水性环氧地坪涂料.doc
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1、20 新型建筑材料水性环氧地坪涂料设计人:陈柏桐(1040283102)专业:建筑材料与检测指导老师:卢经扬序目前,我国的工业地坪涂料基本上是溶剂型和无溶剂型环氧地坪涂料,溶剂型环氧地坪涂料含有较多的有机溶剂,污染环境,危害人体健康 ;无溶剂型环氧地坪涂料含有少量的活性稀释剂,常用的活性稀释剂为丁基环氧丙基醚,有一定的毒性。而水性环氧地坪涂料是近年来出现的环保型地坪涂料,除了具有溶剂型环氧地坪涂料的诸多优点,如优良的物理机械性能、良好的耐化学药品性能和优异的耐磨性能外,同时不含有机溶剂,挥发性有机化合物(VOC)含量较低,气味小,涂层表面易于清洗,特别适用于医院、食品厂、超市、乳品厂和化妆品厂
2、等需要保持高度清洁的场所。随着人们环保、节能意识的增强,尤其是各国环保法规对涂料体系中 VOC 含量的严格限制,水性环氧地坪涂料必将成为地坪涂料发展的趋势。目录一、 课程设计任务 .4 1、课程设计的目的 .4 2、课程设计目标 .4 3、课程设计课题 .4二、 水性环氧树脂地坪涂料简介 .4 1、环氧树脂 .4 2、水性环氧固化剂 .6 3、颜填料 .6 4、助剂 .6 5、共溶剂 .6 6、环氧基与胺氢当量比 .7三、配合比 .7四、产品制作流程图 .9五、技术参数 .9六、试验检测与质量控制 .10 1、试验检测 .10 2、质量控制 .13七、环氧树脂耐磨地坪施工工艺要求及注意事项.1
3、6八、总结 .20一、课程设计任务 1、课程设计的目的经过课程设计,培养学生建筑装饰材料制作与检测的职业能力。2、课程设计目标1) 使学生复习、巩固、加深所学过的建筑装饰材料基础理论与专业知识,进一步扩大知识面,并使之系统化、综合化。2) 培养理论联系实际、严肃认真、高度负责的工作态度,能够从事调查研究和进行分析论证。3) 使学生掌握相关的工作程序、方法、技术规范和基本技能(如:搜集资料、整理数据、制表绘图、发现与分析问题、寻求解决问题的方案、撰写学术论文等)。4) 培养学生运用已学过的知识分析解决工程技术问题的能力和独立思考、独立工作以及独立获取新知识的能力。 3、课程设计课题水性环氧树脂地
4、坪涂料二、水性环氧树脂地坪涂料简介水性环氧树脂地坪涂料一般由水性环氧底漆、水性环氧中涂漆、水性环氧面漆组成。其中,水性环氧底漆可提高中涂漆与基材的粘结强度 ;水性环氧中涂漆是介于面漆和底漆之间的涂层,起到承上启下的作用,能增强涂层强度,并赋予环氧涂层良好的打磨性能,为得到平整光滑的面层提供良好的条件 ;水性环氧面漆具有色彩丰富、视觉柔和典雅、耐磨性以及耐化学药品性优异等特点。原料种类及选择 1、环氧树脂环氧树脂对水性环氧地坪涂料有很大的影响作用.因为环氧树脂分子中含有不容易水解的醚键和羟基,因此对混凝土的很多基材都都很好的附着力,在固化的时候,收缩率比较低,并且对化学药品的耐性也很好.并且双酚
5、A型环氧树脂为刚性的苯环和柔性的醚键交替排布的结构,赋予涂膜较好的物理机械性能,所以这类环氧树脂被广泛用于地坪涂料,而其他类型的环氧树脂如双酚F型和酚醛环氧树脂则应用的较少.(1)直接乳化法指的是环氧树脂的直接乳化、不用外加乳化剂的自乳化或水性环氧固化剂乳化将环氧树脂和乳化剂混合,加热到合适的温度,在激烈的搅拌下缓慢加水完成相反转来制得水性环氧树脂乳液.可采用的乳化剂有聚氧化乙烯烷基醚和聚氧化烷基酯,当然也可合成专用的水性环氧乳化剂,本公司采用聚四氢呋喃合成水性环氧乳化剂,用该乳化剂乳化形成的水性环氧树脂粒径较小,储存稳定性较好,并且加入固化剂固化后的涂膜耐化学药品性能和耐热性也较好.(2)自
6、乳化环氧树脂则是将环氧树脂改性成富含酸或富含碱的树脂,再用小分子量的碱或酸进行中和在环氧树脂分子链中引入亲水性氧化乙烯链段或氧化丙烯链段,同时保证每个改性后的环氧树脂分子上含有两个或多个环氧基,不用外加乳化剂即可自分散形成乳液.本公司采用聚氧化乙烯和氧化丙烯的嵌段共聚物与双酚A型环氧树脂和双酚A反应制得具有自乳化功能的高分子量环氧树脂,反应过程中以三苯基膦作为催化剂,改性后的环氧树脂很容易分散在水中,可预先制成水性环氧树脂乳液或在施工场合就地乳化,且由于亲水链段包含在环氧树脂的分子链中,固化后涂膜的耐化学药品性能有所提高.(3)水性环氧固化剂乳化环氧树脂水性环氧固化剂乳化环氧树脂的原理是对多元
7、胺进行改性,使其成为具有亲环氧树脂结构的水性环氧固化剂,同时该固化剂又作为阳离子型乳化剂完成对环氧树脂的乳化,用该方法制备的水性环氧树脂乳液具有良好的稳定性,并且由于环氧树脂组分不需进行亲水改性,可以保证涂膜的耐化学药品性能良好.用这三种方法制备的水性环氧树脂乳液均适用于水性环氧地坪涂料,用水性环氧固化剂乳化环氧树脂法宜选用低粘度的液体环氧树脂,这样有利于固化剂的混合乳化;对于高分子量环氧树脂则应该用直接乳化法或自乳化法制备,并且所用的高分子量环氧树脂需过量40-60才能保证涂膜的最终性能. 2、水性环氧固化剂水性环氧固化剂是决定水性环氧地坪涂料最终性能的关键组分之一.作为水性环氧树脂的固化剂
8、,应能够较好地溶解或分散在水中,而且在水中能够稳定存在,与环氧树脂要有良好的相容性.固化剂可直接乳化环氧树脂或与水性环氧树脂乳液配成稳定的水性环氧树脂体系,同时体系的流变性能、适用期、固化条件和涂膜性能也应满足地坪涂料使用的要求. 3、颜填料水性环氧地坪涂料的着色宜选用那些耐化学药品性能和耐候性较好的无机颜料或其水性色浆.水性环氧地坪涂料配制时填料的选择原则是采用低吸油量、细度适中、性能稳定的填料.当然,考虑到水性环氧固化剂呈弱碱性,应避免采用酸性的颜填料.水性环氧地坪涂料是双组分涂料,颜填料既可加到环氧树脂组分中,也可以加在水性环氧固化剂组分中.填料的用量(用颜基比来表示)对水性环氧地坪涂料
9、的最终性能影响很大,适量的加入不仅能降低水性环氧地坪涂料的成本,缩短涂膜表干时间,还可以提高涂膜的机械强度、耐磨性、光泽和遮盖力,减少涂料固化时的体积收缩,并赋予涂料良好的贮存稳定性;但过量加入则会增加水性涂料的粘度,导致涂料的流平性变差,施工困难,涂膜的表面效果变差. 4、助剂因为水的表面张力较高,对底材的润湿性较差,特别是有油脂残余的表面更难以润湿,这时应加入润湿流平剂来提高其润湿性,同时也改善了涂料的流平性.但在水性环氧固化剂组分中配漆会因为胺固化剂的存在,降低了表面张力而容易存在夹带空气的问题,水性环氧地坪涂料的配制和施工也不可避免的会带入空气,同时加入润湿流平剂之类的表面活性剂也很容
10、易造成泡沫,因此,配漆时要加入抑泡剂和消泡剂,通常在分散前加入抑泡剂来减少形成泡沫的可能,分散后再加入消泡剂来消除混入的气体,这样才能使水性环氧地坪涂料在涂装时形成光滑平整的表面.此外,还可以加入增稠剂来调节固化剂色漆的粘度,使得两个组分的粘度相差不大,便于混合乳化. 5、共溶剂共溶剂(又叫成膜助剂)通常是挥发很慢的溶剂,如各类醇醚、醇醚醋酸酯和醇酯等,特别是那些对环境不会产生污染的溶剂(如丙二醇甲醚等),加入后可使水性环氧地坪涂料的最低成膜温度逐渐降低,有利于固化凝结成膜.同时共溶剂还能调节涂料体系的粘度,改善水性环氧地坪涂料的流平性和最终涂膜的外观.良好的共溶剂通常需满足以下条件:良好的水
11、解稳定性;低的凝固点;适中的挥发率;高效的凝结效率.在一般情况下,共溶剂的添加量按基料的1-5%左右考虑,在温度较低的季节施工,共溶剂的加入量可适当增加以得到更好的涂膜效果. 6、环氧基与胺氢当量比研究发现环氧树脂和水性环氧固化剂的使用比例(用环氧基与胺氢当量比来表示)对水性环氧地坪涂料的性能有很大的影响1,水性环氧地坪涂料的性能可通过调节当量比来改变,一般当量比可作百分之二十的增减,具体的当量比因应用场合不同而异,环氧基过量可使水性环氧地坪涂料的适用期延长,涂膜的耐水性、耐化学药品性能以及耐湿性等性能有所提高;而胺氢过量又可加快涂膜的固化,涂膜的光泽度、附着力、耐磨性和耐溶剂性也相应改善三、
12、配合比 配方设计思路:因涂层较薄、且要求涂膜附着力强、防水、耐药耐磨性优异,所以在配方中加入1530%的溶剂,制成溶剂型涂料,降低体系粘度以便得到较薄涂层;为保证色泽均一,宜选用性能优异的分散剂,并研磨分散至细度小于50um;石英砂的加入,可保证涂层具有较强的耐磨性能。另外,因涂层较薄且又防水,所以要求该类涂料必须具有优异的防渗性能。用于评价和预测环氧树脂清漆漆膜防介质渗透能力的渗透指数公式对此设计具有指导意义。2 漆膜的渗透指数公式为: PI= Mc/M0.5B1.5 =1/rM0.5B1.5式中: PI漆膜的渗透指数,g/mol;Mc漆膜交联点的摩尔质量,g/mol;M渗透介质的分子量,g
13、/mol;B溶液效应因子,与漆膜及渗透介质有关;r漆膜的有效交联密度,mol/g。其中:Mc=1/r不同环氧值的环氧树与胺或胺类加成物固化时有不同的有效交联密度。环氧值大的环氧树脂固化后的交联密度大,固化网络的孔径小,反之,固化网络的孔径大。由于交联的化学键的束缚作用,固化网络对渗透介质的渗透扩散产生抵挡作用。分子量小环氧值高的环氧树脂涂膜的渗透指数较小,抵挡介质渗透扩散的能力较优。因此宜选用环氧当量较小的环氧树脂,如国产的E-51、E-42、E-44或国外的828、DER331。固化剂宜选用能耐腐蚀的聚酰胺产品。设计配方如下:典型面涂配方:甲组分:E-44液体环氧树脂(212244EEW)
14、36.4DER® 331环氧树脂(美国陶氏化学公司) 34二甲苯 11.8 7.2正丁醇 9 3醋酸丁酯 2分散剂963(汉高公司) 0.3 0.3消泡剂AMH2(汉高公司) 0.3 0.3流平剂F60(汉高公司) 0.2 0.2氧化铁红 5 5沉淀硫酸钡(600目) 7 21 85滑石粉(600目) 10 石英砂(600目) 18 26有机膨润土 2 1总 计 100 100乙组分:Versamid® 115(汉高公司) 33 37二甲苯 32 36正丁醇 8 9四、产品制作流程图五、技术参数六、试验检测与质量控制 1、试验检测1.1标准试验条件标准试验条件:环境温度(232
15、),相对湿度(505)%。1.2试验前样品的处理待检样品应在贮存期内,所有试验材料应在标准试验条件下放置至少24h。1.3试验样板的制备1.3.1石棉水泥板:石棉水泥板的底材均为符合JC/T 412-1991表2中类板(加压板,厚度为4mm6mm),技术要求的石棉水泥平板,其表面处理按GB/T 9271-1988中7.3的规定进行,试验前,试板应在80的烘箱中干燥4h后,取出,在标准试验条件下放置不少于4h后使用。1.3.2混凝土板:混凝土板应符合JC/T 547-2005附录A的要求。1.3.3各试验项目的试板尺寸、数量应符合下表的规定。各试验项目的试板要求试验项目试板类型试板尺寸,mm试板
16、数量,块干燥时间石棉水泥板150701耐水性石棉水泥板150703耐化学性石棉水泥板1507033涂膜外观石棉水泥板430150(46)1抗冲击性混凝土板4004001邵氏硬度石棉水泥板150701耐磨性石棉水泥板10027d拉伸粘结强度混凝土板40040011.4 试样及试件制备1.4.1试样制备将环氧树脂地面涂层材料各组份按照制造厂提供的配比与方法混合并搅拌均匀,制备成试样。1.4.2试件制备1.4.2.1试件制备:以制造厂提供的施工方法将试样涂布于符合6.3规定的试验样板表面。自流平环氧树脂地面涂层材料的厚度为(20.2)mm。环氧树脂底层涂料和薄涂型环氧树脂地面涂层材料分两遍涂布,第一
17、遍涂布厚度为(12010)m,24h后涂布第二遍,厚度为(8010)m。试样涂布后在标准试验条件下养护7d,即为试件。1.4.2.2 7d拉伸粘结强度试件制备:以制造厂提供的施工方法将试样涂布于符合6.3.2规定的混凝土板表面。自流平环氧树脂地面涂层材料的厚度为(20.2)mm。环氧树脂底层涂料和薄涂型环氧树脂地面涂层材料分两遍涂布,第一遍涂布厚度为(12010)m,24h后涂布第二遍,厚度为(8010)m。每个试件的试样制备面积为(4040)mm,在一块混凝土板上可制备多个试件,每个试件相距不小于15mm,5个试件为一组,涂布后的试件在标准试验条件下养护7d。1.5容器中状态打开容器,搅拌前
18、允许容器底部有部分沉淀,搅拌后观察产品有无硬块,是否呈均匀状态。1.6涂膜外观试板涂刷6.4.1的试样后,在标准条件下放置48h,于散射日光下目视检查涂膜表面状态。1.7 固体含量按GB/T 1725的规定进行试验,将6.4.1的试样称重,并在标准条件下放置24h,放入烘箱,焙烘温度为(1202)。1.8 干燥时间将6.4.1的试样按GB/T 1728-1979中表干乙法、实干乙法规定进行试验。自流平环氧树脂地面涂层材料的厚度为(20.2)mm,环氧树脂底层涂料和薄涂型环氧树脂地面涂层材料的涂布厚度为(12010)m。1.9邵氏硬度将6.4.2.1的试件按GB/T 2411-1980规定的方法
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