CN112375416B - 一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环氧涂料技术领域，提供了一种阻燃耐候有机‑无机复合水性地坪漆，用于解决现有技术环氧涂料存在阻燃性差、VOC含量较高、耐候性较差的问题；本发明采用了双组分混合涂料，由A组分：环氧树脂、活性稀释剂、助剂a、复合硅酸盐溶液；和B组分：胺类固化剂、颜料、填料、助剂b、溶剂按配比混合，通过加入自制的复合硅酸盐溶液，使地坪漆具有优异的阻燃性、耐候性、粘结性及抗刮伤性，满足户外长期应用的要求，可用于写字楼、停车场等公共场合，大型工业厂房等重载地面，以及钢结构阻燃防护涂装；本发明还提供了阻燃耐候有机‑无机复合水性地坪漆的制备方法和应用。

Description

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆及其制备方法与 应用

技术领域

本发明涉及环氧涂料领域，更具体地，涉及一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆及其制备方法与应用。

背景技术

2017年我国环氧地坪漆市场需求量高达3000万吨，其中水性漆用量不足10％，而欧美国家的水漆市场占有比例已达80％之多。我国作为涂料第一使用大国，水漆的市场空间无限，涂料的水性化是当今涂料界的大趋势。当前的环氧树脂多数为溶剂型，应用于很多施工场所，环氧树脂不溶于水，需要加大量的酮类、芳烃类等有机溶剂作为稀释剂，气味大而且容易挥发，对周围环境造成很大的污染。随着人们对环境越来越重视，对环保要求越来越高，环氧树脂的水性化研究越来越受到重视，特别是低VOC和不含有机挥发化合物的研究。水性环氧树脂多采用外加乳化剂或者化学改性利用相反转的的方式对树脂进行乳化，前者的储存稳定性差，随着时间推移乳液慢慢有沉淀析出，后者容易出现分层现象，并且普遍存在耐污性差，受环境影响大且易黄变等问题。

中国专利“一种超低VOC高固含水性环氧涂料及其制备方法”(申请号：2019-02-21，公开日：2019-05-21)公开了一种超低VOC高固含水性环氧涂料及其制备方法，属于化工涂装领域，水性环氧涂料由A、B双组份组成，A组份包括环氧树脂，活性稀释剂，分散剂等成分；B组份包括水性环氧固化剂，助溶剂，颜料等成分，分别制备组分A、组分B，在组分B投料完成后高速分散，将混合均匀的物料投入砂磨机研磨两道，控制温度≤45℃，并在第二道研磨时补去离子水，研磨至细度≤50μm，使用时将A组分和B组分按比例充分混合均匀即可施工。本发明制备得一种超高固含量、环保、超低VOC、干燥和固化性优良、附着力好、耐腐蚀性强的超低VOC高固含水性环氧涂料。

上述发明专利能有效提高涂料的储存稳定性，延长了涂料的活化期，但其为纯有机体系，不具备阻燃性且VOC含量较高、耐候性较差。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，采用水性体系，所制得的地坪漆具有良好的储存稳定性、机械稳定性、耐磨性、阻燃性、耐候性且VOC含量低，更环保。

本发明的另一目的在于提供一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆的应用。

本发明采取的技术方案是，一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，由A组分与B组分按1：1配制，所述A组分与B组分按质量份数计如下：

A组分：

B组分：

所述溶剂为沸点80～150℃的有机溶剂或水。

高沸点溶剂挥发速率慢，可以有效避免对环境局部的气味影响，同时，加溶剂可以带动水分同时挥发。

优选地，所述溶剂为水。由水作为溶剂得到的水性老化环氧涂料更为符合环保的要求。

进一步地，所述助剂a与助剂b均包括消泡剂、流平剂、润湿分散剂、光稳定剂与偶联剂。

优选地，所述消泡剂为巴斯夫的2410，所述润湿分散剂为巴斯夫的4140AS，所述流平剂为BYK的333，所述光稳定剂为GW-770，所述偶联剂为KH560。

进一步地，A组分中，所述复合硅酸盐溶液由硅溶胶、硅酸钾、甲基硅酸钠、丙烯酸乳液按质量比10：7：1：4配制，并加入硅烷偶联剂及消泡剂制备而成；所述硅溶胶粒径为15-20nm。

由于硅溶胶活性高，不稳定，特别是粒径小的硅溶胶稳定性更差，硅溶胶极容易与高分子树脂直接反应脱水，硅溶胶一旦与高分子树脂反应脱水，将导致破乳，不能成膜；在本发明中，利用硅溶胶、硅酸钾和甲基硅酸钠，通过硅烷偶联剂进行水解和架桥，静置24小时后与丙烯酸乳液在50～80℃下接枝得到复合硅酸盐溶液。

所述复合硅酸盐溶液，具有较好的储存稳定性，长期在50℃环境中不会出现破乳、分层情况；且不会出现脱层、开裂情况。复合硅酸盐溶液本身可以为涂料提供良好的耐热性，阻燃性，对粘结力增强也有帮助。

进一步地，所述环氧树脂为双酚A型水性环氧树脂。优选环氧当量在300～1000g/eq的水性双酚A型环氧树脂。这是为了保证涂料具有高的交联密度，便于固化剂与环氧树脂的均匀混合，同时所制备的涂料具有较长的可使用时间，方便加工，从而固化后具有一定的硬度和耐摩擦性。

更进一步地，所述双酚A型水性环氧树脂选自瀚森公司的3510-W-60A、3520-WY-55A中的一种或两种。

进一步地，所述活性稀释剂为烷基缩水甘油醚。

更进一步地，所述烷基缩水甘油醚优选为丁基缩水甘油醚或烯丙基缩水甘油醚或碳链长度为C12～C14的烷基缩水甘油醚中的一种或多种。活性稀释剂可参与固化反应，用于调整体系粘度及反应性的常规单环氧基活性稀释剂。碳链长度为C12～C14的烷基缩水甘油醚在环氧体系中，不仅可以提高韧性，同时还可以与固化剂反应固化。

进一步地，所述胺类固化剂选用活泼当量为200～400g/eq的水性胺类固化剂。

优选地，所述水性胺类固化剂为亨斯迈公司的3685、亨斯迈公司的3985、空气化工的WH900、空气化工的WH1000中的一种或多种。其中，空气化工的WH1000在本发明中具有更好的耐候,抗收缩,提高交联密度等效果。

进一步地，所述填料为氢氧化铝、煅烧高岭土、硅微粉中的一种或多种；所述填料的粒径在800～1500之间；所述氢氧化铝为1250目工业组，Al2O3含量≥60％；所述的煅烧高岭土为1500目水性涂料专用的水洗高岭土。

进一步地，所述有机溶剂为乙酸正丁酯或丙二醇甲醚中的一种或两种。乙酸正丁酯及丙二醇甲醚无刺激气味，低毒性。

一种如上述的阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆的制备方法，包括如下步骤：

S1：将环氧树脂、活性稀释剂、助剂a、复合硅酸盐溶液按配比混合，于500～800rpm搅拌30～60min，过滤，得到组分A，备用；

S2：将胺类固化剂、颜料、填料、助剂b、溶剂按配比混合，于1000～1200rpm搅拌30～60min，过滤，得到组分B，备用；

S3：涂装前，组分A与组分B按配比混合，得到有机-无机复合水性地坪漆。

一种如上述的阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆应用于写字楼、停车场、大型工业厂房的地面及钢结构阻燃防护涂装。

本发明的阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，在A组分与B组分按比例反应时，随着水份挥发，在硅溶胶失去水份时，单体硅酸逐渐聚合，胶体分子增大，二氧化硅粒子间形成牢固的Si-O键面，继而形成硅氧链网状结构，并与高分子聚合物形成交织涂层；最终固化的涂层既有有机树脂的坚韧质地，又有无机硅酸盐材质的坚固耐磨耐候功能，并赋予涂层极佳的阻燃性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明地坪漆为水性体系，VOC含量较低，使用更为环保；本发明地坪漆通过硅溶胶硅酸钾及甲基硅酸钠组成的无机盐溶液，与硅烷偶联剂及环氧乳液反应生成复合硅酸盐溶液，使地坪漆具有优异的阻燃性、耐候性、粘结性及抗刮伤性，满足户外长期应用的要求，可用于写字楼、停车场等公共场合，大型工业厂房等重载地面，以及钢结构阻燃防护涂装。

具体实施方式

本发明仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例1

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，包括如下组分：

A组分：

800rpm搅拌60min混匀，过滤，得到环氧当量为930g/eq的组分A；

B组分：

1000rpm搅拌60min混匀，过滤，得活泼氢当量为860g/eq的组分B；

涂装前，将组分A和组分B按质量比1：1进行混合，即得到用于阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆。

实施例2

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，包括如下组分：

800rpm搅拌60min混匀，过滤，得到环氧当量为700g/eq的组分A；

B组分：

1000rpm搅拌60min混匀，过滤，得活泼氢当量为640g/eq的组分B；

涂装前，将组分A和组分B按质量比1：1进行混合，即得到用于阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆。

实施例3

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，包括如下组分：

A组分：

800rpm搅拌60min混匀，过滤，得到环氧当量为610g/eq的组分A；

B组分：

1000rpm搅拌60min混匀，过滤，得活泼氢当量为600g/eq的组分B；

涂装前，将组分A和组分B按质量比1：1进行混合，即得到用于阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆。

实施例4

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，包括如下组分：

A组分：

800rpm搅拌60min混匀，过滤，得到环氧当量为560g/eq的组分A；

B组分：

1000rpm搅拌60min混匀，过滤，得活泼氢当量为500g/eq的组分B；

涂装前，将组分A和组分B按质量比1：1进行混合，即得到用于阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆。

实施例5

一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，包括如下组分：

A组分：

800rpm搅拌60min混匀，过滤，得到环氧当量为610g/eq的组分A；

B组分：

1000rpm搅拌60min混匀，过滤，得活泼氢当量为600g/eq的组分B；

涂装前，将组分A和组分B按质量比1：1进行混合，即得到用于阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆。

实施例1～实施例5所采用的复合硅酸盐溶液按质量份数计为：

对比例1

与实施例3的区别在于，将复合硅酸盐溶液替换为去离子水，其它与实施例3相同。

对比例2

与实施例3的区别在于，将复合硅酸盐溶液替换为普通的丙烯酸乳液(巴斯夫7051)，其它与实施例3的相同。

对比例3

与实施例3的区别在于，将复合硅酸盐溶液中的硅酸钾用硅酸钠替换。

对比例4

与实施例3的区别在于，将复合硅酸盐溶液中的硅酸钾用硅酸锂替换。

对实施例3、对比例1～4的所用复合硅酸盐溶液的性能进行测试，结果如表1所示：

表1各复合硅酸盐溶液性能对比表

	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
						表面成膜性	优	良	优	良	良
储存稳定性	优	优	优	差	差
						漆膜阻燃性	A组	B级	B级	A1	A1
铅笔硬度	4H	2H	2H	2H	2H

由上可知，本发明的复合硅酸盐溶液的表面成膜性、储存稳定性、漆膜阻燃性、铅笔硬度相比于其它的具有明显优异性。

本发明阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆为灰色，用于地坪涂装，具有耐水及化学腐蚀，硬度高，耐磨性优，抗冲击性能优异的特点。将实施例1～5及对比例1～4所制得的地坪漆通过人工测试(测试依据《GB/T14907-2002》《GB/T9286-1992》《GB/T16585-1996》进行)，结果如表2所示，本发明实际涂装测试两年未见明显变色，掉粉等异常。

表2各实施例制备的地坪漆的性能对比

实施例1-5相对于对比例在阻燃性、耐化学性、耐候性具有明显的优势。本发明地坪漆通过硅溶胶硅酸钾及甲基硅酸钠组成的无机盐溶液，与硅烷偶联剂及环氧乳液反应生成有机-无机复合纳米树脂，即复合硅酸盐溶液，使地坪漆具有优异的阻燃性、耐候性、粘结性及抗刮伤性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，由A组分与B组分按质量比1：1配制，所述A组分与B组分按质量份数计如下：

A组分：

环氧树脂 30~50份；

活性稀释剂 2~5份；

助剂a 1~5份；

复合硅酸盐溶液 40~60份；

B组分：

胺类固化剂 40~60份；

颜料5~20份；

填料 15~35份；

助剂b 2~5份；

溶剂10~20份；

所述溶剂为水；A组分中，所述复合硅酸盐溶液由硅溶胶、硅酸钾、甲基硅酸钠、丙烯酸乳液按质量比10：7：1：4配制，并加入硅烷偶联剂及消泡剂制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，所述助剂a与助剂b均包括消泡剂、流平剂、润湿分散剂、光稳定剂与偶联剂。

3.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型水性环氧树脂。

4.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，所述活性稀释剂为烷基缩水甘油醚。

5.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，所述胺类固化剂选用活泼氢当量为200~400g/eq的水性胺类固化剂。

6.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆，其特征在于，所述填料为氢氧化铝、煅烧高岭土、硅微粉中的一种或多种。

7.一种如权利要求1~6任一所述的阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将环氧树脂、活性稀释剂、助剂a、复合硅酸盐溶液按配比混合，于500~800rpm搅拌30~60min，过滤，得到组分A，备用；

S2：将胺类固化剂、颜料、填料、助剂b、溶剂按配比混合，于1000~1200rpm搅拌30~60min，过滤，得到组分B，备用；

S3：涂装前，组分A与组分B按配比混合，得到有机-无机复合水性地坪漆。

8.一种如权利要求1~6任一所述的阻燃耐候有机-无机复合水性地坪漆应用于写字楼、停车场、大型工业厂房的地面及钢结构阻燃防护涂装。