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南桥环氧地坪那些事儿
2019-06-24

地坪是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面(也就是俗称的地板)。而环氧地坪是其中一种具有代表性的地板材料,它具有强度高、耐腐蚀、维护成本较低等优点,一般用于工厂的生产车间、以及部分地下车库、运动场地中。  

环氧地坪在地下车库和工厂中的应用  

走进环氧树脂与环氧地坪  

环氧树脂与地坪  

要了解环氧地坪,首先得了解环氧树脂。  

环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上具有反应活性的环氧基(也称为环氧乙烷环),以脂肪族、脂环族或者芳香族烃类为骨架的高分子预聚体。环氧树脂自身为线性结构,在未与固化剂形成三维网状结构之前,无法交联固化或者发挥粘接作用。  

环氧树脂的性能与分子量有重要关系:低分子量环氧树脂的硬度高,脆性大,冲击强度不高;线型环氧树脂附着力强,抗水性差,多用挥发型涂料;中分子量环氧树脂硬度,柔韧性适中。  

环氧树脂与地坪  

由于环氧树脂本身是热塑性线性高分子,单凭改变外界条件,都无法使其发生交联固化反应而发挥出其优良的特性,需要向其加入第二种组分,并且在一定的温度或者湿度的条件下,与环氧树脂中的环氧基团进行加成聚合反应,或者与链段中的羟基反应,从而生成三维网状结构,之后其优良性能才可显现。这个第二组份被成为固化剂,大致来说,可与环氧基团发生反应的物质均有可能作为环氧树脂固化剂,可按固化温度分为低温、常温、中温、中高温以及高温固化剂量。按照固化剂的化学组成,可以分成脂肪族胺、芳香族胺、脂环族胺、杂环胺、有机酸酐等,不同固化剂对环氧树脂的性能有很大的影响,例如芳香族胺固化剂,虽然由于苯环的位阻效应,反应活性并不高,由于苯环的存在,使得其耐热性、力学性能和电学性能得到提高。  

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根据环氧树脂的不同应用领域,固化后仍需加入一些助剂,例如:若要用作地坪涂料,需要加入颜填料、润湿分散剂、消泡剂、流平剂等,改善涂料与基层的相容性,并控制浮色。将制备完成的涂料采用一定的施工方法均匀铺设在地面基层上,等待涂料溶剂的溶剂风干后,地坪就形成了。  

为赋予环氧树脂更好的性能,一些研究人员开始从固化剂改性开始入手。  

对于胺类固化剂,研究人员主要对优化固化剂与树脂的相容性,并且减少加工过程中固化剂的挥发作为目标。例如:有人用仲或者叔硫醇类化合物与脂肪族胺类混合后,提升了胺类固化剂的稳定性和易储存性,并且与环氧树脂共混后,树脂的硬度和耐水性得到有效提高。  

另外一种巧妙的方法是将胺、醇和苯酚混合产生曼尼斯缩合反应,使得酚羟基可以嵌合到固化剂中,能够提高固化速率,并且又可以引入酚醛骨架,提高热变形温度,使得成型之后的树脂更加耐热、耐腐蚀。  

与胺类一样,酸酐也是一种常用的固化剂,然而其缺点是固化温度过高,且固化溶解性不太好。为了解决这些缺点,一般将酸酐与多元醇或者三乙酯进行反应,将熔点由170℃降低至70℃左右。同时为了提升反应活性,有时还会加入苄基二甲胺(BDMA)或者2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚等物质促进固化反应。  

前文提到,环氧树脂加工时有些固化剂或者有机溶剂挥发后,会污染环境并且危害人体健康,并且铺设成地坪后,由于涂料漆膜过于致密,透气性不好,在潮湿的环境中使用容易起泡、脱层。在这种背景下,水性环氧地坪涂装材料问世了。  

常见的水性环氧涂料主要有两种:一种是以环氧树脂乳液与水性胺固化剂配用的体系,该种涂料使用相对方便,但价格偏高,且由于水性链段较多,耐水性有所下降;另一种是以低相对分子质量的液体环氧树脂与水性胺固化剂配用的体系,在施工时需进行水性胺固化剂乳化低相对分子质量液体环氧树脂的操作步骤,相对不方便,但成本较低。  

涂料A的固化体系的黏度增长明显快于涂料A固化体系,这是由于涂料A中的水性胺对环氧树脂相容性好,乳化作用强,所得环氧乳胶粒径较小,有利于固化剂向环氧乳胶内部扩散、反应,因此固化反应速度较快。但是,由于该种水性胺与环氧树脂反应过快,导致涂料的保质期过短,对工程施工不利。水性胺B与环氧树脂虽然相容性稍差,交联固化速度较慢,但是涂料的适用期较长。将水性胺A、B混合配用作为固化剂,性能可以在一定程度上得到互补。  

使用水性涂料后,与传统溶剂型环氧地坪涂料相比,水性环氧抗菌透气地坪涂料几乎不会构成均相、完整固化的涂膜,降低了漆膜致密度,也保留了一些微孔,使得水性环氧涂料透气性较好,避免了水汽渗透压过大、超过膜和基层的附着力的情况,不会出现起泡、脱落等问题,并且可以与混凝土有更好的相容性。由于其避免了有机溶剂,施工难度得到了降低,施工工具的清洗也变得容易了不少。  

环氧树脂具有优异的力学性能、粘结性能、加工性能及耐腐蚀性能,已在工业上获得广泛应用。双酚A型环氧树脂的分子中含有极性高且不易水解的羟基和醚键,在高湿环境下对混凝土基材具有良好的附着力,且具有优异的耐化学品性能。又因其分子结构为刚性的苯环和柔性的烃链交替排列,使其漆膜具有较好的物理机械性能,因此被普遍应用于环氧地坪涂料。  

在一些工业生产场合,需要更加清洁、无尘、无菌的环境,这也对环氧地坪的性能提出了更高的要求,而很多新型的抗静电、防尘、耐光照、抗菌等环氧树脂涂料也就此问世。以抗菌涂料为例,制备时采取物理吸附、交换的方法,吸附Ag、Cu、Zn等抑菌金属阳离子(有时会配以TiO2纳米粒子辅助),通过多孔材料的缓释能力达到长效抑菌的目的。  

当然,环氧树脂的高性能,使其的应用领域不止在地坪涂料里面,改性后的环氧树脂在化工、机械、粘接,甚至航空航天领域有所应用。目前已经有一种技术,将聚硼氮硅烷为固化剂,提高环氧树脂的耐高温性,使其能够在航空航天领域得到较好的应用。

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