惠州市鴻飛無縫裝飾材料有限公司
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在建筑涂料領(lǐng)域里,地坪漆所占的比重呈上升趨勢;在地坪材料范圍中,地坪漆的產(chǎn)值也是排在前列的。而觀整個防靜電地坪漆的市場,七成是環(huán)氧型的。這種優(yōu)勢地位的形成,決不是偶然運(yùn)氣造就的。地面涂料需要具備的與水泥類基材粘結(jié)力好、耐磨性好、耐水性好、耐化學(xué)介質(zhì)能力好幾大特征,恰恰是雙組分環(huán)氧的強(qiáng)項(xiàng)。
應(yīng)該看到,國內(nèi)的環(huán)氧地坪漆絕大部分還是溶劑型和部分無溶劑型。前者大量VOC自不待言,后者的活性稀釋劑毒性不可小視。存在這是當(dāng)下的事實(shí),卻并非永遠(yuǎn)。環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻化,東部地區(qū)的霧霾不斷給國人拉響警報(bào)。建筑涂料領(lǐng)域的水性化是首當(dāng)其沖的,能水性化的應(yīng)盡可能地水性化。
從性能和涂裝比較,溶劑型環(huán)氧地坪漆會有鼓泡、脫落的概率傾向,施工時有毒物會有污染,且易燃易爆;水性環(huán)氧地坪漆對干濕面附著力均佳,有單向透氣性,使用工具可清洗,節(jié)約了工具成本,也保護(hù)了現(xiàn)場作業(yè)者.
水性防靜電地坪漆是功能性涂料,它的設(shè)計(jì)理念是既要擁有水性環(huán)氧的閃光點(diǎn),又可以獲得快速釋放掉靜電電荷的能力,并確保此能力的持久。靜電的不期而至,會帶來相當(dāng)多的麻煩。例如產(chǎn)生電磁波干擾自動儀表,電荷使車間產(chǎn)品帶塵不利于精加工等等。實(shí)驗(yàn)室、加工車間、倉儲部門等場所都非常需要這類涂料。
1·抗靜電環(huán)氧地坪漆的水性化設(shè)計(jì)
1.1水性環(huán)氧的體系
歐美自20世紀(jì)70年代業(yè)已著手水性環(huán)氧的研發(fā)工作,特別是歐洲很重視水性產(chǎn)品,投入力度頗大。時下雙組分室溫固化水性環(huán)氧體系常見有四類:
第一類低相對分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂+水性環(huán)氧固化劑
環(huán)氧樹脂不先行乳化,而是施工前與固化劑混合用固化劑乳化。這里的水性環(huán)氧固化劑有雙重作用。涂膜硬度增長較快。
第二類高相對分子質(zhì)量的固體環(huán)氧樹脂分散體+水性環(huán)氧固化劑
高相對分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂反應(yīng)活性小于低相對分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂,所以適用期大于第一類。空化的“AncarezAr550”為其代表。
第三類低相對分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂乳液+水性環(huán)氧固化劑
環(huán)氧樹脂乳化劑有親水的表面活性鏈段,又有親油的環(huán)氧樹脂鏈段,可用來乳化環(huán)氧樹脂。
第四類水性環(huán)氧樹脂乳液+聚氨酯改性環(huán)氧固化劑
聚氨酯改性環(huán)氧固化劑改變了以往環(huán)氧固化劑的局限性,用來固化水性環(huán)氧樹脂乳液得到的涂料綜合性能優(yōu)良。
雙組分水性環(huán)氧混合涂層固化過程如下:
水分蒸發(fā)→粒子聚結(jié)→固化劑擴(kuò)散→固化反應(yīng)
這四個過程既有先后,又不絕對分割開。首先是涂膜里的水分持續(xù)蒸發(fā),這樣聚合物粒子持續(xù)接近構(gòu)成緊密堆積,從而粒子開始聚結(jié)。在此階段,固化劑分子得以擴(kuò)散滲入聚合物粒子。固化劑中胺基與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基反應(yīng),整個體系逐漸形成均相完整的涂膜。要注意當(dāng)部分反應(yīng)后粒子表面會導(dǎo)致一層硬殼,這會阻礙固化劑進(jìn)一步的擴(kuò)散和進(jìn)一步的固化,要協(xié)調(diào)好聚結(jié)、擴(kuò)散、固化過程。
1.2抗靜電的機(jī)理
電阻率小于1ΩNaN的物體為導(dǎo)體,電阻率大于109ΩNaN向絕緣體過渡。電阻率在105-109ΩNaN時,物體具有抗靜電能力。導(dǎo)電介質(zhì)均勻分布于涂膜,控制了涂膜的電阻率。當(dāng)電荷進(jìn)入會立刻引導(dǎo)至相連的接地或其它低電位泄去??轨o電是一種實(shí)用功能,通過涂層間的配合發(fā)揮出作用,一般為底涂、中涂、膩?zhàn)?、面漆,底中之間有導(dǎo)電銅網(wǎng)。當(dāng)然也可以和其它功能性涂層相疊加成系統(tǒng),大家以模塊化的方式共同發(fā)力。且模塊之間應(yīng)是可選擇可拆卸的,如蓄光層、抗菌層等。要充分發(fā)揮出抗靜電的作用,一個完整的涂料配套系統(tǒng)是需要的。
現(xiàn)有的導(dǎo)電介質(zhì)有導(dǎo)電助劑、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、碳系導(dǎo)電物等。導(dǎo)電助劑如季銨鹽類表面活性劑,分散均勻,易遷移流失。導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性好,加量少,分散性不佳。導(dǎo)電金屬粉末導(dǎo)電性好,有顏色,分散性不佳,易氧化。導(dǎo)電金屬氧化物導(dǎo)電性好,加量大,電阻率控制好。導(dǎo)電聚合物如摻雜聚苯胺,導(dǎo)電性好,耐腐蝕。碳系導(dǎo)電物如石墨和炭黑,導(dǎo)電性好,顏色深。
1.3環(huán)氧樹脂的水性化
國內(nèi)外環(huán)氧樹脂的水性化主要是乳化法和成鹽法。前者指樹脂的直接乳化、自乳化或水性環(huán)氧固化劑乳化。前面講到水性環(huán)氧體系時已有涉及。后者指樹脂引入羧基、胺基等,再分別用相對分子質(zhì)量小的堿或酸中和成鹽。事實(shí)上,對于水性環(huán)氧地坪漆,主流上用乳化法制備;而相應(yīng)水性環(huán)氧體系以第一類最成熟,從成本、性能匹配上最具操作性。所以后面配方論述中也采用第一類體系加以說明。
1.4固化劑的水性化
地坪漆的干燥條件一般為室溫自然干燥,固化劑必不可少。水性環(huán)氧的顯在固化劑大多采用多元胺或其改性物,利用胺基上的活潑氫與環(huán)氧基團(tuán)交聯(lián)反應(yīng)。通過固化劑可乳化樹脂,也可不乳化,合理地選配使體系的適用期、固化條件、涂膜性能等合乎客戶要求。
多元胺有三種水性化的改性方式,改性可以克服一般胺類固化劑的缺陷:
第一種多元胺與單脂肪酸反應(yīng)制備酰胺化的多胺
這種類型的多胺有一定的水溶性或水可分散性,本身有一定的水可稀釋性。另外有一定的表面活性作用,可乳化低相對分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂。表現(xiàn)好在適用期、施工性可以;弊病在于多胺與環(huán)氧組分的相容性有問題,固化反應(yīng)也不完全。
第二種多元胺與二聚酸反應(yīng)制備聚酰胺
多元胺與二聚酸縮合得到的水性聚酰胺,一方面與環(huán)氧樹脂的相容性提高了,另一方面用它乳化環(huán)氧樹脂的涂料適用期短,涂膜機(jī)械性能差,顏色深。
第三種多元胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制備多元胺-環(huán)氧加成物
多元胺與環(huán)氧樹脂加成得到的多元胺-環(huán)氧加成物,由于伯胺基團(tuán)的減少,固化劑活性的變小,使得涂料適用期的變長。引入氧化烷基鏈段等可使之能乳化環(huán)氧樹脂并提升了涂膜質(zhì)量。從效果上看,第三種優(yōu)于前兩種。
1.5配方設(shè)計(jì)
1.5.1環(huán)氧基與胺氫當(dāng)量比
環(huán)氧樹脂組分與改性多元胺固化劑的配比,實(shí)質(zhì)上就是環(huán)氧基與胺氫當(dāng)量比的計(jì)算。國內(nèi)原料環(huán)氧樹脂組分常用環(huán)氧值指標(biāo),胺類用胺值。
環(huán)氧當(dāng)量=100/環(huán)氧值
胺氫當(dāng)量=56000/胺值
環(huán)氧基團(tuán)過量,展現(xiàn)環(huán)氧的特性多一點(diǎn),適用期相對延長了,耐水、耐酸、耐堿加強(qiáng)了,耐腐蝕提高。
胺氫過量,固化速率變快了,附著力、耐磨性、耐溶劑、耐污性均提升。
當(dāng)量比理論測算后,應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場合及小試性能測試作浮動,得到一個最佳配比。
1.5.2顏料的選型
以胺類為水性環(huán)氧固化劑時,考慮到胺類的弱堿性,顏料不當(dāng)使用酸性顏料。顏基比要高一點(diǎn),保證良好的透氣性。著色顏料選擇耐候性和耐化學(xué)介質(zhì)好的無機(jī)顏料或其色漿。填充顏料選吸油量小、性能惰性的。不僅是降低成本,更是起到提高物理化學(xué)性能的作用,如耐磨性、遮蓋力,對儲存也有正作用。填充顏料過多,對流變、表觀有負(fù)作用。
導(dǎo)電介質(zhì)中還是導(dǎo)電顏料導(dǎo)電性能好。不同的導(dǎo)電顏料添加量不一樣,其對各方面影響有差異。綜合比較,導(dǎo)電金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物表現(xiàn)上佳,碳系導(dǎo)電物只用作中涂或輔助作用。
1.5.3助劑的選型
導(dǎo)電助劑:導(dǎo)電助劑多呈表面活性,只是初期抗靜電效果好。在一段時間后由于不斷滲出導(dǎo)致了抗靜電能力減弱乃至消失。建議不要單獨(dú)使用。
潤濕分散劑:顏料如果在環(huán)氧樹脂中分散,受困于樹脂粘度,分散效率不會高。還是在固化劑組分加入恰當(dāng)。如果固化劑含表面活性鏈段,有一定的潤濕分散能力,理論上可不加分散劑。考慮到導(dǎo)電顏料與其它成分的相容性及爭取短時間分散好導(dǎo)電顏料,選用合適的潤濕分散劑是需要的。
消泡劑:要重視消泡劑,因?yàn)楦鞒煞种杏械挠斜砻婊钚宰饔?,容易形成泡沫;施工會夾帶空氣;漆膜致密度不夠,有微孔;膜厚影響氣泡排出速度。抑泡劑和消泡劑組合應(yīng)用會更好。
潤濕流平劑:水的表面張力偏高,對基材潤濕顯弱。同時在有限時間里涂膜能充分流平,可以確保光澤等不打折扣。潤濕流平劑的需求可見一斑。
成膜助劑:成膜助劑的作用在于降低MFFT,調(diào)節(jié)體系粘度,對表觀等有助益。良好的成膜助劑應(yīng)該符合:
①好的水解穩(wěn)定性
②低的凝固點(diǎn)
③適當(dāng)?shù)膿]發(fā)率
④好的凝結(jié)效率
⑤環(huán)保類型
防沉劑:防沉劑使導(dǎo)電介質(zhì)和其它能平均分布在體系中,一是提高了儲存穩(wěn)定,二是有利于涂層電阻值的均勻性。
增稠劑:增稠劑調(diào)節(jié)固化劑組分的粘度,讓兩組分粘度大小靠攏,便于混合操作。
防靜電地坪漆施工步驟:
⑴施工前將地面清理干凈。一般混凝土地面可用電磨,水磨石等宜打磨成毛面。2m靠尺不大于3mm,基面無積水及滲漏。針對油污多的地方,可用10-15%鹽酸洗刷,完后再用清水洗凈。將起殼、疏松等附著力不夠處要去除。
⑵待基層處理完畢,干燥之后,將水性環(huán)氧底漆輥涂一到兩遍。底漆起到補(bǔ)強(qiáng)穩(wěn)固、增強(qiáng)附著、封閉隔離,要充分均勻滲透進(jìn)去。
⑶銅網(wǎng)鋪設(shè)是在施工區(qū)域中心,架一個+字,然后在區(qū)域邊線50-2500px處鋪一封閉回路,最后從中心往邊線鋪設(shè)。間距通常是300-15000px。
⑷在涂料中可加入一定量的混合石英砂,攪勻后抹涂一定厚度。中涂的作用是抗沖擊、耐承載、延長使用壽命等。
⑸待固化完全后,批刮兩道水性環(huán)氧膩?zhàn)?。干透磨平,要求無空洞、無印記。
⑹把組分A與B混勻,電動攪拌攪數(shù)分鐘,輥涂或刷涂在上。注意環(huán)境溫度在12-40度間,相對濕度<85%為宜。要算好一次用量,避免浪費(fèi)。到達(dá)凝膠點(diǎn)的過程上,水性雙組分無明顯的外觀表征,施工者要重視。