由于環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)該廣泛，所以在很多方面的工業(yè)上都有用到，所以本文主要是講解環(huán)氧樹(shù)脂在建筑方面的應(yīng)用情況，首先我們來(lái)了解一下環(huán)氧樹(shù)脂的概述。
一、概述
現(xiàn)代清潔生產(chǎn)要求車間地面潔凈耐磨，室內(nèi)空氣含塵量盡量低，這不僅是改善勞動(dòng)條件的要求，更是產(chǎn)品質(zhì)量的保證。1995年起我國(guó)制藥企業(yè)開(kāi)始實(shí)施GMP(Good Manufacturing Process)驗(yàn)證工作，各藥廠都在努力使生產(chǎn)的硬件和軟件水平均能達(dá)到GM舊規(guī)范。規(guī)范中潔凈度最重要的指標(biāo)就是地面的抗磨耗性，抗磨耗性越好，地面的析塵量也越低，所能達(dá)到的潔凈級(jí)別越高。對(duì)于高級(jí)別潔凈場(chǎng)所(100-1000級(jí))，建議采用不析塵或弱析塵材料;析塵量較大的材料可用于低級(jí)別潔凈場(chǎng)所(10萬(wàn)-百萬(wàn)級(jí));而強(qiáng)析塵材料不能用于有潔凈要求的場(chǎng)所。
為了滿足工業(yè)化生產(chǎn)車間的功能需求和現(xiàn)代化管理的要求，常常選用有特殊性能的地面材料進(jìn)行地面裝飾。其中地面涂料是重要的選擇材料。國(guó)外的許多潔凈車間地面也采用了整體聚合物面層，包括涂料和貼面材料。用于工業(yè)生產(chǎn)車間的地面涂料，也稱為工業(yè)地面涂料，一般常用環(huán)氧樹(shù)脂涂料和聚氨酣涂料。這兩類涂料都具有良好的耐化學(xué)品性，耐磨損和耐機(jī)械沖擊性能。但是由于水泥地面是易吸潮的多孔性材料，聚氨酯對(duì)潮濕的容忍性差，施工不慎易引起層間剝離，針孔等弊病，且對(duì)水泥基層的粘結(jié)力較環(huán)氧樹(shù)脂涂料差，因而當(dāng)以耐磨，潔凈為主要的性能要求時(shí)宜選用環(huán)氧樹(shù)脂涂料，而以彈性要求為主要性能要求時(shí)則宜使用聚氨酯樹(shù)脂涂料。
環(huán)氧樹(shù)脂耐磨潔凈地面涂料為雙組分常溫固化的厚膜型涂料，通常將其中無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂涂料稱為“自流平涂料”，國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始研制和試用，目前已在國(guó)內(nèi)藥廠GMP驗(yàn)證地面工程中廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。
無(wú)溶劑環(huán)氧自流平耐磨潔凈地面涂料用于工業(yè)地面具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如：
1、與基層的粘結(jié)強(qiáng)度高，硬化收縮極低，不易開(kāi)裂。
2、整體無(wú)縫，易清洗，不集聚灰塵、細(xì)菌。
3、高固體份，一次成膜厚;無(wú)溶劑，施工毒性小，符合環(huán)保對(duì)涂料VDC要求。
4、強(qiáng)度高，耐磨損，經(jīng)久耐用，能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受鏟車、推車和其他工具的碾壓。
5、抗?jié)B透，耐化學(xué)藥品的腐蝕性能強(qiáng)，對(duì)油類也有較好的容忍力。
6、極佳的施工性和流平性，具有良好的裝飾性。
7、室溫固化成膜，容易維修保養(yǎng)。
8、表面平整光滑，色彩豐富，能美化工作環(huán)境。
9、地面無(wú)毒，符合衛(wèi)生要求，有一定的阻燃性。
9、對(duì)有導(dǎo)靜電要求的地面，可制成導(dǎo)靜電環(huán)氧地面涂料。
二、環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料的組成
潔凈耐磨地面涂料中最常用的成膜物是以環(huán)氧樹(shù)脂為代表的合成樹(shù)脂類材料。涂料一般分為無(wú)溶劑型、溶劑型及水溶性型等。溶劑型系統(tǒng)一般具有溶劑揮發(fā)、涂料粘度較小、固體含量低、一次成膜薄、施工時(shí)易發(fā)生浮色(floating and fiood)等缺陷成膜物抗沖能力較弱。無(wú)溶劑型系統(tǒng)因不含非活性溶劑，固體含量可調(diào)整至近100%，一次成膜厚，施工中不會(huì)出現(xiàn)貝納德窩(Benard cell)和浮色(foating)。水溶性潔凈耐磨地面涂料對(duì)潮濕基面有良好的粘結(jié)力。本章節(jié)著重介紹無(wú)溶劑型系統(tǒng)的耐磨地面涂料。
(1)成膜物質(zhì)
根據(jù)潔凈耐磨地面涂料的要求，成膜物應(yīng)具有如下性能：常溫固化、高粘結(jié)力、較強(qiáng)機(jī)械性能、抗化學(xué)藥品性強(qiáng)、良好的電氣性。環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料的成膜物普遍采用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，其性能在前面有關(guān)章節(jié)已有介紹。作為地面涂料的基料要求對(duì)混凝土等多種底材有優(yōu)良附著力，固化時(shí)體積收縮率低，抗化學(xué)性能優(yōu)異，涂膜堅(jiān)韌耐磨，對(duì)潮濕表面有一定的“容忍”力等特點(diǎn)。雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂按相對(duì)分子質(zhì)量不同可分為團(tuán)體環(huán)氧樹(shù)脂和液體環(huán)氧樹(shù)脂。高相對(duì)分子質(zhì)量的固體環(huán)氧樹(shù)脂分子中含較多羥基，可催化環(huán)氧基與胺的固化反應(yīng)，干燥速度較快，但固體含量低，涂膜薄，與固化劑的混溶性差，涂料熟度高，流平性差。低黏度環(huán)氧樹(shù)脂雖然缺少羥基，固化速度較慢，但可制成高固體含量厚膜涂料，且與固化劑混溶性好，施工時(shí)涂料流平性好，固化速度可通過(guò)加入團(tuán)化促進(jìn)劑來(lái)提高。因而宜選用低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹(shù)脂，常用的有E44(6101)、E42(644)、E51，進(jìn)口的有D.E.R.331和SHELL828等代表性樹(shù)脂。
(2)固化劑
胺類固化劑是環(huán)氧涂料的主要固化劑，這類固化劑主要有脂肪胺、脂肪胺加成物、脂環(huán)胺、脂環(huán)胺加成物、聚酰胺、聚酰胺加成物、曼尼其堿等。各種固化劑中，脂肪胺與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)迅速，放熱量大，涂膜交聯(lián)密度高，抗化學(xué)府性能很好。脂肪胺加成物在刺激性、泛白、與環(huán)氧樹(shù)脂相容性等方面有較大改善，但最終涂膜的交聯(lián)結(jié)構(gòu)與脂肪胺相似，玻璃化溫度高，脆性大，主要用于高抗化學(xué)品耐溶劑型涂料。 脂環(huán)胺及其加成物的許多性能較脂肪胺及其加成物有較大提高，如色淺、流平性好、光澤高、不泛白、不需誘導(dǎo)期，其玻璃化溫度仍較高，主要用作無(wú)溶劑環(huán)氧地面涂料的固化劑。
聚酰胺固化劑綜合性能優(yōu)良，分子內(nèi)長(zhǎng)鏈烴具有很好的內(nèi)增塑作用，使涂膜柔軟、耐沖擊，酰胺鍵提供了更大的粘附性、潤(rùn)濕性、剝離強(qiáng)度和對(duì)潮濕表面的容忍度。耐化學(xué)府性較其他胺固化劑下降，但仍保持很高的韌性，廣泛用作溶劑型環(huán)氧地面涂料的固化劑。
聚酰胺與環(huán)氧的混溶性不好，施工前沒(méi)有熟化仍有發(fā)白出油現(xiàn)象，而聚酰胺加成物與環(huán)氧樹(shù)脂相容性好，游離胺含量低，較標(biāo)準(zhǔn)聚酰胺在不良條件下易固化而得到不變黃、無(wú)白霜的涂膜，因而目前大多數(shù)環(huán)氧地面涂料都選用聚酰胺加成物作為地面涂料固化劑。
曼尼其堿又叫酚醛胺，其特點(diǎn)是分子中含有酚羥基，能促進(jìn)固化，常用于低溫、潮濕、水下固化涂料。由于分子中苯環(huán)的剛性使涂膜脆性較大，故單獨(dú)作為地坪涂料的固化劑應(yīng)用不多，多用作中間層膠泥、砂漿的固化劑。
(3)稀釋劑
稀釋劑即能溶解樹(shù)脂的有機(jī)溶劑。主要作用是降低樹(shù)脂膠液黏度，同時(shí)也有利于把樹(shù)脂固化過(guò)程中放出的熱量傳遞出來(lái)，可適當(dāng)延長(zhǎng)膠液的使用期。稀釋劑分非活性稀釋劑和活性稀釋劑兩類。
非活性稀釋劑本身不參與固化反應(yīng)，僅達(dá)到物理混合和減低黏度的目的。一般加入量為樹(shù)脂重量的5%一15%，在樹(shù)脂固化時(shí)，會(huì)有部分逸出，從而增加樹(shù)脂的收縮率，降低粘結(jié)力、機(jī)械強(qiáng)度及熱變形溫度，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生氣孔。溶劑型環(huán)氧地面涂料使用時(shí)應(yīng)特別注意。活性稀釋劑的種類及使用。活性稀釋劑具有環(huán)氧基，能參與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧固化反應(yīng)，所以并無(wú)逸出之弊。對(duì)固化后樹(shù)脂無(wú)太多的影響，同時(shí)還往往起著增韌作用，在配方中增韌劑的用量可以減少或不用。但加入活性稀釋劑時(shí)固化劑應(yīng)相應(yīng)增加用量。潔凈耐磨地面涂料一次施工成膜厚度達(dá)0.8-3.0㎜，為防止非活性溶劑揮發(fā)而產(chǎn)生涂抹膜陷，多選用了活性稀釋劑，制成無(wú)(揮發(fā))溶劑型自流平涂料，同時(shí)也符合環(huán)保綠色涂料要求，進(jìn)一步改善了施工條件。
稀釋劑用量過(guò)多，對(duì)性能也有一定的影響。由于稀釋劑本身是短鏈分子，碳鏈比環(huán)氧樹(shù)脂短，因而阻礙了鏈的形成，影響了成膜物的主要性能。顏、填料。環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料屬于厚漿型涂料，著色顏料的用量可比普通顏料少。另一方面，環(huán)氧地面涂料表干時(shí)間長(zhǎng)，使用有機(jī)顏料易產(chǎn)生浮色、發(fā)花等問(wèn)題，且有機(jī)顏料的耐化學(xué)性能有局限性，因而大多選用無(wú)機(jī)顏料，如鉆白粉、氧化鉻綠和氧化鐵系的顏料等。
填料可選用重晶石粉、碳酸鈣、天然礦物粉、云母粉和石英粉。由于是厚膜涂料，為了降低涂膜的收縮應(yīng)力，避免因涂膜固化過(guò)程中體積收縮過(guò)大而導(dǎo)致開(kāi)裂，尚須使用一些粗質(zhì)填料(也稱為粗細(xì)骨料)。填料的外形尺寸、吸油量、添加量對(duì)地面涂料的最終性能有決定作用，主要為達(dá)到低收縮率、低教度、高添加量、高耐磨性和良好的貯存性等目的。目前，市場(chǎng)上較好的無(wú)溶劑環(huán)氧自流平涂料多選用天然(耐磨)礦石粉作為主要填料，它與常用的碳酸鈣填料相比有其獨(dú)特之處。
(1)填料添加量對(duì)涂料熟度的影響。
無(wú)論是施工性還是從成膜物的性能看，地面涂料的教度是至關(guān)重要的。一方面希望涂料的固體含量盡量高，可降低成本，達(dá)到一次成膜厚的目的;一方面又不希望黏度太高，黏度高不利于施工，影響成膜物的流平性、消泡性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：耐磨礦物粉加入量對(duì)涂料鼓度影響變化較少。這是由于天然礦物粉與碳酸鈣相比有相對(duì)低的吸油量所致。在相同吸油量的涂料中(輕質(zhì))碳酸鈣的加入量不超過(guò)30%，而天然礦物粉加入量可達(dá)50%以上。
(2)填料添加量對(duì)涂膜線收縮率的影響。
對(duì)環(huán)氧耐磨地面涂料而言，其最大的優(yōu)勢(shì)就在于可做到一次施工面積大，整體無(wú)縫，這就對(duì)涂膜線性收縮率有較高要求。
(3)填料對(duì)涂膜磨耗量的影響。
根據(jù)GB/T1768-89實(shí)驗(yàn)測(cè)試，(CS17，500*2g，1000R。)
天然(耐磨)礦物粉填料在許多方面優(yōu)于一般的碳酸鈣填料，使環(huán)氧自流平耐磨地面涂料施工工藝得到顯著提高，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、填料添加量大大提高，同時(shí)又不顯著提高涂料熟度，保證施工時(shí)涂料的流平性。
2、獨(dú)特的纖維狀幾何結(jié)構(gòu)粉料加入能明顯降低涂膜線性收縮率，提高耐磨耗性。
3、填料與樹(shù)脂等材料能很好相容，不影響涂膜耐化學(xué)藥品性和其他綜合性能。
(4)助劑
環(huán)氧潔凈耐磨地面涂料對(duì)涂膜的流平性要求極高，特別是成膜較厚情況下，既要使涂膜在活性期內(nèi)充分流平，又要求濕膜中的氣泡迅速排出而表面不留下缺陷，因此，流平、消泡等助劑的選擇及用量是極為關(guān)鍵的因素。一方面此類助劑用量增加會(huì)降低涂膜成膜時(shí)的表面張力，有利于涂膜自流平和消泡，另一方面這類助劑過(guò)多加入會(huì)引入不相溶物，對(duì)樹(shù)脂、稀釋劑及填料問(wèn)的粘結(jié)產(chǎn)生不利影響。涂料中各種顏料、填料須經(jīng)過(guò)分散研磨，為保證細(xì)度，提高分散效率，還加入了分散類助劑。所有助劑的加入都是以提高施工性和改善涂膜性能為目的的。
三、環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料應(yīng)考慮選用以下幾種助劑——
1、分散劑地面涂料中額、填料含量高，教度相對(duì)較高，通常方法分散時(shí)，分散效率低，且易產(chǎn)生浮色、發(fā)花現(xiàn)象，須加入濕潤(rùn)分散劑加以改善。聚羥酸酯類分散劑有理想的潤(rùn)濕、降教、分散、反浮色、反發(fā)花作用，還可提高涂膜光澤，促進(jìn)流平，防止涂料沉淀等作用，用量為涂料量的0.5%-1.5%。
2、流平劑由于環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料溶劑含量少，無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料不含揮發(fā)性溶劑，涂料的教度高，表面張力大，施工后對(duì)底材濕潤(rùn)性差，流平性不佳，涂膜易出現(xiàn)桔皮、刷痕、波紋、縮孔和針子等表面狀態(tài)缺陷。因而須添加流平劑來(lái)降低涂料的表面張力，延長(zhǎng)流動(dòng)時(shí)間，提高流平性能。流平劑宜選用丙烯酸共聚物類，例如BYK公司的BYK-VP-354。其表面張力較低，與環(huán)氧樹(shù)脂相容性有限，可在短時(shí)間內(nèi)遷移到涂膜表面，形成單分子層，使表面張力均一化，減少因表面張力梯度而引起的各種涂膜表面弊病。
3、消泡劑環(huán)氧樹(shù)脂耐磨地面涂料內(nèi)含多種具有表面活性的物質(zhì)，容易起泡;水泥砂漿底材存在很多孔隙，孔隙內(nèi)空氣會(huì)被涂料置換出來(lái)留在涂膜中;地面涂料在施工時(shí)通過(guò)機(jī)械攪拌及刮板會(huì)使大量空氣陷入涂膜內(nèi);而涂料自身的黏度大，氣泡在涂膜中穩(wěn)定，不易排出，這些因素使得涂料中須加入消泡劑加速氣體的排出，減少針子、魚(yú)眼等缺陷。可選用非硅系消泡劑，其表面張力低，擴(kuò)散滲透性好，在氣泡壁上形成表面張力差而導(dǎo)致表層流動(dòng)，使泡壁變薄而破裂。該類消泡劑和丙烯酸流平劑配合使用，有很好的協(xié)同作用，得到極佳的消泡和流平效果，而且不易出現(xiàn)縮孔等副作用。
