水性環氧抗菌透氣地坪的研發及應用

張 然 劉再康 金曉嵐 李繼凱 馬東旺 高曉靜

(河北金達涂料有限公司，河北 石家莊 052460)

水性環氧抗菌透氣地坪的研發及應用

張 然 劉再康 金曉嵐 李繼凱 馬東旺 高曉靜

(河北金達涂料有限公司，河北 石家莊 052460)

本文介紹了一種新型水性環保型地坪涂裝材料——水性環氧抗菌透氣地坪涂料，該涂料以水性環氧固化劑與環氧樹脂、顏填料復配，并添加吸水造孔劑、負離子抗菌添加劑等功能助劑制備而成，不僅解決目前水性地坪涂料施工過程中由于地下水汽造成起泡、起鼓的問題，還實現了水性地坪在不需要光催化作用下長期抗菌殺菌功效。

水性環氧；地坪涂料；透氣性；抗菌殺菌

1 引 言

隨著現代工業的迅猛發展，食品加工、生產養殖、制藥、醫院等行業對地面的質量要求越來越高，不僅要求地面有足夠的強度和耐腐蝕性，還硬具備防水、防潮、防滑、易于清掃、抗菌殺菌等特點。因此地坪涂料，作為地面或樓面的表面防護層，被得到廣泛應用。其中，環氧地坪涂料更是具有良好的物理機械性能和優異的耐化學品性能，可以滿足現代工業地坪的不同要求，是現代工業較理想的長效地坪涂料品種。

我國的工業地坪涂料分為溶劑型和無溶劑型兩大類，溶劑型地坪涂料在制作和使用過程中需用大量揮發性有機溶劑，污染環境，危害人體健康。無溶劑型地坪涂料一般采用自流平施工工藝，涂膜厚度為1-5mm，材料成本較高。無溶劑和溶劑型環氧地坪涂料漆膜十分致密、透氣性差，在沒有鋪設隔水層的底樓地面或潮氣較重的基面施工時，極易發生起泡、脫層等缺陷。尤其近年來，隨著人類環保意識的提高，節能減排已成為企業必須承擔的社會的責任，涂料的水性化技術作為節能減排、健康環保的主要措施成為行業關注的重點。水性地坪涂料憑借其環保優勢、優良的透氣性能以及和混凝土良好的相容性得到快速發展，成為地坪涂裝行業的新熱點[2]。

2 水性環氧抗菌透氣地坪的制備

2.1 基本配方

本涂料由低分子量的環氧樹脂E51(A組分)和自制水性環氧固化劑色漆(B組分)組成。考慮到顏填料在體系中的分散及研磨的難易程度，低分子量的液體環氧樹脂E51，加入顏填料后的粘度較高，研磨細度不易達標，而水性環氧固化劑是水稀釋后的改性多元胺加成物，對顏填料有潤濕性，且在研磨過程中不受研磨溫度和研磨道數的影響，易于研磨。因此我們選擇將顏填料加入水性固化劑中制備B組分。基本配方，見表1。

表1 水性環氧抗菌透氣地坪配方

2.2 原材料的選擇

2.2.1 環氧樹脂

環氧樹脂具有優異的力學性能、粘結性能、加工性能及耐腐蝕性能，已在工業上獲得廣泛應用。雙酚A型環氧樹脂的分子中含有極性高且不易水解的羥基和醚鍵，在高濕環境下對混凝土基材具有良好的附著力，且具有優異的耐化學品性能。又因其分子結構為剛性的苯環和柔性的烴鏈交替排列，使其漆膜具有較好的物理機械性能，因此被普遍應用于環氧地坪涂料[1]。

雙酚A型環氧樹脂按其分子量大小可分為固體環氧樹脂和液體環氧樹脂。低分子量的環氧樹脂粘度低，不需要添加助溶劑進行溶解稀釋，因此無揮發性有機物(VOC)，且容易被水性固化劑乳化。不同環氧值的環氧樹脂與水性環氧固化劑固化時，有不同的有效交聯密度。環氧值大的環氧固化劑固化后交聯密度大，固化網絡的孔徑小。由于交聯的化學鍵的束縛作用，固化網絡對滲透介質的滲透擴散產生抵抗作用，分子量小、環氧值高的環氧樹脂涂膜的滲透指數較小，抵擋介質滲透擴散的能力較優[3]。

因此本文選擇分子量小的液體環氧樹脂E51，并添加適量的活性稀釋劑，一方面降低樹脂的粘度，增加施工時固化劑與環氧樹脂的易混勻性，使固化劑對環氧樹脂的乳化作用更容易發揮；另一方面，改善了過高交聯密度導致的漆膜發脆的缺陷，且活性稀釋劑自身能與固化劑發生反應，不產生揮發性有機物(VOC)。

2.2.2 水性環氧固化劑

水性環氧固化劑是決定水性環氧抗菌透氣地坪涂料最終性能的關鍵成分之一，不僅要求與環氧樹脂有良好的相容性，還要易于溶解或分散到水中，并能在水中穩定存在。本文選用的改性多元胺水性固化劑不僅滿足上述需求，同時對環氧樹脂還起到乳化劑的作用。并且對基材的潤濕性良好，在高濕環境下也有很好的固化性能，解決了潮濕基面施工的難題。

2.2.3 顏填料

顏填料作為水性環氧抗菌透氣地坪涂料中不可缺少的組分，其作用除裝飾性外，還具有改善涂料的物理化學性能，如涂膜的機械強度、附著力、防腐性及耐候性等。一般水性涂料中顏填料的含量為30%-38%，水性環氧抗菌透氣地坪涂料要求涂層具有適宜的透氣性，因此本文在保證成膜物質不變的前提下，需要適當提高顏填料的含量。同時，為避免降低涂膜的耐水性和防腐性，特選擇耐化學品性能良好、耐磨、硬度高、吸油量低的填料，如硫酸鋇、石英粉等，為降低漆膜的開裂和漆料的儲存穩定性，還可加入適量的滑石粉。著色顏料選用耐化學品及耐候性較好的無機顏料，如金紅石型鈦白粉、酞青藍、氧化鉻綠等。考慮水性固化劑呈為堿性，所以應避免采用酸性的顏填料。

2.2.4 助劑

助劑是涂料體系組成的重要組分，在涂料的使用、施工及儲存過程中具有重要作用，本涂料綜合各方面影響因素，選用的助劑有潤濕分散劑、消泡劑、流平劑。其中潤濕分散劑為高分子聚合物型，其適中的親水親油平衡值使之與該雙組分體系具有較好的相容性，使顏填料穩定地分散在體系中，有效地控制浮色，并提高了產品的貯存穩定性。消泡劑選取了水油兩用的非硅型消泡劑，使兩組分混合以后具有良好的相容性。除此之外，為提高水性環氧抗菌透氣地坪涂料的抗菌透氣性還加入了一些功能性添加劑，負離子抗菌添加劑、吸水造孔劑、抗劃傷助劑等。

2.3 涂膜性能

將涂料的A、B組分按質量比1:1配漆制板，其漆膜性能檢測結果如表2所示。

表2 涂膜性能檢測結果

2.4 水性環氧抗菌透氣地坪原理解析

傳統的溶劑型地坪涂料涂膜體系是一種特殊體系，即均相體系，它的特點是在固化的時非常完整，漆膜比較致密，因而透氣性極差。這一特點應用在潮氣較重基面時，易產生漆膜鼓泡甚至剝離等現象。機理分析就是由于潮氣較重基面水汽的上升對漆膜產生浸透壓，而浸透壓力超過漆膜與基層間的附著力時，漆膜就會這個滲透壓頂起。

使用水性環氧抗菌透氣地坪涂料可以很好的克服上述缺陷。因為與傳統溶劑型環氧地坪涂料相比，水性環氧抗菌透氣地坪涂料幾乎不會構成均相、完整固化的涂膜，降低了漆膜致密度，又顏基比較高，漆膜中存留較多開放的微孔。這些特點使得水性環氧抗菌透氣地坪涂料的漆膜具有優秀的單向透氣性，基層水汽能以分子方式透過漆膜，漆膜外表的水粒徑較大，是締合方式的水，難以逆向透過漆膜向下滲透。另外采用水汽自然蒸發原理，在涂料體系中加入適量的吸水造孔劑，這些吸水造孔劑吸水膨脹，在漆膜內部形成豐富細微的孔隙結構通道，疏導底下水汽從漆膜排出，解決了地坪涂料在潮濕地面施工時，由于地下水汽造成的漆膜起泡、起鼓的問題。

涂料抗菌性一般通過在涂料體系中添加具有抗菌功能并能在涂膜中穩定存在的抗菌劑，目前涂料中廣泛使用的抗菌劑為無機抗菌劑，無機抗菌劑大多采用物理吸附離子交換的方法，將銀、銅、鋅等金屬離子負載于多孔材料表面，利用金屬離子的抗菌能力，通過多孔材料的緩釋作用達到長效抑菌的目的，現有無機抗菌劑主要以銀和鋅離子以及一些納米材料(如納米二氧化鈦)為主，其中銀離子的抗菌效果最好，但銀離子類抗菌劑在使用過程中易變色的難題無法得到有效的解決；納米類抗菌劑需要在紫外線的催化下才能激活，同時普通納米材料的分散問題又是納米類抗菌劑難以解決的難題。

表3 涂膜抗菌性檢測結果

因此，本研究選用了一種新型的負離子抗菌添加劑。它是負離子發生材料與無機抗菌材料相結合的功能材料，其中的無機抗菌材料—四針狀氧化鋅晶須尖端具有納米活性，能夠高效殺滅和清除細菌及其殘骸，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠球菌等格蘭氏細菌的殺滅率可達99%以上；而其中的負離子發生材料是自然界唯一天生帶電的高品質極性材料，能在無光源激發的條件下，形成永久微電場，對空氣和水發生微弱電解生成羥基負離子。羥基負離子通過電性中和、化學反應和物理吸附等作用，可分解祛除空氣中的甲醛等有害氣體，同時其分子結構中極強氧化活性的原子氧，可破壞絕大多數細菌的生物活性和代謝繁殖功能，達到廣譜抗菌的目的。本研究特選取金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠球菌進行抗菌性檢測，其檢測結果見表3。

3 施工方法

三分料，七分工，一種優質的涂料需求配合合理的施工工藝才能表現其優良的性能，地坪涂料也是如此。施工工序一般為基層處理，封底漆，環氧砂漿加強層，膩子，面漆。

基層處理：施工底漆前，基面應平整，無積水或明顯滲漏。水泥地面要求堅硬、平整、不起砂，如有空鼓、脫皮、起砂、裂痕等，必需將中空水泥砂漿進行剔鑿并處理干凈；對于油污較多的混凝土地面，需用10%-15%的鹽酸液洗刷，然后用大量清水沖洗干凈，若在水磨石、地板磚等光滑地面須先打磨成粗糙面，從而避免附著不良的現象發生；

封底漆：底漆主要用來補強根底，穩定基面殘留的塵粒。將A、B組分按規定比例混合均勻后輥涂于基層表面，使其充分潤濕并滲透到混凝土內部，起粘結增強的作用。

環氧砂漿加強層：砂漿層的作用是增加漆膜厚度，增強地面承載能力和防腐性能，并延長涂層使用壽命。一般施工時需加入適量粒徑不同的混合石英砂，刮涂或鏝涂方法進行施工。

膩子：膩子層為面涂提供平整堅固的基面。待環氧砂漿增強層充分固化后，用刮刀批刮兩道水性環氧膩子，干燥后打磨平整即可。

面漆：A、B組分按質量比1:1混合均勻后，輥涂或噴涂的于基層表面，使其自然流平。

施工時現場相對濕度應低于95%，并無明顯“返潮”現象；環境溫度在12℃以上，以免固化水平過低，影響涂層的綜合性能。施工時要特別控制好漆料的運用時間，可依據漆料的適用期和現場施工人員數量合理分配漆料。面漆施工結束后，24h內應避免人員入內，根據溫度情況做好養護[4]。

4 結 論

現如今，隨著人們的環保意識的不斷提高，許多國家相繼頒布了限制揮發性有機溶劑(VOC)的環保法規，涂料的水性化、無溶劑化和高固體分化已成為涂料發展的必然趨勢。經過環氧樹脂、水性固化劑、顏填料及助劑的精心選擇，制備的水性環氧抗菌透氣地坪不但符合環保要求，而且使用安全、施工方便，能在干、濕混凝土基面上施工，且濕附著力好、層間粘附力優。

同時，通過添加功能性助劑的方法，賦予涂層良好的透氣性和抗菌殺菌功能，祛除空氣中有害物質等性能，解決了潮濕地面施工鼓泡和白斑之憂，成為一種新型全效水性環氧地坪涂料。特別適用于醫院、乳品廠、日化、食品加工廠等需要高度清潔、無菌場所及高濕潮濕環境下的涂裝，具有廣闊的市場前景。

[1]陳作章，童忠良.涂料最新生產技術與配方[M].北京：化學工業出版社，2015.

[2]孫再武，張伶俐，周子鵠。高性能薄涂型水性環氧地坪涂料的制備與施工工藝[J].現代涂料與涂裝，2005.05:1-4.

[3]周盾白，周子鵠，賈德民.環氧地坪涂料的研究及應用進展[J].中國涂料，2007.

[4]陳鋌，施雪珍.水性環氧地坪涂料的配方設計及施工 .上海涂料，2004.42(2):26-30.

Research and Application of antibacterial breathable Waterborne expoxy floor coating

This paper introduces a new type of water-based environmental protection floor coating material,the Antibacterial and breathable waterborne expoxy floor coating.This coating is composed of waterborne expoxy curing agent,expoxy resin,fillers,and function addictives such as pore-forming agent and anion antibacterial additives.This new type floor coating has not only solve the water-borne floor coating caused by underground water vapor bubbles during the process of construction, but also implements the coating long-term antibacterial and sterilization effect without photocatalysis.

waterborne paint；epoxy floor coating；breathability；antibacterial sterilization

TU56+1.63

：B文章標號：1003-8965(2017)02-0026-03