g以及作为助剂的流平剂80g、消泡剂60g、抗菌剂40g、增稠剂60g、流平剂80g。

其中，导静电填料Ⅰ为单丝直径为8~10μm、长度为15~30nm的不锈钢纤维与纳米锌的4:1的混合物；填料中含有400目筛的重质碳酸钙粉2200g、硅微粉1300g、高岭土800g、云母粉120g、蜡粉80g；抗静电剂为聚环氧乙烷与聚醚酯酰胺的1:1混合物。

制备时，称取上述原料，将环氧树脂之外的其他原料与去离子水一同加入到分散釜中，在反应釜中以1000r/min的转速条件高速分散40min后加入环氧树脂，在反应釜中以1350r/min的转速条件继续反应35min后得到细度为20~40μm的底漆分散浆，再加入环氧树脂固化剂，在700r/min的转速条件搅拌20min即得到底漆。

制备面漆：准备原料，其原料包括：导静电填料Ⅱ 400g、聚氨酯树脂6000g、钛白粉600g、丙二醇600g、色浆300g、去离子水1000g、分散剂40份以及作为助剂的流平剂60g、消泡剂40g、流平剂80g、抗菌剂40g、增稠剂60g、防霉剂20g。

其中，在本实施例中，导静电填料Ⅱ为纳米氧化镁与单壁碳纳米管按质量比1:30的比例混合均匀后加入为混合物质量30倍的导电硫酸钡纳米颗粒组成的混合物粉末；而聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯；钛白粉为金红石型钛白粉、色浆为粒径≤20μm的环保水性色浆。

制备时，先称取上述原料，将丙二醇、去离子水、分散剂、流平剂、抗菌剂、增稠剂以及防霉剂一同加入到分散釜中，在反应釜中以600r/min的转速条件下分散30min后加入聚氨酯树脂，在1000r/min的转速条件下继续分散20min，然后加入导静电填料Ⅱ以及钛白粉，在2200r/min的转速条件下高速分散35min，直至研磨至浆料的细度小于20μm的分散浆，再加入聚氨酯树脂固化剂，在600r/min的转速条件搅拌15min即得到面漆。

将上述方法制得底漆和面漆，分别在基材表面进行滚刷滚涂，控制滚涂时，先滚涂底漆，底漆层的滚涂量按1公斤底漆滚7~8m²的标准计量，待底漆层滚涂2~3h后滚涂面漆，控制面漆层的滚涂量为1公斤面漆滚14~15m²，即完成地坪漆施工。

实施例二：

水性环氧地坪漆制备时，按照以下方法制备：

制备底漆：准备原料，其原料包括：导静电填料Ⅰ 600g、环氧树脂6500g、填料4000g、去离子水1300g、抗静电剂250g、分散剂80g以及作为助剂的流平剂120g、流平剂90g、消泡剂50g、抗菌剂50g、增稠剂60g。

其中，导静电填料Ⅰ为单丝直径为9~10μm、长度为20~25nm的不锈钢纤维和单丝直径6~8μm、长度15~20nm铜纤维组成的纤维混合物与纳米锌的4:1的混合物；而填料中含有600目筛的重质碳酸钙粉1500g、硅微粉1500g、高岭土800g、云母粉120g、蜡粉80g；而抗静电剂为聚环氧乙烷与聚醚酯酰胺的1:1混合物。

制备时，称取上述原料，将环氧树脂之外的其他原料与去离子水一同加入到分散釜中，在反应釜中以900r/min的转速条件高速分散45min后加入环氧树脂，在反应釜中以1400r/min的转速条件继续反应35min后得到细度为20~40μm的底漆分散浆，再加入环氧树脂固化剂，在700r/min的转速条件搅拌15min即得到底漆。

制备面漆：准备原料，其原料包括：导静电填料Ⅱ 400g、聚氨酯树脂5500g、钛白粉550g、丙二醇560g、色浆500g、去离子水900g、分散剂40份以及作为助剂的流平剂60g、消泡剂40g、流平剂80g、增稠剂80g。

其中，在本实施例中，导静电填料Ⅱ为纳米氧化镁与单壁碳纳米管按质量比1:25的比例混合均匀后加入为混合物质量40倍的导电硫酸钡纳米颗粒组成的混合物粉末；而聚氨酯树脂为聚醚型聚氨酯；钛白粉为金红石型钛白粉、色浆为粒径≤20μm的环保水性色浆。

制备时，先称取上述原料，将丙二醇、去离子水、分散剂、流平剂、抗菌剂、增稠剂以及防霉剂一同加入到分散釜中，在反应釜中以550r/min的转速条件下分散35min后加入聚氨酯树脂，在900r/min的转速条件下继续分散25min，然后加入导静电填料Ⅱ以及钛白粉，在2000r/min的转速条件下高速分散30min，直至研磨至浆料的细度小于20μm的分散浆，再加入聚氨酯树脂固化剂，在700r/min的转速条件搅拌15min即得到面漆。

将上述方法制得底漆和面漆，分别在基材表面进行刮涂，控制刮涂时，先刮涂底漆，底漆层的刮涂量按1公斤底漆刮8~9m²的标准计量，待底漆层滚涂2~3h后刮涂面漆，控制面漆层的刮涂量为1公斤面漆刮15~16m2，即完成地坪漆施工。

对利用本实施例一和实施例二中成型的地坪漆的技术指标和性能进行检测，其物理指标完全符合国家相关标准GB 18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》、GB/T22374—2008《地坪涂装材料》、HG/T 3829—2006《地坪涂料》和SJ/T 11294—2003《防静电地坪涂料通用规范》的技术要求。且在进行防静电参数检测时，其地坪表面的屏蔽性能极佳，其分别能达到48dB以及62dB的屏蔽效果。同时，其内部体系结构更加稳定，物理性能的保留基本达到未添加导静电填料时的90%~95%；具有优良的耐水性、耐候性、延伸性、抗冲击性、耐摩擦性、防滑性能和耐老化性能，赋予地面以减震作用和行走舒适等特征，是高级机房、实验室、体育场馆、医院、超净厂房等各种要求抗静电的场所的地面涂装。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种水性环氧地坪漆，其特征在于，包括底漆以及面漆，底漆包括底漆主剂组分以及底漆固化剂，面漆包括面漆主剂组分以及面漆固化剂，其中：

所述固化剂组分别为对应的环氧树脂固化剂以及聚氨酯树脂固化剂。

2.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述环氧树脂固化剂的的用量为底漆主剂总质量的1.3~1.8倍。

3.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述聚氨酯树脂固化剂的用量为面漆主剂总质量的0.5~0.8倍。

4.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述助剂为流平剂、偶联剂、催干剂、增韧剂、乳化剂、流变助剂、增稠剂、消泡剂、湿润剂、消光剂、抗菌剂、防霉剂中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述金属纤维混合物能用金属包覆的聚丙烯腈基碳纤维进行替换。

6.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述填料为由重质碳酸钙粉、硅微粉、高岭土、滑石粉、云母粉、蜡粉中的任意一种或者几种组成的混合物，所述填料中各粉末均过400~600目筛，且其中的重质碳酸钙粉与硅微粉的含量超过60%。

7.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

8.根据权利要求1所述的水性环氧地坪漆，其特征在于，所述色浆为粒径≤20μm的环保水性色浆。

9.一种水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于，该水性环氧地坪漆包括用权利要求1~8中任一一种水性环氧地坪漆作为原料制备、涂装，其具体操作步骤为：

10.根据权利要求9一种水性环氧地坪漆的制备方法，其特征在于，所述底漆层的涂装量为滚涂时1公斤底漆滚6~8m²，而刮涂时1公斤底漆刮8~10m²；所述面漆层的涂装量为滚涂时1公斤面漆滚12~15m²，而刮涂时1公斤面漆刮15~17m²。