地坪涂料耐酸堿性的比較研究

姜廣明，馬海旭，梁 楊，肖凱巍，胡 水

（1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.北京化工大學，北京 100029）

0 引 言

地坪涂料通過在地面進行涂裝，起到保護、裝飾或者發(fā)揮某種特殊功能的作用。地坪涂料按溶劑類型可分為水性、溶劑型、無溶劑型［1］；按施工方式也有分類為薄型、厚型（或者薄涂型、自流平型）等；還可以按樹脂成分分為環(huán)氧地坪涂料［2］和聚氨酯地坪涂料等［3］。目前溶劑型地坪占大部分的用量，但是由于水性地坪涂料具有環(huán)保和透氣的特點，未來也會有較大的用途［4］。

我國地坪涂料的標準特別多［5］，各標準的檢測項目除了設置各種力學性能外，也一般都會設置涂料的耐介質(zhì)性試驗。筆者發(fā)現(xiàn)按照現(xiàn)行標準，地坪涂料不易通過耐酸堿性測試。因此研究地坪涂料的化學結(jié)構(gòu)、成分組成對耐酸堿性的影響原理，有一定的價值［6］。

本文比較了國內(nèi)地坪涂料標準中的耐酸堿性的測試方法和判定指標，進行了地坪涂料的耐酸堿性試驗，并通過紅外光譜對環(huán)氧地坪涂料和聚氨酯地坪涂料的化學組成進行了分析，研究了化學組成對地坪涂料耐酸堿性的影響。

1 實驗原料、設備及方法

1.1 實驗原料

選取了 8 個地坪涂料，分別編號為 DP-1、DP-2、DP-3、DP-4、DP-5、DP-6、DP-7、DP-8。其溶劑類型、顏色和樣品比例如表1 所示。

表1 地坪涂料的樣品信息

1.2 實驗設備及方法

耐酸堿性的檢測依據(jù)為 GB/T 9274－1988《色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測定》。

紅外光譜使用 Nicolet 6 700 傅立葉變換紅外光譜儀測試，掃描范圍為 4 000～400cm-1，分辨率為 4 cm-1。采用 ATR方式測試涂層的紅外光譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 標準比較

我國制定了很多地坪涂料標準，如 JC/T 1015－2006《環(huán)氧樹脂地面涂層材料》、GB/T 22374－2018《地坪涂裝材料》等；近幾年又制定了多本水性地坪涂料的檢測標準，如 JC/T 2327－2015《水性聚氨酯地坪》和 HG/T 5057－2016《水性環(huán)氧地坪涂料》等。

地坪涂料標準中耐酸性的介質(zhì)大都選擇H2SO4和HCl 溶液。H2SO4的濃度有 50 g/L、10 % 和20 % 共 3 種濃度，時間為 48 h；而 HCl 的濃度為10 %，時間為 7 d。

地坪涂料標準中耐堿性的介質(zhì)為 NaOH 溶液，濃度有 50 g/L（約 5 %）、10 %、15 %、20 % 共 4 種濃度，時間為 48、72、120 和 7 d 不等。不同地坪涂料標準中耐酸性和耐堿性的具體檢測條件的比對如表2 所示。

2.2 耐酸性比較

環(huán)氧地坪涂料的耐介質(zhì)性能受環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值［7］以及環(huán)氧當量和活潑氫當量比例的影響［8］；聚氨酯地坪的耐介質(zhì)性能通常要高于環(huán)氧地坪涂料［9］。

地坪涂料的耐酸性，選取了最常用的耐 10 % H2SO4溶液和 10 % HCl 溶液，測試時間為 7 d。耐酸性的檢測結(jié)果如表3 所示。

表3 地坪涂料耐酸性的檢測結(jié)果比較

從表3 可以看出，DP-3、DP-4、DP-5 以及 DP-7 耐酸性無異常。DP-1 耐酸后不起泡，但是出現(xiàn)變色。DP-2、DP-6 和 DP-8 等 3 個地坪涂料耐酸后則同時出現(xiàn)了起泡和變色的情況。

從表3 還可以分析出，酸溶液對地坪涂料的破壞較大，10 % H2SO4溶液比 10 % HCl 溶液的破壞力更大。耐酸性樣品出現(xiàn)起泡、變色的反應都在 48 h 內(nèi)就能體現(xiàn)，48 h 內(nèi)耐酸性無異常的樣品耐酸性 7 d 后也通常沒有變化。

透明地坪涂料如 DP-4、DP-5 和 DP-7 等，一般不會出現(xiàn)耐酸變色的情況。但是灰色或者綠色的地坪涂料耐酸性有可能會出現(xiàn)變色的情況。這是因為它們選擇的顏料不耐酸，與酸發(fā)生反應而造成了變色。

表2 地坪涂料標準中耐酸堿性項目的比對

2.3 耐堿性比較

地坪涂料的耐堿性選取了最高濃度的耐 15 % NaOH 溶液和 20 % NaOH 溶液，測試時間為 7 d。耐堿性的檢測結(jié)果如表4 所示。

表4 地坪涂料耐堿性的檢測結(jié)果比較

從表4 可以看出，8 個地坪涂料耐堿性都不起泡、不脫落，除了一個樣品 DP-6 出現(xiàn)了變色情況，其余 7 個樣品都沒有出現(xiàn)變色情況。這說明堿對地坪涂料的破壞較小，基本不會導致起泡和脫落的情況。

DP-6 的顏料可能與堿發(fā)生反應，造成了變色。只要注意地坪涂料中樹脂或者顏料不與堿反應，地坪涂料的耐堿性一般都合格。

2.4 環(huán)氧地坪涂料的紅外光譜分析

測試了 8 個地坪涂料的紅外光譜，它們的紅外光譜結(jié)果明顯分為 2 類，DP-1、DP-2、DP-6、DP-7、DP-8 的紅外光譜如圖1 所示。

圖1 環(huán)氧地坪涂料的紅外光譜圖

從圖1 可以看出，DP-1、DP-2、DP-6、DP-7和 DP-8 等 5 個地坪涂料都是環(huán)氧地坪涂料。其中 DP-1、DP-2、DP-6、DP-8 共 4 個地坪涂料的紅外光譜幾乎完全相同，是典型的雙酚 A 類環(huán)氧地坪涂料。1 564 cm-1和 1 507 cm-1是苯環(huán)骨架振動峰，1 300cm-1是C-O-C 順式伸縮振動峰，1 180 cm-1是 C-O-C 反式伸縮振動峰。

DP-2、DP-6、DP-8 耐酸性起泡與其樹脂為環(huán)氧樹脂有關；DP-1 的樹脂雖然也是環(huán)氧樹脂，但是其耐酸性就未出現(xiàn)起泡的現(xiàn)象。

DP-7 的紅外光譜首先 C-H 的振動強度高一些，這是因為它是透明地坪涂料，填料的比例低，樹脂的比例高。DP-7 的紅外光譜與其他 4 個環(huán)氧地坪涂料的紅外光譜還有一處明顯不同，就是 1 646cm-1處有明顯的酰胺基振動峰。這說明 DP-7 的固化劑使用的是聚酰胺環(huán)氧樹脂固化劑。這也使得 DP-7 的耐酸性較強，不容易出現(xiàn)耐酸性起泡的現(xiàn)象。

2.5 聚氨酯地坪涂料的紅外光譜分析

DP-3、DP-4 和 DP-5 的紅外光譜比較接近，如圖2 所示。

圖2 聚氨酯地坪涂料的紅外光譜圖

從圖2 可以看出，DP-3、DP-4 和 DP-5 的紅外光譜中 1 729 cm-1是酯基 C=O 和酰胺基 C=O 的振動峰，1 532cm-1是酰胺 N-H 鍵變形振動峰。因此 DP-3、DP-4和 DP-5 都是聚氨酯地坪涂料。這 3 個產(chǎn)品的耐酸性結(jié)果較好，正是由于聚氨酯樹脂耐酸性較好的緣故。

3 結(jié) 論

地坪涂料的耐堿性一般都合格，但是耐酸性不合格的比例較高。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)環(huán)氧地坪涂料的耐酸性容易出現(xiàn)起泡情況，改善環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)或者固化劑的種類可以提高環(huán)氧地坪涂料的耐酸性。紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)聚氨酯地坪涂料的耐酸性優(yōu)于環(huán)氧地坪涂料，不易出現(xiàn)耐酸性不合格的情況。