无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料及涂装.doc

无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料及涂装现代科学技术和生产的迅速发展对厂房、车间地坪提出越来越高的要求：第一，高度清洁。要求车间地坪耐腐蚀、洁净和耐磨，室内空气含尘量尽量低，这不仅是改善劳动条件的需求，更是产品质量的保证；第二，消除静电累积。地坪由于经常受磨擦容易积聚大量静电荷，从而妨碍生产操作、干扰精密仪器工作和影响产品加工精度，甚至引起火灾、爆炸等事故。 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料是以环氧树脂 为成膜物，以自流平的施工方法成型于混凝土地坪面 层的高性能的防静电功能型涂料，满足了现代科技和生产发展对地坪的要求，广泛应用于电子、计算机、航空、通讯、石油、医药等领域。 与溶剂型防静电环氧地坪涂料 n 和水性防静电环氧地坪涂料 21 不同，无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料的特点为：基本无 VOC 排放，对环境友好；防静电效果优良、持久，表面电阻和体积电阻达到 10 6 10 8 ；自流平性好，一次成膜在 1 mm 以上，施工简便；涂膜坚韧、耐磨、耐化学品、无毒、不助燃；涂膜表面平整光洁，具有很好的装饰性，可以满足 100 级洁净度要求 等级。 1 配方设计 1 1 树脂和固化剂的选择 环氧树脂具有力学性能好、黏结性能高、固化收缩率低以及综合性能好等特点，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质量对涂料性能的影响很大，双酚 F 型液体环氧树脂的黏度很低、流平性好，但价格偏高；环氧树脂 E - 44 为半固态，黏度高，加入颜填料后难以自流平。在此选用电阻率相对较小、黏度较低、综合性能优良且价格适中的双酚 A 型液体环氧树脂 ( 环氧当量 190 左右，如国产 E - 51 、 Shell 828 、 DER 331) 作为无溶剂地坪涂 料用树脂。 固化剂是影响自流平地坪涂料表面状况的主要因 素之一，为此合成了一种黏度较低、颜色极浅、固化速度适宜的改性脂环类胺固化剂 31( 性能指标见表 1 ，红外光谱见图 1) ，可代替美国 AIR PRODUCTS 公司的 Ancaminel618 作为无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料面漆固化剂，用其固化的涂膜具有表面光泽高、耐水性好、耐化学品性好、机械性能高等优点。 同时，针对地区气候和季节的差异，选用不同类型 的固化剂或固化体系，使产品调节到一个最佳的适合点，以保证施工质量和产品性能。 l-2 导电材料的选择 导电涂料中常用的导电材料包括金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料以及复合导电填料等。金属系填料存在价格昂贵、防氧化性差及易沉降等缺点；碳系填料也有分散性差、颜色深且单一等问题；金属氧 化物系填料由于技术和成本问题， 目前还没有得到广泛应用；复合导电填料由于色泽较浅、粉末电阻低，应用较为广泛。表 1 合成环氧固化剂的性能指标图 1 合成环氧固化剂的红外光谱 选择优级间接法氧化锌和浅色超细导电粉 2 种导电材料进行复配，产生协同作用，防静电效果优良。不同氧化锌导电粉比例下防静电环氧自流平地坪涂料 的表面电阻与导电材料添加量关系见图 2 。 图 2 不同氧化锌，导电粉比例的地坪涂料表面电阻与导电材料添加量的关系 由图 2 可以看出，当氧化锌导电粉质量比为 1:(2 3) ，导电材料总加入量为 30 40 时，涂料的 表面电阻可达到 106 10 8 ，完全符合地坪防静电的要求。 与一般导电材料相比较，氧化锌导电粉复配导 电填料体系具有如下优势。 (1) 赋予涂膜高效、持久的导电性能。超细导电云母粉是在微品片状云母表面包覆一层或几层化学性能稳定、电导率高的纳米导电物质 (SnO2 Sb2 O 3) 复合而成，其粉体电阻率可降到 80 cm 以下。氧化锌分散到基材中时能在体系中形成非常有效的导电通道，两者发挥协同作用，比各自单独使用导电效果更优。 (2) 易调色性。超细导电云母粉粉体呈浅灰色，而氧化锌本身是一种白色颜料，两者复合可与颜料组合成接近白色或其他各种颜色。 (3) 由于该体系的高强度和高模量，因此不仅不会 影响涂料的力学性能，反而能增强涂料的耐冲击性、耐候性和附着力。 (4) 超细导电云母粉加入量较少，在合适的体系黏度下不会出现沉降现象，解决了防静电涂料贮存稳定 性差的问题。 1 3 活性稀释剂和颜填料的选择 目前大多数国内厂家采用 BGE 、 501( 丁基缩水甘油醚 ) 等材料作为环氧自流平地坪涂料的活性稀释剂，这类材料的表面张力大、蒸气压较高，易造成流平性不佳且易挥发，不利于环保，欧美等发达国家已不使用。 此外，过量的活性稀释剂与胺固化时将生成相对分子 质量较小的聚合物，影响涂层机械性能和耐化学品性能。在体系中加入占环氧树脂质量 10 左右的 AGE (C12 14）。 脂肪族缩水甘油醚 ) ，涂料的流平性、机械性和耐化学品性能良好。 颜料在涂料中起着色和遮盖作用，选用耐化学介质性能好的无机颜料 ( 如钛白、氧化铁等 ) 及部分有机颜料，因涂层较厚，少量颜料即可满足遮盖要求。填料的适量加入不仅能提高涂层的机械强度和耐磨性，而且能减少环氧树脂固化时的体积收缩及降低成本，并赋予涂料良好的贮存稳定性。选用的填料为低吸油量、细度适中、性能稳定的滑石粉、重晶石粉等。 1 4 助剂的选择 无溶剂防静电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，又要求厚膜中的气泡迅速排出而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，降低成膜时的表面张力，有利于涂膜的流平和消泡；另一方面又要防止这类助剂过多加入会产生不相 容物，对涂料体系的施工和理化性能产生不利影响。 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料的颜填料含量 高，易沉降，黏度大，对底材润湿不好，不易流平，因此必须加入高聚物类润湿分散剂，以防止颜料沉淀、浮色、发花，并降低体系黏度，促进流平。经过多次试验，选用了荷兰埃夫卡公司的新型高分子聚氨酯分散剂 EFKA4050 ，效果很好。 防静电环氧自流平涂料的黏度较高，为降低体系的表面张力，避免成膜过程中发生缩孔、漩涡、桔皮等现象，提高涂料的流平性能，改善涂层外观和质量，需加入一些流平剂。经过试验，选择了无硅丙烯酸聚合物，例如日本楠本化成的 L -1982 、德国汉高公司的 PERENOL F60 进行复配，流平效果优异。 因生产和施工中会带入空气，而自流平涂料黏度较高，气泡不易逸出。为了获得良好的漆膜外观，避免产生针孔、气泡等缺陷，还需加入消泡剂。经试验，选用荷 兰埃夫卡公司的 EFKA2722 和台湾德谦公司的 6800 进 行复配，消泡效果好。 此外，为了获得适宜的黏度，改善流平性，在配方体系中加入 2 3 的环保型非活性环氧树脂增韧 稀释剂，它在涂膜固化过程中缓慢释放，具有提高环氧 树脂韧性的作用。 1 5 配方、制备与性能 表 2 为无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料配方。 表 2 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料配方 将环氧树脂、颜料、填料、活性与非活性稀释剂、助 剂等混合搅拌均匀，在三辊磨上研磨至一定细度，加入导电粉，均匀分散，制得主剂；涂装时将主剂和等当量的固化剂混合均匀，即可以镘涂方式进行自流平施工。该涂料的技术指标见表 3 。 2 施工工艺 2 1 施工准备 工具：水泥打磨机、吸尘器、搅拌机、计量器具、刮 刀等。 材料：防静电环氧底漆 ( 主剂和固化剂 ) 、无溶剂防 静电环氧自流平面漆 ( 主剂和固化剂 ) 、导电铜箔、石英砂、石英粉等。 2 2 基层处理 施工时须清除混凝土地坪基层的水泥凸起物及空 鼓，对开裂及有缺陷的孔洞进行修补，清除油污和潮湿部分，然后进行打磨处理，获得适当的表面粗糙度，必要 时需喷砂处理。 合格的混凝土地坪基层指标见表 4 。 表 3 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂料技术指标表 4 合格混凝土基层指标 2 3 气候条件 施工现场要求：空气相对湿度小于 85 ，气温不 低于 5 。 2 4 施工工艺 (1) 防静电底涂 将防静电底漆搅拌均匀后，用刮刀满刮地坪。 (2) 贴导电铜箔 待底漆干燥后，测量地坪的电阻率 ( 要求 l0 4 m 以下 ) ，按 3 m 3 m 的间隔贴导电铜箔，建立静电耗散泄漏层，并按每 500 m 2 接一个接地装置，组成完整的静电泄漏体系。 (3) 刮环氧防静电砂浆中层漆 用防静电底漆和石英砂按一定的配比搅拌均匀调成环氧防静电砂浆，用刮刀满刮地坪 1 3 遍 ( 具体遍 数视工程厚度要求而定 ) ，每遍环氧砂浆刮涂厚度控制 在 1 mm 。 (4) 刮第一遍腻子 环氧防静电砂浆中层漆干燥后，测量地坪的电阻率 ( 要求 10 4 m 以下 ) 。用环氧防静电底漆和石英粉 按配比搅拌均匀调成环氧防静电腻子，用刮刀满刮一遍，然后对部分有缺陷孔洞进行点补。 (5) 刮第二遍腻子 第一遍腻子干燥后，用无溶剂防静电环氧自流平 地坪涂料主剂、固化剂和石英粉按配比搅拌均匀调成环氧面漆腻子，用刮刀满刮一遍。 (6) 打磨 第二遍腻子干燥后点补孔洞，然后用细砂皮纸整 体打磨、吸尘。 (7) 镘涂防静电环氧自流平面漆 测量地坪的电阻率 ( 要求 10 5 m 以下 ) ，将无溶剂防静电环氧自流平主剂和固化剂按配比混合搅拌均 匀，用镘刀进行自流平施工，同时用消泡滚筒进行消泡，确保表面颜色均一、平整、无气泡。 图 3 为无溶剂防静电环氧自流平地坪涂装系统施工剖面图。 图 3 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂装系统施工剖面 无溶剂防静电环氧自流平地坪涂装系统具体施工的材料参考用量 ( 以 2 mm 厚度为例 ) 见表 5 。 表 5 无溶剂