郭军力 ( 石家庄市油漆厂 , 河北石家庄 050051)

[ 摘要 ] 讨论了无溶剂环氧自流平涂料的配方设计 , 介绍了产品的特点、用途及技术指标。

[ 关键词 ] 涂料 ; 无溶剂 ; 环氧树脂 ; 自流平

随着现代科学技术的发展和人类环保意识的增强 , 溶剂型涂料在生产、施工、固化过程中排放的大量挥发性有机物对环境所造成的污染日益受到人们的重视。西方发达国家已颁布了限制 VOC 排放的法规 , 对各类涂料的 VOC 含量作出了规定。发展符合环保要求的无溶剂涂料和水性涂料已是大势所趋 , 无溶剂环氧自流平涂料正是适应这一要求而诞生的 , 它具有无溶剂、无毒、价值性能比优、附着力强、耐腐蚀、抗冲击、防尘易洁等特点 , 广泛适用于要 求高度清洁、美观、无尘、无菌的电子和微电子行业 , 耐强力冲击、耐重压的汽车工业、机械工业 , 要求 GM P 认证的医药工业等行业。

1 无溶剂自流平涂料的配方设计

1. 1 主要成膜材料

环氧树脂的类型和分子量对涂料性能影响很大 , 环氧地坪涂料中的环氧树脂一般采用双酚 A 型环氧树脂 , 双酚 A 型环氧树脂一般结构式如下 :

其中提供反应性 , 提供 耐化学性 , 提供刚性和耐热性 , 提供附着力。上述分子结构使得双酚 型环氧树脂即使在潮湿状态下对混凝土底材也有较高的附着力 , 而且具有良好的物理机械性能和耐化学品性。双酚 A 型环氧树脂由于分子量不同 , 有固体环氧树脂和液体环氧树脂两种 , 根据无溶剂漆的特点要求 , 我们选择液态低分子量环氧树脂。

1. 2 稀释剂

为了降低成膜物质的粘度 , 使制成品能够达到自流平的效果 , 必须加入稀释剂。稀释剂分活性稀释剂和非活性稀释剂两种。

非活性稀释剂指的是酮类、酯类、芳烃类等溶剂 , 这些组分不参与固化交联反应 , 在漆的固化过程中部分挥发出来 , 造成环境污染 , 并且影响制成品的机械强度 , 严重时出现气孔或使漆膜发软 , 因此本漆不选用。

活性稀释剂是指分子结构中名带有环氧官能团的小分子缩小甘油醚类 , 不仅能降低体系的粘度 , 还能参与固化反应 , 成为固化体系的部分 , 很适合无溶剂漆的特点。

常用的活性稀释剂如表 1 所示。

表 1

由于活性稀释剂是带环氧基的小分子量物质 , 碳链比环氧树脂短 , 与固化剂反应时容易形成断链 , 因此其用量必须控制在一个合适的范围内 , 否则将影响成膜物的性能。

常见单环氧基活性稀释剂用量与固化后漆膜性能关系如表 2 所示。

表 2

[ 注 ] 双酚 A 型环氧树脂 , 环氧当量为 190 g/mol , 固化剂为三亚乙基四胺 , 添加量至树脂粘度为 1. 5 Pa · s 。

1. 3 颜填料

自流平涂料最好选用钛白、氧化铬绿、氧化铁黑等无机颜料 , 这类颜料不易产生浮色发花现象 , 性能稳定 , 价格便宜。

填料的选用也特别关键 , 适量填料的加入不仅能提高涂层机械强度、耐磨性和遮盖力 , 而且能减少环氧树脂固化时体积收缩和降低成本 , 但过量加入会增大涂料粘度 , 难以流平 , 填料应选用性能稳定、能提高漆膜耐磨性的片状和纤维状填料。

1. 4 助剂

自流平涂料属于厚浆型涂料 , 颜料含量很高 , 涂料粘度大 , 不易分散均匀 , 又由于自流平涂料表干时间较长 , 容易出现浮色发花现象 , 因此必须加入润湿分散剂。分散剂的加入 , 不但能防止颜料沉淀 , 使涂料具有良好的储存稳定性 , 而且能改善流平性 , 防止颜料浮色发花 , 获得均一色彩的涂膜 , 增进涂膜光泽。

自流平涂料由于不含有机溶剂 , 因此粘度较大 , 漆的表面张力较高 , 对底材的润湿性不佳 , 涂层易出现桔皮、缩孔、波纹、齿痕、浮色发花等不规整的表面状态 , 因此必须加入流平剂。流平剂的加入 , 不仅可以降低涂料的表面张力 , 减少涂膜的表面张力梯度差 , 改善流平性 , 而且可以清除贝纳德涡流 , 防止发花、桔皮 , 降低涂料与底材的界面张力 , 提高对底材的润湿性 , 减少缩孔、针眼等涂膜表面病态。

自流平涂料的生产和施工中会使大量空气进入漆膜 , 由于涂料粘度较大 , 这些气泡在涂膜中很难消除 , 必须加入消泡剂。含硅系消泡剂 , 具有较低的表面张力 , 消泡效果较好 , 能够有效避免因气泡产生的鱼眼、针孔等现象。

1. 5 固化剂

胺类固化剂是环氧树脂漆的主要固化剂 , 能室温固化的品种有聚酰胺类、曼尼期碱类、胺加成物类等。

聚酰胺固化剂是环氧涂料应用最广泛的固化剂品种之一 , 对各种基体有非常好的附着力、非常大的抗剥离强度及良好的润湿性。固化后的漆膜有优良的韧性 , 且固化剂用量要求不严格 , 但因粘度较大 , 一般用作溶剂型地坪涂料固化剂。

曼尼期碱类固化剂是经曼尼期反应 , 由酮 ( 或酚 ) 、甲醛及胺三者缩合而得 , 分子中有酚羟基能促进固化 , 可在潮湿、低温条件下固化 , 但因固化后涂膜较脆 , 因此不单独作地坪涂料固化剂。

胺加成物类固化剂是由胺类与少量环氧树脂反应而成 , 摒除了直接用多元胺类固化剂所带来的涂层外观差、臭味及刺激性、吸潮性大、不能在低温高湿下施工、需要熟化的缺点 , 具有粘度低、色泽浅、固化物性能优良、流平性好、漆膜光亮的优点 , 很适合自流平涂料的特点。

2 无溶剂自流平涂料的性能

自流平涂料的技术指标如表 3 所示。

表 3

项目指标

我厂研制的环氧自流平涂料已成功地应用于河北制药厂、宝石集团、 267 医院等企业地面的涂装工程 , 取得了良好的效果。