環(huán)氧地坪涂料的涂裝及配方設計

1前言
    現(xiàn)代工業(yè)地坪要求防塵、防滲、耐蝕、抗壓、耐洗等，環(huán)氧地坪涂料因涂膜具有較好的物理機械性能和優(yōu)異的耐化學品性能，而且平整光潔、裝飾性強，可以滿足現(xiàn)代工業(yè)地坪的要求，所以被廣泛應用。地坪基材通常是混凝土，其表面遍布孔隙，孔隙中含有水分和堿性物質(zhì)，如不經(jīng)處理直接涂裝，漆膜不僅附著力差，而且會發(fā)生起泡、龜裂、泛白甚至脫層等弊病。為了避免以上問題的出現(xiàn)，延長涂層的使用壽命，除了控制基材的含水率及進行正確的表面處理外，正確地設計涂料配方和施工工藝也是必須的。
2施工準備
2.1基層檢查及處理

基層檢查包括混凝土含水率的測定、平整度的測定、PH值的測定、強度的測定。

2.1.1含水率測定
    含水率的測定有以下幾種方法：
    塑料薄膜法（ASTM4263）：把45cm×45cm塑料薄膜平放在混凝土表面，用膠帶紙密封四邊16小時后，薄膜下出現(xiàn)水珠或混凝土表面變黑，說明混凝土過濕，不宜涂裝。
    相對濕度測定法：把一只箱子緊貼密封在混凝土面上，24h后測定箱內(nèi)濕度。當空氣溫度21℃，相對濕度為75%，混凝土含水率為5%時，它既不吸收水份也不解吸水份。當測定濕度值大于75%時，說明混凝土含水率大于5%。
    無線電頻率測試法：通過儀器測定傳遞、接收透過混凝土的無線電波差異來確定含水量。
    氯化鈣測定法：測定水分從混凝土中逸出的速度，是一種間接測定混凝土含水率的方法。測定密封容器中氯化鈣在72h后的增重，其值應≤46.8g/m²。
2.1.2水分的排除
    混凝土含水率應小于5%，否則應排除水分后方可進行涂裝。排除水分的方法有以下幾種：通風：加強空氣循環(huán)，加速空氣流動，帶走水分，促進混凝土中水分進一步揮發(fā)。加熱：提高混凝土和其周圍空氣的溫度，加快混凝土中水遷移到表層的速率，使其迅速蒸發(fā)。宜采用強制空氣加熱和輻射加熱。直接用火源加熱，生成的燃燒產(chǎn)物（包括水），會提高空氣的霧點溫度，導致水在混凝土上凝結，故不宜采用。降低空氣中的露點溫度：用脫水減濕劑、除濕器或引進室外空氣（引進室外空氣露點低于混凝土表面及上方的溫度）等方法除去空氣中的水汽。
2.2 基層表面處理方法
    對于平整地面，常用下列方法處理：
    酸洗法（適用于油污較多的地面）：用質(zhì)量分數(shù)為10～15%的鹽酸清洗混凝土表面，待反應完全后（不再產(chǎn)生氣泡），再用清水沖洗，并配合毛刷刷洗，此法可清除泥漿層并得到較細的粗糙度。
    機械方法（適用于大面積場地）：用噴砂或電磨機清除表面突出物，松動顆粒，破壞毛細孔，增加附著面積，以吸塵器吸除砂粒、雜質(zhì)、灰塵。對于有較多凹陷、坑洞地面，應用環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧膩子填平修補后再進行下步操作。
    經(jīng)處理后的混凝土基層性能應符合以下指標。
表1 合格混凝土基層指標

3施工應用
    環(huán)氧地坪涂料根據(jù)使用場所的不同可分為以下幾種。
3.1普通涂裝地坪（0.2~0.6mm）
    特點：無縫平滑、易潔防塵、耐磨、附著極佳。用途：用于非荷重、防塵、耐酸堿的裝飾性地面，如：電器、塑膠、紡織、煙草、食品、學校、醫(yī)院等行業(yè)之廠房及走廊地面涂裝�！　　�
配方設計思路：因涂層較薄、且要求涂膜附著力強、防水、耐藥耐磨性優(yōu)異，所以在配方中加入15~30%的溶劑，制成溶劑型涂料，降低體系粘度以便得到較薄涂層；為保證色澤均一，宜選用性能優(yōu)異的分散劑，并研磨分散至細度小于50um；石英砂的加入，可保證涂層具有較強的耐磨性能。另外，因涂層較薄且又防水，所以要求該類涂料必須具有優(yōu)異的防滲性能。用于評價和預測環(huán)氧樹脂清漆漆膜防介質(zhì)滲透能力的滲透指數(shù)公式對此設計具有指導意義。[2] 漆膜的滲透指數(shù)公式為：
    PI= Mc/M0.5B1.5 =1/rM0.5B1.5
    式中: PI—漆膜的滲透指數(shù),g/mol；
    Mc—漆膜交聯(lián)點的摩爾質(zhì)量，g/mol；
    M—滲透介質(zhì)的分子量，g/mol；
    B—溶液效應因子，與漆膜及滲透介質(zhì)有關；
    r—漆膜的有效交聯(lián)密度，mol/g。
    其中：Mc=1/r
    不同環(huán)氧值的環(huán)氧樹與胺或胺類加成物固化時有不同的有效交聯(lián)密度。環(huán)氧值大的環(huán)氧樹脂固化后的交聯(lián)密度大，固化網(wǎng)絡的孔徑小，反之，固化網(wǎng)絡的孔徑大。由于交聯(lián)的化學鍵的束縛作用，固化網(wǎng)絡對滲透介質(zhì)的滲透擴散產(chǎn)生抵擋作用。分子量小環(huán)氧值高的環(huán)氧樹脂涂膜的滲透指數(shù)較小，抵擋介質(zhì)滲透擴散的能力較優(yōu)。因此宜選用環(huán)氧當量較小的環(huán)氧樹脂，如國產(chǎn)的E-51、E-42、E-44或國外的828、DER331。
固化劑宜選用能耐腐蝕的聚酰胺產(chǎn)品。設計配方如下：
    典型面涂配方：
甲組分：E-44液體環(huán)氧樹脂（212~244EEW）  36.4
DER® 331環(huán)氧樹脂  34
二甲苯   7.2
正丁醇 3
醋酸丁酯  2
分散劑963   0.3
消泡劑AMH2   0.3
流平劑F60   0.2
氧化鐵紅 5
沉淀硫酸鋇（600目）   21 
滑石粉（600目）  10 
石英砂（600目） 26
有機膨潤土  1
總 計 100

乙組分：Versamid® 115    37
二甲苯36
正丁醇  9
    施工工藝：素地處理→底涂→環(huán)氧中涂→環(huán)氧膩子→磨平、吸塵→面涂　
3.2樹脂砂漿地坪（3.0~8.0mm）
    特點：抗沖耐磨、耐酸耐堿、耐壓防塵、防霉易潔。用途：高強度、耐沖動作業(yè)區(qū)或重載地面涂裝，如：機械廠、碼頭、電梯口、車站、車場，特別是需要跑叉車、汽車、重手推車的走道。
    配方設計思路：因涂層較厚，且要求能耐重壓，耐藥耐磨性優(yōu)異，因此，應選擇高固含量的環(huán)氧樹脂，如E-44、E-42或E-51，使涂料具有較高粘度，以保證1~2次鏝涂后能達到要求厚度；同時應選用質(zhì)地堅硬的填料如石英砂，以保證耐重壓、耐磨的要求；因涂層較厚，顏料無須太多即可滿足遮蓋要求；為使涂料在填料含量較高的狀況下仍具有一定的流動性，故加入部分活性稀釋劑；選用脂環(huán)胺類固化劑可賦予涂層較高的硬度；因?qū)�細度和流平無要求，故無需加入分散劑和流平劑；消泡劑的加入，使氣泡在涂層較厚的狀況下能順利逸出。設計配方如下：
    典型樹脂砂漿配方：
甲組分：828環(huán)氧樹脂  100
丁基縮水甘油醚　 10
消泡劑1208   2
氧化鐵紅 2
鈦白（金紅石）  1
石英砂（200目） 200
石英砂（100目） 100
總 計 415
乙組分：Versamine® C-36   68
    施工工藝：素地處理→底涂→接著層涂布→樹脂砂漿鏝平→批嵌環(huán)氧膩子→磨平、吸塵→面層涂布　
3.3自流平地坪(2.0~5.0mm)
    特點：無縫平滑、美觀易潔、耐酸耐堿、防塵防菌。用途：要求高度清潔無菌無塵的行業(yè)之水泥或水磨石地面涂裝，如：GMP、制藥、電腦、微電子等。
    配方設計思路：因涂層較厚，且要求流平性極佳，防水、耐藥耐磨性優(yōu)異。因此，應選擇高固含量低粘度的環(huán)氧樹脂，如E-51、828、DER331，并加入活性稀釋劑，使涂料具有合適的粘度同時又有較高的固含量，以保證能夠自流平且流平后能達要求厚度。E-42、E-44粘度太高，要達到自流平的所需的粘度，必須加入大量的活性稀釋劑，而過多的活性稀釋劑與胺固化時生成小分子的聚合物，影響涂層性能，所以不宜選用。同時應選用質(zhì)地堅硬的填料，以保證耐重壓、耐磨的要求；因是面涂，故應加入抗劃傷劑，以保持長久光澤；消泡劑、流平劑的加入可避免涂層產(chǎn)生縮孔、魚眼等弊��；因涂層較厚，少量顏料即可滿足遮蓋要求。同時選用粘度較低的固化劑也是涂料能自流平的保證。      設計配方如下：
    典型面涂配方：
甲組分：828環(huán)氧樹脂（美國Shell公司） 90
丁基縮水甘油醚　 10
分散劑963    0.3
消泡劑AMH2   0.6
流平劑F60    0.5
抗劃傷劑S4   0.6
氧化鐵紅      3
鈦白（金紅石型） 1
石英砂（300目） 50
石英砂（200目） 30
沉淀硫酸鋇   20
白炭黑  1.5
總 計 207.5
乙組分：Versamine® C-31（漢高公司） 46
    施工工藝：素地處理→底涂→環(huán)氧砂漿中涂→打磨、清潔→自流平面涂
3.4積層地坪（1.0~3.0mm）
    特點：耐酸堿腐蝕、耐溶劑、耐水浸泡及沖擊。用途：各種耐強酸、強堿、耐混合酸之場地及經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)使用的地坪，如：化工廠、發(fā)電廠、污水處理池、游泳池、化學槽、發(fā)酵淹漬漕等�！　�
配方設計思路：因涂層較厚，且要求耐水耐腐蝕性能優(yōu)異，并具有一定的抗拉性能。為保證涂層在較厚的情況下具有較好的抗拉性能，故應加入樹脂量10~20%增韌劑；選用脂環(huán)胺類固化劑可賦予涂層優(yōu)異的耐酸蝕性；加入滑石粉可減小內(nèi)應力，防止涂層龜裂；片狀填料如云母粉的加入可有效阻止水分浸入，使涂層具有優(yōu)異的耐水性。設計配方如下：
    典型粘接層配方：
甲組分： 828環(huán)氧樹脂  90
鄰苯二甲酸二丁酯　 10
分散劑963   0.3
消泡劑1208   0.5
流平劑F60    0.5
氧化鐵紅 4
石英砂  35
云母粉  10
滑石粉  10
白炭黑   1
總 計 161.3
乙組分：Versamine® C-36   57
    施工工藝：素地處理→底涂→粘接層→玻纖層→批露層→面涂　
4性能比較
    以上各種環(huán)氧地坪涂料的性能比較如表2所示。
表2 各種環(huán)氧樹脂地坪性能比較[3]
項目 試驗方法 普通型 砂漿型 自平型 積層型
硬度 ASTM D2240 2H 80 80 80
Shore D
抗壓強度 ASTM C109 — 95.0 75.0 80.0
（MPa）
抗拉強度 ASTM C109 — 250 275 295
（MPa）
耐磨強度 ASTM D4060 0.55 0.46 0.40 0.42
（MPa） H22/500/1000
吸水率（%）ASTM C413 0.10 0.14 0.11 0.13
25℃/24h
附著力 ASIN NO.12 100/100 好 好 好
艾式?jīng)_擊強度 ASTM C256 — 0.85 0.74 0.75
（ft-1b/in）
耐酸性 鹽酸 20% 4 5 5 5
硫酸 30% 0 3 4 4
硝酸 20% 4 5 4 5
磷酸 5% 0 2 2 1
醋酸 25% 0 2 2 2
耐堿性 NaOH 20% 5 5 5 5
耐油性 4 5 5 5
注：5最好；0最差
5結語
    環(huán)氧地坪涂料性能的優(yōu)劣主要取決于配方的設計是否合理，而使用壽命的長短主要取決于基材處理是否合格。因此，基材的處理與配方的設計同等重要。所以，技術人員應按應用環(huán)境的不同，設計不同的涂料配方和配套施工方案，以滿足施工要求。