0·前言

    在建筑涂料領(lǐng)域里，地坪漆所占的比重呈上升趨勢(shì)；在地坪材料范圍中，地坪漆的產(chǎn)值也是排在前列的。而觀整個(gè)地坪漆的市場(chǎng)，七成是環(huán)氧型的。這種優(yōu)勢(shì)地位的形成，決不是偶然運(yùn)氣造就的。地面涂料需要具備的與水泥類基材粘結(jié)力好、耐磨性好、耐水性好、耐化學(xué)介質(zhì)能力好幾大特征，恰恰是雙組分環(huán)氧的強(qiáng)項(xiàng)。

    應(yīng)該看到，國(guó)內(nèi)的環(huán)氧地坪漆絕大部分還是溶劑型和部分無溶劑型。前者大量VOC自不待言，后者的活性稀釋劑毒性不可小視。存在這是當(dāng)下的事實(shí)，卻并非永遠(yuǎn)。環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻化，東部地區(qū)的霧霾不斷給國(guó)人拉響警報(bào)。建筑涂料領(lǐng)域的水性化是首當(dāng)其沖的，能水性化的應(yīng)盡可能地水性化。

    從性能和涂裝比較，溶劑型環(huán)氧地坪漆會(huì)有鼓泡、脫落的概率傾向，施工時(shí)有毒物會(huì)有污染，且易燃易爆；水性環(huán)氧地坪漆對(duì)干濕面附著力均佳，有單向透氣性，使用工具可清洗，節(jié)約了工具成本，也保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)者。

    水性抗靜電環(huán)氧地坪漆是功能性涂料，它的設(shè)計(jì)理念是既要擁有水性環(huán)氧的閃光點(diǎn)，又可以獲得快速釋放掉靜電電荷的能力，并確保此能力的持久。靜電的不期而至，會(huì)帶來相當(dāng)多的麻煩。例如產(chǎn)生電磁波干擾自動(dòng)儀表，電荷使車間產(chǎn)品帶塵不利于精加工等等。實(shí)驗(yàn)室、加工車間、倉儲(chǔ)部門等場(chǎng)所都非常需要這類涂料。

    1·抗靜電環(huán)氧地坪漆的水性化設(shè)計(jì)

    1.1水性環(huán)氧的體系

    歐美自20世紀(jì)70年代業(yè)已著手水性環(huán)氧的研發(fā)工作，特別是歐洲很重視水性產(chǎn)品，投入力度頗大。時(shí)下雙組分室溫固化水性環(huán)氧體系常見有四類：

    第一類低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂+水性環(huán)氧固化劑

    環(huán)氧樹脂不先行乳化，而是施工前與固化劑混合用固化劑乳化。這里的水性環(huán)氧固化劑有雙重作用。涂膜硬度增長(zhǎng)較快。

    第二類高相對(duì)分子質(zhì)量的固體環(huán)氧樹脂分散體+水性環(huán)氧固化劑

    高相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂反應(yīng)活性小于低相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹脂，所以適用期大于第一類。空化的“AncarezAr550”為其代表。

    第三類低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂乳液+水性環(huán)氧固化劑

    環(huán)氧樹脂乳化劑有親水的表面活性鏈段，又有親油的環(huán)氧樹脂鏈段，可用來乳化環(huán)氧樹脂。

    第四類水性環(huán)氧樹脂乳液+聚氨酯改性環(huán)氧固化劑

    聚氨酯改性環(huán)氧固化劑改變了以往環(huán)氧固化劑的局限性，用來固化水性環(huán)氧樹脂乳液得到的涂料綜合性能優(yōu)良。

    雙組分水性環(huán)氧混合涂層固化過程如下：

    水分蒸發(fā)→粒子聚結(jié)→固化劑擴(kuò)散→固化反應(yīng)

    這四個(gè)過程既有先后，又不絕對(duì)分割開。首先是涂膜里的水分持續(xù)蒸發(fā)，這樣聚合物粒子持續(xù)接近構(gòu)成緊密堆積，從而粒子開始聚結(jié)。在此階段，固化劑分子得以擴(kuò)散滲入聚合物粒子。固化劑中胺基與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基反應(yīng)，整個(gè)體系逐漸形成均相完整的涂膜。要注意當(dāng)部分反應(yīng)后粒子表面會(huì)導(dǎo)致一層硬殼，這會(huì)阻礙固化劑進(jìn)一步的擴(kuò)散和進(jìn)一步的固化，要協(xié)調(diào)好聚結(jié)、擴(kuò)散、固化過程。

    1.2抗靜電的機(jī)理

    電阻率小于1Ω。cm的物體為導(dǎo)體，電阻率大于109Ω。cm向絕緣體過渡。電阻率在105-109Ω。cm時(shí)，物體具有抗靜電能力。導(dǎo)電介質(zhì)均勻分布于涂膜，控制了涂膜的電阻率。當(dāng)電荷進(jìn)入會(huì)立刻引導(dǎo)至相連的接地或其它低電位泄去。抗靜電是一種實(shí)用功能，通過涂層間的配合發(fā)揮出作用，一般為底涂、中涂、膩?zhàn)印⒚嫫幔字兄g有導(dǎo)電銅網(wǎng)。當(dāng)然也可以和其它功能性涂層相疊加成系統(tǒng)，大家以模塊化的方式共同發(fā)力。且模塊之間應(yīng)是可選擇可拆卸的，如蓄光層、抗菌層等。要充分發(fā)揮出抗靜電的作用，一個(gè)完整的涂料配套系統(tǒng)是需要的。

    現(xiàn)有的導(dǎo)電介質(zhì)有導(dǎo)電助劑、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電金屬粉末、導(dǎo)電金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物、碳系導(dǎo)電物等。導(dǎo)電助劑如季銨鹽類表面活性劑，分散均勻，易遷移流失。導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性好，加量少，分散性不佳。導(dǎo)電金屬粉末導(dǎo)電性好，有顏色，分散性不佳，易氧化。導(dǎo)電金屬氧化物導(dǎo)電性好，加量大，電阻率控制好。導(dǎo)電聚合物如摻雜聚苯胺，導(dǎo)電性好，耐腐蝕。碳系導(dǎo)電物如石墨和炭黑，導(dǎo)電性好，顏色深。

    1.3環(huán)氧樹脂的水性化

    國(guó)內(nèi)外環(huán)氧樹脂的水性化主要是乳化法和成鹽法。前者指樹脂的直接乳化、自乳化或水性環(huán)氧固化劑乳化。前面講到水性環(huán)氧體系時(shí)已有涉及。后者指樹脂引入羧基、胺基等，再分別用相對(duì)分子質(zhì)量小的堿或酸中和成鹽。事實(shí)上，對(duì)于水性環(huán)氧地坪漆，主流上用乳化法制備；而相應(yīng)水性環(huán)氧體系以第一類最成熟，從成本、性能匹配上最具操作性。所以后面配方論述中也采用第一類體系加以說明。

    1.4固化劑的水性化

    地坪漆的干燥條件一般為室溫自然干燥，固化劑必不可少。水性環(huán)氧的顯在固化劑大多采用多元胺或其改性物，利用胺基上的活潑氫與環(huán)氧基團(tuán)交聯(lián)反應(yīng)。通過固化劑可乳化樹脂，也可不乳化，合理地選配使體系的適用期、固化條件、涂膜性能等合乎客戶要求。

    多元胺有三種水性化的改性方式，改性可以克服一般胺類固化劑的缺陷：

    第一種多元胺與單脂肪酸反應(yīng)制備酰胺化的多胺

    這種類型的多胺有一定的水溶性或水可分散性，本身有一定的水可稀釋性。另外有一定的表面活性作用，可乳化低相對(duì)分子質(zhì)量的液態(tài)環(huán)氧樹脂。表現(xiàn)好在適用期、施工性可以；弊病在于多胺與環(huán)氧組分的相容性有問題，固化反應(yīng)也不完全。

    第二種多元胺與二聚酸反應(yīng)制備聚酰胺

    多元胺與二聚酸縮合得到的水性聚酰胺，一方面與環(huán)氧樹脂的相容性提高了，另一方面用它乳化環(huán)氧樹脂的涂料適用期短，涂膜機(jī)械性能差，顏色深。

    第三種多元胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制備多元胺-環(huán)氧加成物

    多元胺與環(huán)氧樹脂加成得到的多元胺-環(huán)氧加成物，由于伯胺基團(tuán)的減少，固化劑活性的變小，使得涂料適用期的變長(zhǎng)。引入氧化烷基鏈段等可使之能乳化環(huán)氧樹脂并提升了涂膜質(zhì)量。從效果上看，第三種優(yōu)于前兩種。

    1.5配方設(shè)計(jì)

    1.5.1環(huán)氧基與胺氫當(dāng)量比

    環(huán)氧樹脂組分與改性多元胺固化劑的配比，實(shí)質(zhì)上就是環(huán)氧基與胺氫當(dāng)量比的計(jì)算。國(guó)內(nèi)原料環(huán)氧樹脂組分常用環(huán)氧值指標(biāo)，胺類用胺值。

    環(huán)氧當(dāng)量=100/環(huán)氧值

    胺氫當(dāng)量=56000/胺值

    環(huán)氧基團(tuán)過量，展現(xiàn)環(huán)氧的特性多一點(diǎn)，適用期相對(duì)延長(zhǎng)了，耐水、耐酸、耐堿加強(qiáng)了，耐腐蝕提高。

    胺氫過量，固化速率變快了，附著力、耐磨性、耐溶劑、耐污性均提升。

    當(dāng)量比理論測(cè)算后，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合及小試性能測(cè)試作浮動(dòng)，得到一個(gè)最佳配比。

    1.5.2顏料的選型

    以胺類為水性環(huán)氧固化劑時(shí)，考慮到胺類的弱堿性，顏料不當(dāng)使用酸性顏料。顏基比要高一點(diǎn)，保證良好的透氣性。著色顏料選擇耐候性和耐化學(xué)介質(zhì)好的無機(jī)顏料或其色漿。填充顏料選吸油量小、性能惰性的。不僅是降低成本，更是起到提高物理化學(xué)性能的作用，如耐磨性、遮蓋力，對(duì)儲(chǔ)存也有正作用。填充顏料過多，對(duì)流變、表觀有負(fù)作用。

    導(dǎo)電介質(zhì)中還是導(dǎo)電顏料導(dǎo)電性能好。不同的導(dǎo)電顏料添加量不一樣，其對(duì)各方面影響有差異。綜合比較，導(dǎo)電金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物表現(xiàn)上佳，碳系導(dǎo)電物只用作中涂或輔助作用。

    1.5.3助劑的選型

    導(dǎo)電助劑：導(dǎo)電助劑多呈表面活性，只是初期抗靜電效果好。在一段時(shí)間后由于不斷滲出導(dǎo)致了抗靜電能力減弱乃至消失。建議不要單獨(dú)使用。

    潤(rùn)濕分散劑：顏料如果在環(huán)氧樹脂中分散，受困于樹脂粘度，分散效率不會(huì)高。還是在固化劑組分加入恰當(dāng)。如果固化劑含表面活性鏈段，有一定的潤(rùn)濕分散能力，理論上可不加分散劑。考慮到導(dǎo)電顏料與其它成分的相容性及爭(zhēng)取短時(shí)間分散好導(dǎo)電顏料，選用合適的潤(rùn)濕分散劑是需要的。

    消泡劑：要重視消泡劑，因?yàn)楦鞒煞种杏械挠斜砻婊钚宰饔茫菀仔纬膳菽皇┕?huì)夾帶空氣；漆膜致密度不夠，有微孔；膜厚影響氣泡排出速度。抑泡劑和消泡劑組合應(yīng)用會(huì)更好。

    潤(rùn)濕流平劑：水的表面張力偏高，對(duì)基材潤(rùn)濕顯弱。同時(shí)在有限時(shí)間里涂膜能充分流平，可以確保光澤等不打折扣。潤(rùn)濕流平劑的需求可見一斑。

    成膜助劑：成膜助劑的作用在于降低MFFT，調(diào)節(jié)體系粘度，對(duì)表觀等有助益。良好的成膜助劑應(yīng)該符合：

    ①好的水解穩(wěn)定性

    ②低的凝固點(diǎn)

    ③適當(dāng)?shù)膿]發(fā)率

    ④好的凝結(jié)效率

    ⑤環(huán)保類型

    防沉劑：防沉劑使導(dǎo)電介質(zhì)和其它能平均分布在體系中，一是提高了儲(chǔ)存穩(wěn)定，二是有利于涂層電阻值的均勻性。

    增稠劑：增稠劑調(diào)節(jié)固化劑組分的粘度，讓兩組分粘度大小靠攏，便于混合操作。

    1.6水性化配方工藝及性能

    1.6.1參考配方

    1.6.2操作工藝

    ①將環(huán)氧樹脂與成膜助劑攪勻成組分A，包裝。

    ②將水性固化劑、去離子水、潤(rùn)濕分散劑、抑泡劑投入配料罐，攪拌至完全混合。

    ③在中等速度下投粉料入配料罐，先分散20min，再入砂磨機(jī)研磨至細(xì)度≤50μm。

    ④將上述漿料低速加入其它助劑并調(diào)節(jié)粘度，過濾包裝成組分B。

    1.6.3性能測(cè)試

    A、B以1：1混合配成面漆，制作樣板，養(yǎng)護(hù)后測(cè)試性能。

    2·水性抗靜電環(huán)氧地坪漆的涂裝工藝

    地坪基材要平整、牢固、清潔，底涂與中涂間鋪設(shè)銅箔或銅網(wǎng)接地，面漆薄涂法。該涂裝工藝適用于電子、通訊、化工、醫(yī)療、紡織等行業(yè)對(duì)抗靜電有要求的地方……具體如下：

    基層表面處理→封閉底涂→鋪銅箔或銅網(wǎng)→中涂施工→膩?zhàn)幼菲?rarr;面漆施工

    ⑴施工前將地面清理干凈。一般混凝土地面可用電磨，水磨石等宜打磨成毛面。2m靠尺不大于3mm,基面無積水及滲漏。針對(duì)油污多的地方，可用10-15%鹽酸洗刷，完后再用清水洗凈。將起殼、疏松等附著力不夠處要去除。

    ⑵待基層處理完畢，干燥之后，將水性環(huán)氧底漆輥涂一到兩遍。底漆起到補(bǔ)強(qiáng)穩(wěn)固、增強(qiáng)附著、封閉隔離，要充分均勻滲透進(jìn)去。

    ⑶銅網(wǎng)鋪設(shè)是在施工區(qū)域中心，架一個(gè)+字，然后在區(qū)域邊線50-100cm處鋪一封閉回路，最后從中心往邊線鋪設(shè)。間距通常是300-600cm。

    ⑷在涂料中可加入一定量的混合石英砂，攪勻后抹涂一定厚度。中涂的作用是抗沖擊、耐承載、延長(zhǎng)使用壽命等。

    ⑸待固化完全后，批刮兩道水性環(huán)氧膩?zhàn)印８赏改テ剑鬅o空洞、無印記。

    ⑹把組分A與B混勻，電動(dòng)攪拌攪數(shù)分鐘，輥涂或刷涂在上。注意環(huán)境溫度在12-40度間，相對(duì)濕度＜85%為宜。要算好一次用量，避免浪費(fèi)。到達(dá)凝膠點(diǎn)的過程上，水性雙組分無明顯的外觀表征，施工者要重視。

    3·結(jié)語

    抗靜電環(huán)氧地坪漆的水性化是大勢(shì)所趨，箭在弦上，不可能有回頭路可走。人們每天直接面對(duì)墻體、地面這些建筑構(gòu)件。這些與人體的健康從生理上、心理上都息息相關(guān)。為了人類的生存，為了大自然的美好，我們完全可以以先進(jìn)的設(shè)計(jì)加嚴(yán)格的涂裝，做好這門功課。這個(gè)工作只能加強(qiáng)，不能削弱。目前該涂料還存在不適宜低溫高濕施工、光澤度不夠等問題，還需要發(fā)揮聰明才智加以攻克。有理由相信今后這個(gè)市場(chǎng)隨著新造地坪、翻新地坪會(huì)越來越大，社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益會(huì)越來越好。讓我們每個(gè)涂料人為投身入這個(gè)浪潮而感到自豪！