常　　玉１，梁剑锋２

（１．华南师范大学　化学系，广东　广州　５１０６３１；２．广州秀珀化工有限公司，广东　广州　５１１４９５）

摘要　：通过选用耐化学介质优异的改性环氧树脂和固化剂，制备出了防腐性优异的无溶剂环氧自流平地坪涂料，并讨论了该重防腐地坪涂料的配方设计及其主要成分对涂层防腐性能及理化性能的影响。

关键词：重防腐　；　　无溶剂　；　　环氧自流平　；　　地坪涂料

中图分类号：ＴＵ５６＋１．６３　　　　　　　文献标识码：Ｂ　　　　　文章编号：１００４－１６７２（２００５）０６－０００５－０４

Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅａｖｙ－Ｄｕｔｙ　Ａｎｔｉ－Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｓｅｌｆ－Ｌｅｖｅｌｉｎｇ　Ｅｐｏｘｙ　Ｆｌｏｏｒ　Ｃｏａｔｉｎｇ　ｗｉｔｈｏｕｔ　Ｓｏｌｖｅｎｔ　／　Ｃｈａｎｇ　Ｙｕ　ｅｔ　ａｌ　／Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｓｏｌｖｅｎｔ－ｆｒｅｅ　ｓｅｌｆ－ｌｅｖｅｌｉｎｇ　ｅｐｏｘｙ　ｆｌｏｏｒ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｅｐｏｘｙ　ｒｅｓｉｎ　ａｎｄ　ｈａｒｄｅｎｅｒ　ｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ　ｏｎ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｃｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．

Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：　　ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ　ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；　　　　ｓｏｌｖｅｎｔ－ｆｒｅｅ；　　　　ｓｅｌｆ－ｌｅｖｅｌｉｎｇ　ｅｐｏｘｙ；　　　　ｆｌｏｏｒ　ｃｏａｔｉｎｇ

１　　前言

环氧树脂广泛用于粘结剂、灌封材料、涂料等行业，缘籍于其卓越的粘附力、抗化学介质腐蚀的能力等。目前涂料工业所用的环氧树脂约占其总产量的一半之多，制得多种高性能涂料。环氧树脂用于防腐蚀涂料中以液体涂料所占份额最大，但常规溶剂型环氧树脂涂料多以芳烃、酯类、酮类等为溶剂，这些溶剂大多具有毒性，挥发后对环境污染较重，世界各国均相继对挥发性有机化合物含量进行。鉴于此，粉末涂料、水性涂料、无溶剂涂料得以广泛发展。针对工业地坪系统，粉末涂料因固化条件较为苛刻（一般在１６０℃以上热固化或用紫外光固化），不适合使用，从而了它在地坪涂料领域的发展　；水性涂料成膜后其防腐蚀性能一般均不理想，也不能用于具有防腐要求的地坪系统。因此研制新型的无溶剂环氧重防腐地坪涂料已成为工业地坪涂料领域的迫切要求。

目前我国市场上推出的无溶剂环氧防腐蚀地坪涂料由于黏度大，不适用自流平施工，而且在重防腐性能上欠缺，急需改进。为此我们采用一种防腐性能优异的丙烯酸改性环氧树脂作为甲组分，以腰果壳油改性的不挥发非活性的环氧树脂稀释剂为溶剂来调节施工黏度，以在重防腐领域具有优异使用效果的天然腰果壳油合成的固化剂作为乙组分，制成了黏度适中的、适合自流平施工的双组分环氧重防腐地坪涂料，既解决了环保问题，又克服了当前无溶剂自流平地坪涂料在防腐性能上的缺点。

２　　涂料制备

２．１　基本配方　（见表１）

表１　无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料基本配方２．２　生产工艺

图１　　环氧自流平色漆工艺流程图

图２　　固化剂工艺流程图

２．３　

性能产品性能检测结果见表２。

表２　　无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料性能

３　　配方设计及分析

３．１　树脂的选择

环氧树脂具有力学性能好、粘结性能高、固化收缩率低以及综合性能优异等特点，是目前应用最为广泛的地坪涂料用合成树脂。环氧树脂的类型及相对分子量对涂料的性能的影响很大，双酚Ｆ型环氧树脂黏度低、各种性能较好，但价格偏高；环氧Ｅ－４４（双酚Ａ型）为半固态，流平性差，不适合制备无溶剂型涂料。目前大多数生产无溶剂环氧自流平地坪涂料都是采用Ｅ－５１液态环氧树脂（双酚Ａ型），但是单纯的双酚Ａ型环氧树脂的重防腐性能较差，以致于此涂料不能广泛应用于需要重防腐的工业地坪领域。为此我们选用的是一种改性的液体环氧树脂ＢＹＤ－７２０１（环氧当量１６９￣１７８，黏度２００００￣４０００　ｃｐｓ／２５℃，由泰国有机化学公司生产）。ＢＹＤ－７２０１是丙烯酸改性的双酚Ａ型液态环氧树脂，其固化后具有较高的交联密度，具有优异的防腐性能，特别适用于浓度较高的强酸、强碱性介质的场合。

３．２　固化剂的选择

固化剂是影响自流平地坪涂料表面状况和防腐性能的主要因素之一，为此固化剂的选择至关重要。由腰果壳液合成的改性环氧树脂固化剂作为重防腐的应用已经有近２０年的历史，它是在２０世纪８０年代首先由卡德莱公司前身３Ｍ公司开发出来的。目前世界各国特别是在船舶和重防腐涂料正在大量采用这种固化体系，以达到小投入、大产出、高效率的重防腐涂装技术。这种固化剂既有低分子量脂肪胺体系的硬度和优良的抗化学腐蚀性能，又有低分子量聚酰胺体系的长适用期和良好的韧性以及低毒性能，还有一般酚醛胺体系的快速固化和优良的附着力。而且它是世界上第一个获得美国ＦＤＡ和ＮＳＦ认可，可作为与食品或饮用水直接接触的防腐蚀涂料的固化剂。经过实验，由表３可见，ＮＸ－２００７与各种常规固化剂相比具有明显的防腐、防护和快干性能，综合性能优异。由表４可见，ＮＸ－２００７的抗化学腐蚀性能明显优于传统的改性脂肪胺类固化剂。所以ＮＸ－２００７适合于无溶剂环氧自流平重防腐地坪固化系统。

表３　　ＮＸ－２００７与各种常规固化剂防腐性能比较

表４　　ＮＸ－２００７与ＡＮＣＡＭＩＮＥ１６１８防腐性能比较

注：１．按理论配比与Ｅ５１环氧树脂混合好后，涂刷于马口铁片，室温固化７天；２．干膜厚度１００～１５０　　　　ｍ　；３．室温下浸泡于上述试剂４周后，测增重百分率。

３．３　稀释剂的选择

无溶剂环氧地坪涂料往往由于黏度大，不适合自流平施工，所以在制备自流平涂料时需要添加一定量的稀释剂来调节环氧树脂漆的黏度，现在大多使用ＡＧＥ、ＢＧＥ型环氧活性稀释剂。这种类型的稀释剂具有较大的气味和毒性，并且对环氧树脂的性能有一定的影响，不适合大量加入。而以腰果壳油改性的不挥发非活性环氧稀释剂ＮＸ－２０２０，其加入比例可高达树脂量的３０％，具有很好的调节黏度的

作用而又能保证涂膜的理化性能，同时还能调节施工操作时间和涂膜的韧性。它独特的结构使它能与各种环氧体系有极佳的相容性，对施工表面有很强烈的浸润性能，对涂层的防腐、防护具有很好的促进作用。３．４　颜填料的选择

颜料在涂料中除着色和遮盖作用外，有时也起防锈的作用，因此，底漆中可以选择一些具有一定的防锈能力的颜料，如氧化铁红、磷酸锌、四盐基锌黄等；面漆则选择钛白粉、炭黑、汉沙黄、酞菁系列颜料等，这些颜料都具有优异的耐化学介质性能。

填料（体质颜料）除降低成本外，主要用于改善涂层的物理机械性能。考虑体质颜料的防腐蚀性能，可选用滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、石英粉、云母粉作为该涂料的填料。云母粉、滑石粉和石英粉的晶形结构具有一定的鳞片结构，可提高涂层的抗渗能力，所以重点选用该类填料。但是云母粉的吸

油量较高，不适合高比例添加，需要与其它低吸油量的填料搭配使用，才能保证涂料的自流平性能。３．５　助剂体系

无溶剂环氧自流平地坪涂料对涂膜的要求极高，施工时既要使涂膜在有限的时间内充分流平，避免浮色发花等，又要求厚膜中的起泡迅速排出而漆膜表面不留下任何缺陷，因此，分散剂、流平剂、消泡剂等助剂的选择及用量是极为关键的。一方面通过加入各类助剂，消除涂料施工中的各种漆病；另一方面，助剂的加入只可提高或不降低涂层的防腐蚀能力，保证对涂层体系的理化体系不产生影响。经过实验，分散剂选用荷兰埃夫卡公司的４０５０和５０６５，流平剂选用荷兰埃夫卡公司的３２３９和日本楠木化成的Ｌ－１９８２，消泡剂选用荷兰埃夫卡公司的２７２０，这一助剂组合进行复配具有很好的施工效果和防腐性能。４　　防腐性能分析４．１　涂层的防腐性

表６　　无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料的防腐性能指标

注：１．按理论配比混合好后，涂刷于马口铁片，室温固化７天；２．干膜厚度１００～１５０　　　　ｍ　；３．室温下浸泡于上述试剂规定天数后，取出凉干，测增重百分率。

涂层的防腐性能如表６所示。由表中数据可看

出，此地坪涂料对各种酸碱物质及常用的溶剂（除了氰氟酸和５０％的外）都具有良好的防护性，能满足各种需要防腐性能要求的工业厂房的地坪。４．２　涂层的致密性

涂膜的致密性是影响涂层防腐性的重要因素。涂料固化后，涂膜的致密性越高抗化学介质的渗透

性越好。图３和图４是无溶剂环氧自流平地坪涂料涂膜表面的扫描电镜（ＳＥＭ）照片。图３扫描尺度为５　

　ｍ。由图３和图４

可以看出，该无溶剂环

氧自流平地坪涂料涂膜是非常致密的。因为该涂料不含有任何挥发性有机溶剂，杜绝了涂料成膜过程中由于溶剂挥发而形成的空隙，也由于我们选用的树脂和固化剂固化后具有较高的交联密度，减少了涂膜本身与分子结构有关的结构空隙，这些因素的共同作用使涂层具有较高的致密度，从而增强了涂层抵抗化学介质渗透的能力。

图３　涂膜ＳＥＭ照片（５

ｍ）　　　图４　涂膜ＳＥＭ照片（２

　　ｍ）

４．３　片状填料与涂层防腐的关系

片状体质颜料（如云母粉、滑石粉等）在涂膜交联固化过程中将会平行交叉地分布在涂层中。在有足够厚度的涂层里将会形成数十层的鳞片状排列，形成了涂层内介质复杂曲折的渗透路径（如图５所示），从而有效延长了介质渗透至基体的必要时间，从而大大增强了涂层的防腐性能。

１－渗透物质；２－树脂母液；３－片状填料；４－基底

图５　介质在片状填料涂层中渗透示意图

４．４　涂层厚度与防腐的关系

根据介质在涂层内的扩散理论，其扩散渗透过程一般均符合Ｆｉｃｋ定律，通过一些列数学推导和简化，可得到渗透时间与扩散系数和涂膜厚度之间的关系式，见式１：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔ　＝　Ｌ２　／　６Ｄ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

其中，Ｔ为涂层耐腐蚀的寿命，Ｌ为涂层的厚度，Ｄ为液体介质在涂层内的扩散系数。

上式说明，介质渗透达到涂层－基体界面的时间（即涂层的寿命）与涂层的厚度的平方成正比，与扩散系数成反比，这就是涂层厚膜化长效性的理论依据。一般重防腐涂料的干膜厚度在２００　　ｍ或

３００　　　ｍ以上，

厚者可达５００￣１０００　　ｍ。而无溶剂环氧自流平地坪涂料施工，干膜厚度一般达到１０００　　ｍ

以上，甚至达到２０００￣３０００　　ｍ，可见无溶剂环氧自流平地坪涂料在涂层防腐的长效性上是有绝对的保证的。５　　结语

无溶剂环氧自流平重防腐地坪涂料及其涂装系统的防腐性能优良、持久，漆膜表面平滑、美观，达镜面效果，耐磨、耐压、耐冲击，生产施工过程简单、方便，基本无ＶＯＣ排放，有利于环保。该地坪涂料及涂装系统优良的防腐性能可以能满足现代科技和生产发展对地坪高度洁净和防腐性能的要求，具有显著的经济效益和社会效益，应用现状和前景十分广阔。参考文献：

［１］　李桂林．环氧树脂与环氧涂料［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００３．［２］　李国莱，张慰盛，管从胜．重防腐涂料［Ｍ］．北京：化学工业出版社，

２００２．

［３］　戴志晟．新一代环氧树脂重防腐涂装技术［Ａ］．美国卡德莱公司技术

报告，２００３．

［４］　三菱瓦期化学株式会社．无溶剂型涂料组成物（环氧防腐蚀涂料）［Ｐ］．

日本专利公开号：平９－２０８７８．

［５］　杜建伟．环保型液态环氧树脂防腐蚀涂料的研制［ＤＢ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．

ａｓｉａｃｏａｔ．ｃｏｍ

————————————收稿日期：２００５－０５－２７

作者简介：常玉，女，助教，硕士，主要从事涂料、胶粘剂和高分子乳液的性能研究　；通信地址　：（５１０６３１）广州市华南师范大学化学系，联系电话：（０２０）８３６１４３２８

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