一种抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及地坪涂料技术领域，尤其是一种抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.地坪涂料是一种地面装饰材料，随着现代生活水平的提高和工业生产技术的发展，人们的环保意识不断加强，开发和使用高效率涂装型环保地坪涂料，已成为地坪涂料发展的必然趋势。
3.目前，国内公知技术中溶剂型、无溶剂型环氧地坪涂料比较多，水性环氧地坪涂料比较少，且技术不是很成熟，随着地坪行业竞争日趋激烈，水性环氧地坪涂料技术将会有更快的发展。水性环氧地坪涂料的优点在于，低voc或零 voc，低气味或几乎无气味，能安全释放地下水的水压或渗透压，解决了传统溶剂和无溶剂环氧地坪涂料涂膜因地下水的水压或渗透压引起的起泡的宿命。
4.水性环氧自流平地坪涂料的关键技术是固化剂的水性化技术，美国专利 us6277928b1公开了一种制备可水分散的环氧改性胺固化剂的方法，由该方法制备的水性环氧涂料性能方面有了革命性的改变，为配制水性环氧自流平地坪涂料提供了强大的技术支持，使配制水性环氧自流平地坪涂料成为了可能。
5.目前，水性环氧在应用中加入了一定量的水作为稀释剂，且水性环氧固化剂固含量低，在水挥发固化干燥过程中涂膜会产生体积收缩，容易引起涂膜开裂，使得水性环氧地坪涂料的发展受到限制。
6.另一方面，由于水性环氧地坪涂料固化后水分不断挥发，涂层的硬度通常较低，为了提高涂层的硬度，现有的方法是进行涂层加厚。然后，做得更厚的水性环氧地坪涂层，涂膜固化后体积收缩率加大，使得开裂问题更加严重，其耐磨性普遍较低，因此不能通过做成厚涂层来解决硬度和耐磨性低的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有的水性环氧地坪涂料存在的上述问题，提供一种抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，该涂料为水性体系，施工后成膜厚度可以为0.6-0.8mm，涂层的硬度和耐磨性能好，同时还具有透气不透水的作用。
8.具体方案如下：
9.一种抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，包括甲组分和乙组分，其中，
10.所述甲组份按质量百分比由下述组分组成：去离子水15％-25％、改性高分子分散剂0.5％-1.5％、多功能助剂0.4％-0.9％、非离子型润湿剂0.1％-0.3％、颜料0％-25％、填料5％-30％、水性环氧固化剂30％-40％、膨胀微球1％-3％、木质纤维0.2％-1％、陶瓷粉2％-8％、聚醚类消泡剂0.3％-0.5％、润湿流平剂 0.5％-1％，合计为100％；
11.所述乙组分按质量百分比由下述组分组成：低分子量环氧树脂90％-95％、反应型活性稀释剂5％-10％，合计为100％。
12.进一步的，所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲组分和乙组分组成，其中，
13.所述甲组份按质量百分比由下述组分组成：去离子水15％-25％、改性高分子分散剂0.5％-1.0％、多功能助剂0.4％-0.6％、非离子型润湿剂0.2％-0.3％、颜料5％-15％、填料15％-30％、水性环氧固化剂30％-40％、膨胀微球1％-3％、木质纤维0.2％-1％、陶瓷粉2％-6％、聚醚类消泡剂0.3％-0.5％、润湿流平剂0.5％-1％，合计为100％。
14.进一步的，所述甲组份和所述乙组分的质量比为4:1-6:1，所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料使用前将所述甲组分和所述乙组分混合均匀，然后进行施工，固化后形成的单层漆膜厚度为0.6-0.8mm，铅笔硬度为hb-2h，耐冲击性为i-ii级，耐磨性为小于等于0.018(750g/500r)/g。以上数值是按照 hg/t5057-2017标准规定条件下测试所得，其中，面漆耐磨性的标准要求为小于等于50(750g/500r)/mg。
15.进一步的，所述改性高分子分散剂为含羟基聚合物改性物的2-氨基-2-甲基
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1-丙醇盐，固体含量为40-50质量％，优选为共荣社化学株式会社生产的牌号为flowlen g-700amp产品；
16.任选的，所述多功能助剂为美国陶氏公司生产的产品，其牌号为amp-95；
17.任选的，所述非离子型润湿剂为烷基聚氧乙烯醚，有效物含量为95-100wt％， hlb值为11-14，优选为科莱恩公司的牌号为lcn 070产品；
18.任选的，所述颜料为炭黑、金红石型钛白粉、氧化铁红、氧化铁黄、酞青绿、酞青蓝中的一种或几种组合。
19.进一步的，所述填料为超细合成沉淀硫酸钡、湿法绢云母粉、滑石粉、石英粉中的一种或其中多种组合；
20.任选的，所述水性环氧固化剂为改性胺加成物，优选为美国气体化工产品有限公司的anquamie701、美国陶氏化学公司的dow8535或者上海汉中化工有限公司的h205；
21.任选的，所述膨胀微球为阿克苏诺贝尔expancel微球，牌号为：930du120；
22.任选的，所述木质纤维为聚丙烯抗裂纤维素，优选为北京勤利恒木质纤维素技术开发中心研制的牌号为cn209产品。
23.进一步的，所述陶瓷粉为碱石灰硼硅酸盐玻璃，为中空微球颗粒，粒径为15～135微米，抗压强度大于400mpa，优选为3m公司的牌号为w-410产品；
24.任选的，所述润湿流平剂为改性二甲基硅氧烷表面助剂，固含量为 90-100wt％，优选为毕克化学牌号为byk333产品。
25.进一步的，所述低分子量环氧树脂的分子量为170-190，优选为中国台湾南亚双酚a环氧树脂npel-128，美国陶氏化学的der-331、der-332，或者湖南省岳阳巴陵石化化工公司的cyd-128中的任意一种；
26.任选的，所述反应型活性稀释剂为长碳链脂肪族单官能度稀释剂，优选为湖北绿色家园材料技术股份有限公司的age，或者安徽新远科技有限公司的 xy748中的一种。
27.本发明还保护所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料的制备方法，包括以下步骤：
28.1)按照质量百分比获取各组分；
29.2)将去离子水、改性高分子分散剂、多功能助剂及非离子型润湿剂混合并搅拌均匀，得到a料；
30.将所述a料与颜料、填料混合，搅拌分散均匀，得到b料；
31.将所述b料与水性环氧固化剂、膨胀微球、木质纤维、陶瓷粉和聚醚类消泡剂混合，搅拌后加入润湿流平剂，再继续搅拌得到c料；
32.将所述c料过滤，得到所述甲组份；
33.将低分子量环氧树脂、反应型活性稀释剂混合，分散均匀，得到所述乙组分；
34.3)将步骤2)中得到的所述甲组份和所述乙组分混合均匀，得到所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料。
35.进一步的，步骤2)中，将将所述a料与颜料、填料混合，先以1000-1500 转/分搅拌5-15分钟，然后提高转速至2500-3000转/分高速分散30-60分钟，得到b料；
36.任选的，将所述b料与水性环氧固化剂、膨胀微球、木质纤维、陶瓷粉和聚醚类消泡剂混合，搅拌5-15分钟至无明显气泡后，加入润湿流平剂，再继续搅拌10-20分钟得到c料；
37.任选的，将所述c料过滤，采用孔径为80-150目滤布进行过滤，得到所述甲组份。
38.本发明还保护所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料的在涂装上的运用。
39.有益效果：
40.本发明中，涂料为水性环氧体系，相比常规的有机溶剂为分散基质的涂料，具有无失火隐患，无环境污染，安全，环保的优势。
41.再则，针对水性环氧固化后易开裂的问题，本发明引入膨胀微球，其颗粒形似气球，体积膨胀可达60倍，有很高的回弹性，膨胀后很容易压缩，释放压力后，微球又容易恢复到原有的体积，涂料中微球膨胀使得涂膜低收缩度，缓解涂膜的体积收缩引起的开裂，使水性环氧自流平涂膜在干燥成膜过程中减少过度体积收缩引起涂膜开裂。
42.进一步地，膨胀微球易团聚，与水性环氧体系其他固体物料难以融合，本发明采用改性高分子分散剂、多功能助剂、非离子型润湿剂等，使得涂料体系中各原料均匀分散，容易施工，成膜后能够获得平整、稳定的膜层。
43.本发明所述涂料形成的膜层，具备透气不透水的优势，这是由于产品在固化时，水分逐步挥发，形成的膜层相对油性涂料而言致密度低，具有肉眼不可见的微观细孔，因而可以透气，从而释放来自地下的水汽，同时由于膜层的阻隔，能够防止地面下的液态水上行，因此在南方梅雨季节不易发生返潮。
44.另一方面，该涂料由于能够及时分散地面下的水汽，从而解决了溶剂型和无溶剂型起泡、鼓泡、剥离等难题。
45.进一步地，本发明所述涂料还含有陶瓷粉，其抗压强度高，可有效提升漆膜硬度、耐磨性与耐腐蚀性。由于陶瓷粉与其他材料相容性低，本发明中陶瓷粉优选碱石灰硼硅酸盐玻璃，其不像其他不规则形状的填料，具有均匀完美的球形，可像轴承里的钢珠一样滚动，因此降低了产品的粘度与内在应力，所以使最终产品流动性更加出色，且不容易翘曲和收缩。
46.总之，本发明所述抗开裂超耐磨水性环氧自流平地坪涂料实现了水性环氧地坪的高硬度、高耐磨，同时还不易开裂，具有极佳的市场推广运用前景。
具体实施方式
47.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
48.实施例1
49.一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，具体的：
50.甲组分由以下组分构成，各组分的质量百分比为：去离子水15％；改性高分子分散剂0.5％，为共荣社化学株式会社生产的产品，其牌号为flowleng-700amp产品，为一种含羟基聚合物改性物的2-氨基-2-甲基-1-丙醇盐，固体含量为40-50质量％；多功能助剂0.4％，为美国陶氏公司生产的产品，其牌号为amp-95；非离子型润湿剂0.3％，为科莱恩公司的产品，其牌号为lcn 070 产品，是一种烷基聚氧乙烯醚，有效物含量为100％，hlb值为13；钛白粉13％为美国杜邦公司生产的产品，其牌号为r902，它是一种金红石型钛白；超细合成沉淀硫酸钡18.7％为湖北合源化工有限公司生产的产品，1250目；湿法绢云母10％为滁州格锐矿业有限责任公司产品，其牌号为kb-1；水性环氧固化剂 35％，为乳液分散体，为美国气体化工产品有限公司的产品，其牌号为 anquamie701；膨胀微球3％,为阿克苏诺贝尔expancel微球产品，其牌号为：930 du120，有超强的弹性和抗冲击性；木质纤维0.3％是北京勤利恒木质纤维素技术开发中心的产品，其牌号为cn209，是以优质聚丙烯为纯原料，经过化学和物理处理而获得的一种抗裂纤维素；陶瓷粉3％，为3m公司生产的产品，其牌号为w-410，它是一种高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒，抗压强度大于 413.41mpa；聚醚类消泡剂0.3％，为亚什兰公司生产的产品，其牌号为am1512；润湿流平剂0.5％为毕克化学产品，为一种改性二甲基硅氧烷表面助剂，固含为 100％，其牌号为byk333。
51.乙组分由以下组分构成，各组分的质量百分比为：环氧树脂95％，为中国台湾南亚公司的产品，牌号为npel-128；稀释剂5％，是安徽新远科技有限公司的产品其牌号为xy748。
52.表1原料用量表(质量百分比)
[0053][0054]
制备方法包括以下步骤：
[0055]
1)按照上述质量百分比获取各组分；
[0056]
2)搅拌过程中，依次加入去离子水、改性高分子分散剂、多功能助剂及非离子型润湿剂，并搅拌均匀，得到a料；
[0057]
在a料中搅拌加入颜料和填料，后以1500转/分搅拌10分钟，然后提高转速至3000转/分高速分散40分钟，制得b料；
[0058]
将b料移入另一反应装置内，400转/分搅拌下依次加入水性环氧固化剂、膨胀微球、木质纤维、陶瓷粉、聚醚类消泡剂，搅拌10分钟至无明显气泡后，加入润湿流平剂，再继续搅拌15分钟，得到c料；
[0059]
将c料用100目的滤布过滤，即得抗开裂、超耐磨双组份水性环氧自流平地坪涂料的甲组分；
[0060]
乙组分的制备方法：
[0061]
将环氧树脂、稀释剂两种材料按比例加入分散罐中，中速分散5-10钟，即制得乙组分。
[0062]
3)将甲组分与乙组分按质量份比5:1配比混合均匀后制得双组份高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料。
[0063]
实施例2
[0064]
一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，具体的：
[0065]
甲组分由以下组分构成，各组分的质量百分比为：去离子水15％；改性高分子分散剂0.5％，为共荣社化学株式会社生产的产品，其牌号为flowleng-700amp产品，为一种含
羟基聚合物改性物的2-氨基-2-甲基-1-丙醇盐，固体含量为40-50质量％；多功能助剂0.4％，为美国陶氏公司生产的产品，其牌号为amp-95；非离子型润湿剂0.3％，为科莱恩公司的产品，其牌号为lcn 070 产品，是一种烷基聚氧乙烯醚，有效物含量为100％，hlb值为13；钛白粉13％，为美国杜邦公司生产的产品，其牌号为r902，它是一种金红石型钛白；超细合成沉淀硫酸钡25.7％，为湖北合源化工有限公司生产的产品，1250目；湿法绢云母6.9％，是滁州格锐矿业有限责任公司产品，其牌号为kb-1；水性环氧固化剂，为乳液分散体，固含量33wt％，为美国气体化工产品有限公司的产品，其牌号为anquamie701；膨胀微球2％，为阿克苏诺贝尔expancel微球产品，其牌号为：930du120，有超强的弹性和抗冲击性；木质纤维0.3％，是北京勤利恒木质纤维素技术开发中心的产品，其牌号为cn209，是以优质聚丙烯为纯原料，经过化学和物理处理而获得的一种抗裂纤维素；陶瓷粉2％，为3m公司生产的产品，其牌号为w-410，它是一种高强度、惰性、坚硬、精细的球状颗粒，抗压强度大于413.41mpa；聚醚类消泡剂0.3％，为亚什兰公司生产的产品，其牌号为am1512；润湿流平剂0.5％，为毕克化学产品，为一种改性二甲基硅氧烷表面助剂，固含为100％，其牌号为byk333。
[0066]
乙组分由以下组分构成，各组分的质量百分比为：环氧树脂95％，为中国台湾南亚公司的产品，牌号为npel-128；稀释剂5％，是安徽新远科技有限公司的产品其牌号为xy748；
[0067]
制备方法包括以下步骤：
[0068]
1)按照上述质量百分比获取各组分；
[0069]
2)搅拌过程中，依次加入去离子水、改性高分子分散剂、多功能助剂及非离子型润湿剂，并搅拌均匀，得到a料；
[0070]
在a料中搅拌加入颜料和填料，后以1500转/分搅拌10分钟，然后提高转速至3000转/分高速分散40分钟，制得b料；
[0071]
将b料移入另一反应装置内，400转/分搅拌下依次加入水性环氧固化剂、膨胀微球、木质纤维、高强度陶瓷微球、聚醚类消泡剂，搅拌10分钟至无明显气泡后，加入润湿流平剂，再继续搅拌15分钟，得到c料。
[0072]
将c料用100目的滤布过滤，即得抗开裂、超耐磨双组份水性环氧自流平地坪涂料的甲组分；
[0073]
将环氧树脂、稀释剂两种材料按比例加入分散罐中，中速分散5-10钟，即制得乙组分。
[0074]
3)将甲组分与乙组分按质量份比5:1配比混合均匀后制得双组份高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料。
[0075]
实施例3
[0076]
一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，原料与实施例1基本相同，区别在于：甲组份中颜料为氧化铁红，填料为超细合成沉淀硫酸钡和滑石粉组成，细合成沉淀硫酸钡占甲组份总重的15％，滑石粉占甲组份总重的10％。乙组分中环氧树脂为美国陶氏化学的der-331；稀释剂为湖北绿色家园材料技术股份有限公司的age。
[0077]
实施例4
[0078]
一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，原料与实施例1基本相同，区别在于：颜料为酞青蓝，填料为超细合成沉淀硫酸钡和湿法绢云母粉组成，细合成沉淀硫酸钡占甲组份总重的13％，湿法绢云母粉占甲组份总重的5％。乙组分中环氧树脂为美国陶氏化学的der-331；稀释剂为湖北绿色家园材料技术股份有限公司的age。
[0079]
实施例5
[0080]
一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，原料与实施例2基本相同，区别在于：颜料为氧化铁黄，填料为超细合成沉淀硫酸钡和石英粉组成，细合成沉淀硫酸钡占甲组份总重的 18％，石英粉占甲组份总重的10％。乙组分中环氧树脂为美国陶氏化学的 der-331；稀释剂为安徽新远科技有限公司的xy748。
[0081]
实施例6
[0082]
一种高性能抗开裂、超耐磨水性环氧自流平地坪涂料，由甲、乙两组分组成，各组分用量见表1，原料与实施例2基本相同，区别在于：颜料为氧化铁红，填料为超细合成沉淀硫酸钡，占甲组份总重的7％。乙组分中环氧树脂为湖南省岳阳巴陵石化化工公司的cyd-128；稀释剂为安徽新远科技有限公司的xy748。
[0083]
对比例1
[0084]
本例在实施例1的基础上，不加陶瓷粉，以同等质量的去离子水代替，即去离子水含量为18％，陶瓷粉含量为0，其余原料及用量与实施例1相同，按照同样的方法制备对比涂料1。
[0085]
对比例2
[0086]
本例在实施例1的基础上，不加膨胀微球，以同等质量的去离子水代替，即去离子水含量为18％，膨胀微球含量为0，其余原料及用量与实施例1相同，按照同样的方法制备对比涂料2。
[0087]
对比例3
[0088]
本例在实施例1的基础上，不加膨胀微球和陶瓷粉，其中膨胀微球以同等质量的去离子水代替，即去离子水含量为18％，膨胀微球含量为0；陶瓷粉以同等质量的填料(超细合成沉淀硫酸钡)代替，即超细合成沉淀硫酸钡含量为 21.7％，陶瓷粉含量为0，其余原料及用量与实施例1相同，按照同样的方法制备对比涂料3。
[0089]
性能检测
[0090]
将制备得到的涂料采用镘涂施工，一次成膜可达1mm，多次镘涂形成 1.5-3mm的膜层(包含底漆、中间漆和面漆)，按照hg/t 5057-2017《水性环氧地坪涂料》的检测标准进行检测，结果见下表。
[0091]
表2性能检测结果表
[0092]
[0093][0094]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0095]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0096]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。