助劑對水性環(huán)氧地坪清漆外觀性能的影響

陳梅紅

（中國建材檢驗認證集團廈門宏業(yè)有限公司；廈門市建筑工程性能檢測與診治重點實驗室）

0 引言

水性環(huán)氧地坪涂料是水包油（O/W）的乳化體系，環(huán)氧樹脂以微?；蛞旱蔚男问椒稚⒃谝运疄檫B續(xù)相的分散介質(zhì)中而制得的穩(wěn)定分散體系，具有低VOC 含量、無異味、貯存運輸安全、對環(huán)境無污染、與混凝土相容性好、可在潮濕基層施工、施工工具可直接用水清洗干凈等優(yōu)點[1-4]，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢。因此，近年來水性環(huán)氧地坪涂料在地坪涂裝中所占比例越來越高，相關(guān)的研究、報導(dǎo)也越來越多。但是，助劑對水性環(huán)氧地坪涂料影響的報導(dǎo)卻是鳳毛麟角。

雖然，助劑在涂料中的用量一般不超過10%，但占涂料的價值高達30%以上[5]，而且水性環(huán)氧地坪涂料對助劑的依賴比溶劑型環(huán)氧地坪涂料更高。因為一方面水性環(huán)氧地坪涂料因為水帶來的高表面張力降低了涂料對基材的潤濕、流平、展布能力；另一方面水性環(huán)氧地坪涂料摻入的表面活性物質(zhì)會使空氣在水性涂料中形成穩(wěn)定的氣泡，進而導(dǎo)致水性環(huán)氧地坪漆膜產(chǎn)生氣泡、縮孔、刷痕、浮色等缺陷[6]。故而需要質(zhì)量更高的助劑來解決水性環(huán)氧地坪漆膜缺陷。

本文以自制的水溶性環(huán)氧固化劑與油性環(huán)氧樹脂乳化，制備水性環(huán)氧地坪清漆，選用多種國內(nèi)外常見助劑以及一些新型助劑，確定漆膜外觀性能最好的助劑配方，以期對同行有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。

1 實驗部分

1.1 主要原料

環(huán)氧樹脂SM-618、C12～C14 醇縮水甘油醚SM-90，工業(yè)級，江蘇三木化工有限公司；水性環(huán)氧固化劑XG-3，固含量50%，自制；水，自來水；潤濕劑Silok 8000和消泡劑Silok 4680，工業(yè)級，廣州市斯洛柯高分子聚合物有限公司；潤濕劑Ethylan 1005，阿克蘇諾貝爾表面化學(xué)有限公司；消泡劑Sn-154 和Sn-NXE，工業(yè)級，日本諾普科助劑有限公司；消泡劑KNP A110 和KNP 1129、流平劑KNP 3200，工業(yè)級，加拿大KNP 公司；消泡劑Defom W-086，工業(yè)級，海明斯德謙助劑與樹脂有限公司；潤濕劑TRITON X-405，工業(yè)級，陶氏化學(xué)公司；消泡劑FoamStar A38，工業(yè)級，德國科寧公司；消泡劑BYK-028、潤濕劑BYK-333 和BYK-348，工業(yè)級，畢克化學(xué)公司；潤濕劑FLOW 487U、消泡劑FOAM 290W、流平劑FLOW 372S，工業(yè)級，英國優(yōu)卡化學(xué)有限公司；潤濕劑Hydropalat WE 3220，工業(yè)級，巴斯夫應(yīng)用化工有限公司。

1.2 試驗儀器和設(shè)備

漆膜干燥時間試驗器QGS，天津永利達實驗室設(shè)備有限公司；研磨、分散、攪拌多用機SFJ-500，上海現(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)股份有限公司；手推式便攜鉛筆硬度計QHQ-A，東莞市華國精密儀器有限公司；磨耗測試儀TABER 5135，美國Taber 公司；附著力測試儀QFH-HG600，東莞市華國精密儀器有限公司；電子天平CP523C、CP2202C，奧豪斯儀器（常州）有限公司；電子數(shù)顯卡尺LINK，哈爾濱量具刃具集團有限責(zé)任公司；旋轉(zhuǎn)式粘度計NDJ-4，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司。

1.3 測試及表征

水性環(huán)氧地坪清漆在容器中狀態(tài)、涂膜外觀以及各基本性能試件的制備方法均按照GB/T 22374－2018 規(guī)定執(zhí)行；干燥時間按GB/T 1728－1979 規(guī)定測試，其中表干按乙法、實干按甲法規(guī)定測試；鉛筆硬度按GB/T 6739－2006 規(guī)定進行測試；耐磨性按GB/T 1768－2006規(guī)定進行測試。

展布面積：將0.05mL 涂料滴在無石棉纖維水泥加壓板上，24h 后用電子數(shù)顯卡尺測量尺寸，計算面積。

觸變性：試樣分別在旋轉(zhuǎn)黏度計的轉(zhuǎn)子速度為6r/min 和60r/min 時測試黏度，二者黏度比值為觸變性。

2 結(jié)果與討論

2.1 消泡劑的選擇

任何涂料都不是單一組分，配方中的眾多成分必然帶來一些表面活性物質(zhì)，使涂料具有穩(wěn)定泡沫的作用，所以消泡劑是水性涂料必須使用的助劑之一[3]。本文選擇九種不同類型的消泡劑，觀察各自的水溶性、在水性環(huán)氧固化劑XG-3 中的消泡能力以及對清漆涂膜外觀的影響，具體如表1 所示。

表1 消泡劑與水混溶性以及對漿料貯存、施工性能的影響

從表1 可知，按消泡物質(zhì)分類：W-086 為礦物油類，Sn-NXE 為金屬皂類，290W、1129、BYK-028、4680 屬于有機硅類，Sn-154 屬于疏水無機硅類，A-110 和A38 為新型分子級消泡劑；各消泡劑與水的混溶性能力從小到大依次為：Sn-154＜A-110＜290W＜A38＜1129＜W-086＜BYK-028＜4680＜Sn-NXE；對水性環(huán)氧固化劑XG-1 消泡能力和清漆漆膜效果最好的是A38、1129。也就是說，與水完全不溶或過度相溶都不會產(chǎn)生理想的消泡效果，只有達到與水的不混溶和混溶的某個平衡點上，才是真正好的消泡劑。因為消泡劑是一類能產(chǎn)生低表面張力的表面活性物質(zhì)，完全不混溶的消泡劑在水性環(huán)氧涂料中的混溶性也差，會與涂料產(chǎn)生表面張力差，這個差值促使低表面張力消泡劑周圍的液體流向四周高表面張力處，使涂膜產(chǎn)生中心凹陷、邊緣隆起的縮孔；混溶性太好的消泡劑在水性環(huán)氧涂料中具有良好的水溶性，使消泡劑在氣液界面的聚集濃度減少，不利于消泡。雖然A-110也是新型分子級消泡劑，但在本環(huán)氧體系中的混溶性太差，仍會造成涂膜縮孔。故選擇有機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 共同作為本體系水性環(huán)氧地坪清漆的消泡劑，其中A38 在高速分散前加入，1129 在高速分散后加入。

2.2 潤濕劑的選擇

表1 還可以看出，隨著消泡劑的加入，水性環(huán)氧清漆都出現(xiàn)縮邊和流掛的缺陷，縮邊是由于清漆與基材間的表面張力差太大、對基材的潤濕性小，需添加合適的潤濕劑來降低表面張力、提高潤濕能力；流掛是由于清漆黏度低，流動性太好，需添加合適流平劑在不改變漆膜流平性的同時降低流動性。先選用五種不同廠家的潤濕劑來制備水性環(huán)氧清漆，測試其展布面積，詳見表2、表3。

表2 潤濕劑試驗水性環(huán)氧清漆配方

表3 潤濕劑對漆膜性能的影響

由表2、表3 可見，與未添加潤濕劑的空白樣相比，除Silok 8000 外，其余四組添加潤濕劑的清漆展布面積都增加，縮邊情況有所改善，其中展布面積最大的是脂肪醇聚氧乙烯醚1005，縮邊改善最明顯的是脂肪醇聚氧乙烯醚1005 和有機改性聚硅氧烷487U。結(jié)合流掛性，本體系潤濕劑選擇有機改性聚硅氧烷487U 為宜。

2.3 流平劑的選擇

流平劑試驗水性環(huán)氧清漆配方如表4 所示，表5 是流平劑對漆膜外觀的影響結(jié)果。

表4 流平劑試驗水性環(huán)氧清漆配方

表5 流平劑對漆膜性能的影響

從表4、5 可知，有機硅流平劑WE 3220 對涂料的觸變性沒有影響，聚醚類流平劑3200、8000 對觸變性有小幅度提高，氟碳改性丙烯酸372S 能顯著提高觸變性、改善抗流掛性能。因為觸變性越大，說明涂料在不同剪切速度下的黏度差異越大，即高剪切黏度越大，能降低涂料涂刷初期高剪切的流動性，而不影響后期低剪切的流動性和流平性。所以，本體系流平劑選用氟碳改性丙烯酸372S，其清漆的基本性能詳見表6。

表6 水性環(huán)氧地坪清漆基本性能

3 結(jié)語

由于水性環(huán)氧地坪清漆配方的復(fù)雜性和多變性，不會有一種萬能的助劑適用于所有的水性環(huán)氧地坪清漆。隨著所用環(huán)氧、固化劑和配方組分的不同，所選用的水性助劑的類型和用量也不同，應(yīng)針對每一種體系試選各種助劑，找出最有效的品種。