助劑對水性環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

水性環氧地坪涂料是水包油（O/W）的乳化體系，環氧樹脂以微粒或液滴的形式分散在以水為連續相的分散介質中而制得的穩定分散體系，具有低VOC 含量、無異味、貯存運輸安全、對環境無污染、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點[1-4]，符合綠色環保的發展趨勢。因此，近年來水性環氧地坪涂料在地坪涂裝中所占比例越來越高，相關的研究、報導也越來越多。但是，助劑對水性環氧地坪涂料影響的報導卻是鳳毛麟角。

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]，而且水性環氧地坪涂料對助劑的依賴比溶劑型環氧地坪涂料更高。因為一方面水性環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；另一方面水性環氧地坪涂料摻入的表面活性物質會使空氣在水性涂料中形成穩定的氣泡，進而導致水性環氧地坪漆膜產生氣泡、縮孔、刷痕、浮色等缺陷[6]。故而需要質量更高的助劑來解決水性環氧地坪漆膜缺陷。

本文以自制的水溶性環氧固化劑與油性環氧樹脂乳化，制備水性環氧地坪清漆，選用多種國內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意義。

1 實驗部分

1.1 主要原料

環氧樹脂SM-618、C12～C14 醇縮水甘油醚SM-90，工業級，江蘇三木化工有限公司；水性環氧固化劑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有限公司；消泡劑Sn-154 和Sn-NXE，工業級，日本諾普科助劑有限公司；消泡劑KNP A110 和KNP 1129、流平劑KNP 3200，工業級，加拿大KNP 公司；消泡劑Defom W-086，工業級，海明斯德謙助劑與樹脂有限公司；潤濕劑TRITON X-405，工業級，陶氏化學公司；消泡劑FoamStar A38，工業級，德國科寧公司；消泡劑BYK-028、潤濕劑BYK-333 和BYK-348，工業級，畢克化學公司；潤濕劑FLOW 487U、消泡劑FOAM 290W、流平劑FLOW 372S，工業級，英國優卡化學有限公司；潤濕劑Hydropalat WE 3220，工業級，巴斯夫應用化工有限公司。

1.2 試驗儀器和設備

漆膜干燥時間試驗器QGS，天津永利達實驗室設備有限公司；研磨、分散、攪拌多用機SFJ-500，上海現代環境工程技術股份有限公司；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；電子數顯卡尺LINK，哈爾濱量具刃具集團有限責任公司；旋轉式粘度計NDJ-4，上海精科天美科學儀器有限公司。

1.3 測試及表征

水性環氧地坪清漆在容器中狀態、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 規定執行；干燥時間按GB/T 1728－1979 規定測試，其中表干按乙法、實干按甲法規定測試；鉛筆硬度按GB/T 6739－2006 規定進行測試；耐磨性按GB/T 1768－2006規定進行測試。

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

觸變性：試樣分別在旋轉黏度計的轉子速度為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，使涂料具有穩定泡沫的作用，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生低表面張力的表面活性物質，完全不混溶的消泡劑在水性環氧涂料中的混溶性也差，會與涂料產生表面張力差，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，水性環氧清漆都出現縮邊和流掛的缺陷，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果。

表4 流平劑試驗水性環氧清漆配方

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 水性環氧地坪清漆基本性能

3 結語

由于水性環氧地坪清漆配方的復雜性和多變性，不會有一種萬能的助劑適用于所有的水性環氧地坪清漆。隨著所用環氧、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，應針對每一種體系試選各種助劑，找出最有效的品種。