助剂对水性环氧地坪清漆外观性能的影响

2021-01-08陈梅红

广东建材 2020年12期

陈梅红

（中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司；厦门市建筑工程性能检测与诊治重点实验室）

0 引言

水性环氧地坪涂料是水包油（O/W）的乳化体系，环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而制得的稳定分散体系，具有低VOC 含量、无异味、贮存运输安全、对环境无污染、与混凝土相容性好、可在潮湿基层施工、施工工具可直接用水清洗干净等优点[1-4]，符合绿色环保的发展趋势。因此，近年来水性环氧地坪涂料在地坪涂装中所占比例越来越高，相关的研究、报导也越来越多。但是，助剂对水性环氧地坪涂料影响的报导却是凤毛麟角。

虽然，助剂在涂料中的用量一般不超过10%，但占涂料的价值高达30%以上[5]，而且水性环氧地坪涂料对助剂的依赖比溶剂型环氧地坪涂料更高。因为一方面水性环氧地坪涂料因为水带来的高表面张力降低了涂料对基材的润湿、流平、展布能力；另一方面水性环氧地坪涂料掺入的表面活性物质会使空气在水性涂料中形成稳定的气泡，进而导致水性环氧地坪漆膜产生气泡、缩孔、刷痕、浮色等缺陷[6]。故而需要质量更高的助剂来解决水性环氧地坪漆膜缺陷。

本文以自制的水溶性环氧固化剂与油性环氧树脂乳化，制备水性环氧地坪清漆，选用多种国内外常见助剂以及一些新型助剂，确定漆膜外观性能最好的助剂配方，以期对同行有一定的参考价值和指导意义。

1 实验部分

1.1 主要原料

环氧树脂SM-618、C12～C14 醇缩水甘油醚SM-90，工业级，江苏三木化工有限公司；水性环氧固化剂XG-3，固含量50%，自制；水，自来水；润湿剂Silok 8000和消泡剂Silok 4680，工业级，广州市斯洛柯高分子聚合物有限公司；润湿剂Ethylan 1005，阿克苏诺贝尔表面化学有限公司；消泡剂Sn-154 和Sn-NXE，工业级，日本诺普科助剂有限公司；消泡剂KNP A110 和KNP 1129、流平剂KNP 3200，工业级，加拿大KNP 公司；消泡剂Defom W-086，工业级，海明斯德谦助剂与树脂有限公司；润湿剂TRITON X-405，工业级，陶氏化学公司；消泡剂FoamStar A38，工业级，德国科宁公司；消泡剂BYK-028、润湿剂BYK-333 和BYK-348，工业级，毕克化学公司；润湿剂FLOW 487U、消泡剂FOAM 290W、流平剂FLOW 372S，工业级，英国优卡化学有限公司；润湿剂Hydropalat WE 3220，工业级，巴斯夫应用化工有限公司。

1.2 试验仪器和设备

漆膜干燥时间试验器QGS，天津永利达实验室设备有限公司；研磨、分散、搅拌多用机SFJ-500，上海现代环境工程技术股份有限公司；手推式便携铅笔硬度计QHQ-A，东莞市华国精密仪器有限公司；磨耗测试仪TABER 5135，美国Taber 公司；附着力测试仪QFH-HG600，东莞市华国精密仪器有限公司；电子天平CP523C、CP2202C，奥豪斯仪器（常州）有限公司；电子数显卡尺LINK，哈尔滨量具刃具集团有限责任公司；旋转式粘度计NDJ-4，上海精科天美科学仪器有限公司。

1.3 测试及表征

水性环氧地坪清漆在容器中状态、涂膜外观以及各基本性能试件的制备方法均按照GB/T 22374－2018 规定执行；干燥时间按GB/T 1728－1979 规定测试，其中表干按乙法、实干按甲法规定测试；铅笔硬度按GB/T 6739－2006 规定进行测试；耐磨性按GB/T 1768－2006规定进行测试。

展布面积：将0.05mL 涂料滴在无石棉纤维水泥加压板上，24h 后用电子数显卡尺测量尺寸，计算面积。

触变性：试样分别在旋转黏度计的转子速度为6r/min 和60r/min 时测试黏度，二者黏度比值为触变性。

2 结果与讨论

2.1 消泡剂的选择

任何涂料都不是单一组分，配方中的众多成分必然带来一些表面活性物质，使涂料具有稳定泡沫的作用，所以消泡剂是水性涂料必须使用的助剂之一[3]。本文选择九种不同类型的消泡剂，观察各自的水溶性、在水性环氧固化剂XG-3 中的消泡能力以及对清漆涂膜外观的影响，具体如表1 所示。

表1 消泡剂与水混溶性以及对浆料贮存、施工性能的影响

从表1 可知，按消泡物质分类：W-086 为矿物油类，Sn-NXE 为金属皂类，290W、1129、BYK-028、4680 属于有机硅类，Sn-154 属于疏水无机硅类，A-110 和A38 为新型分子级消泡剂；各消泡剂与水的混溶性能力从小到大依次为：Sn-154＜A-110＜290W＜A38＜1129＜W-086＜BYK-028＜4680＜Sn-NXE；对水性环氧固化剂XG-1 消泡能力和清漆漆膜效果最好的是A38、1129。也就是说，与水完全不溶或过度相溶都不会产生理想的消泡效果，只有达到与水的不混溶和混溶的某个平衡点上，才是真正好的消泡剂。因为消泡剂是一类能产生低表面张力的表面活性物质，完全不混溶的消泡剂在水性环氧涂料中的混溶性也差，会与涂料产生表面张力差，这个差值促使低表面张力消泡剂周围的液体流向四周高表面张力处，使涂膜产生中心凹陷、边缘隆起的缩孔；混溶性太好的消泡剂在水性环氧涂料中具有良好的水溶性，使消泡剂在气液界面的聚集浓度减少，不利于消泡。虽然A-110也是新型分子级消泡剂，但在本环氧体系中的混溶性太差，仍会造成涂膜缩孔。故选择有机改性聚硅氧烷和超支化星型聚合物A38、改性聚二甲基硅氧烷1129 共同作为本体系水性环氧地坪清漆的消泡剂，其中A38 在高速分散前加入，1129 在高速分散后加入。

2.2 润湿剂的选择

表1 还可以看出，随着消泡剂的加入，水性环氧清漆都出现缩边和流挂的缺陷，缩边是由于清漆与基材间的表面张力差太大、对基材的润湿性小，需添加合适的润湿剂来降低表面张力、提高润湿能力；流挂是由于清漆黏度低，流动性太好，需添加合适流平剂在不改变漆膜流平性的同时降低流动性。先选用五种不同厂家的润湿剂来制备水性环氧清漆，测试其展布面积，详见表2、表3。

表2 润湿剂试验水性环氧清漆配方

表3 润湿剂对漆膜性能的影响

由表2、表3 可见，与未添加润湿剂的空白样相比，除Silok 8000 外，其余四组添加润湿剂的清漆展布面积都增加，缩边情况有所改善，其中展布面积最大的是脂肪醇聚氧乙烯醚1005，缩边改善最明显的是脂肪醇聚氧乙烯醚1005 和有机改性聚硅氧烷487U。结合流挂性，本体系润湿剂选择有机改性聚硅氧烷487U 为宜。

2.3 流平剂的选择

流平剂试验水性环氧清漆配方如表4 所示，表5 是流平剂对漆膜外观的影响结果。

表4 流平剂试验水性环氧清漆配方

表5 流平剂对漆膜性能的影响

从表4、5 可知，有机硅流平剂WE 3220 对涂料的触变性没有影响，聚醚类流平剂3200、8000 对触变性有小幅度提高，氟碳改性丙烯酸372S 能显著提高触变性、改善抗流挂性能。因为触变性越大，说明涂料在不同剪切速度下的黏度差异越大，即高剪切黏度越大，能降低涂料涂刷初期高剪切的流动性，而不影响后期低剪切的流动性和流平性。所以，本体系流平剂选用氟碳改性丙烯酸372S，其清漆的基本性能详见表6。