2K水性混凝土地坪涂料| PCI杂志 - 2022年世界杯分组表

环氧基液体涂料已经在许多重型应用中使用了几十年，如高端金属底漆和工业地板涂料。一般来说，环氧树脂体系具有许多优点，包括对各种基材(如金属和混凝土)的优异附着力，以及出色的耐水、化学、腐蚀和耐磨性。

当不可能进行热固化时，通常使用双包(2K)环氧胺涂层体系，因为环氧基团在室温下容易与胺硬化剂的伯胺基团(甚至仲胺基团)发生交联反应。近年来，水性，2K环氧基车库混凝土地板涂料在承包商和diy爱好者中越来越受欢迎，因为与溶剂型涂料相比，它们被认为更环保。

另一方面，有机溶剂如各种乙二醇醚被认为用于许多水性2K环氧混凝土地坪涂料中，以改善:干燥时间和打开时间;环氧树脂和硬化剂的降粘度处理;疏水性环氧树脂在水溶液中的分散性研究以及成膜和锅的寿命

然而，由于某些地区制定了降低VOC的限制，以及北美和欧洲的其他拟议法规变化，有必要降低现有涂料产品的VOC。例如，最严格的VOC法规之一是来自南海岸空气质量管理区(SCAQMD)的建筑涂料规则1113;地坪涂料的挥发性有机化合物上限已于2006年7月降至50克/升。

本研究探讨了配制VOC低于50 g/L的水性2K环氧混凝土面漆的可行性，同时保持现有市售但VOC较高的产品所提供的良好性能。

水性2K环氧混凝土涂料的典型性能要求包括:易于手工混合的A、B部分;锅寿命2小时以上;良好的耐化学品和热轮胎性能;并具有良好的附着力和光泽稳定性。

实验材料与配方

在本研究中，我们对几种改性环氧树脂(环氧X、环氧Y和环氧Z)进行了评估，并以双酚基液体环氧树脂为基准，环氧W.硬化剂H，一种用于水性混凝土涂料的胺类硬化剂，在我们的研究中被选择与环氧树脂交联。表1总结了所有这些树脂的特性。请注意，本表中引用的环氧当量重量(EEW)和胺氢当量重量(HEW)是根据材料的交付形式(按供应)计算的。

液体环氧树脂，环氧W和环氧X，在简单的清漆配方中进行了评估，如表2所示。注意，流量和流平添加剂S是含50% VOC的硅基添加剂。在这些低voc配方中，它被用来促进适当的基材润湿。

此外，在clearcoat公式#7和#8中评估了两种不同的环氧树脂共混物，如表3所示。

最后，还对表4所示的两种着色公式进行了评估。

样品制备

对于光洁度的测量，公式1到10的压降是用Bird型3密尔压降器在涂层压降卡上进行的。所有的抽液都允许在室温下干燥至少一天。

本研究中使用的混凝土板(块)根据ASTM方法D 5139-90由1型水泥制成，不使用脱模剂，并经过至少30天的老化。所有的块都被酸蚀，冲洗，然后在室温下干燥一天，然后用作涂层基材。

对于其余的性能测试，涂层混凝土板是通过使用1“刷毛刷来准备的。湿膜厚度在3 - 6mil之间。对于附着力评估、24小时现场测试和热轮胎阻力测试，涂层在A和B部分初始混合后1小时(激活)后进行。所有用于附着力评价和24 h现场试验的板材均在室温下干燥固化至少7天。

性能测试

光泽测量
光泽度用手持光泽度仪(BYK-Gardner品牌，型号Micro TRI-Gloss)在60°角测量。

附着力
根据ASTM 3359-07在混凝土块上进行交叉粘接，除了在切割之间使用3mm的间距。使用898型Scotch®品牌胶带。“5B”代表0%的涂层分离，而“0B”代表> 65%的涂层分离。在本研究中，我们使用至少4B的粘附性作为“通过”评级的标准。

抗化学腐蚀
采用24 h斑点试验评价其耐化学性。根据我们的内部方法SOP ST-LC-46对混凝土板进行了测试，该方法类似于ASTM D 1308-02。在24小时的测试期间，用玻璃覆盖试剂，擦拭试剂后立即评估斑点。

耐热胎
热胎阻力测试是根据我们的内部测试方法SOP ST-LC-59进行的。用扭矩调节扳手在40 psi压力下将预切的3英寸x3英寸轮胎片夹在涂有涂层的混凝土板上，然后在40°C下加热4小时(图1)。加热后，立即取出轮胎片，观察涂层。如果不考虑轮胎染色，没有涂层被去除，则给予合格评级。所有涂层均在活化后1小时后涂覆。

试验混凝土板采用刷涂，并在不同时间进行固化，然后在:

涂装后24小时;

涂抹24小时后，用湿纸巾覆盖4小时;

涂抹后72小时;而且

涂抹后72小时，然后用湿纸巾覆盖4小时。

结果与讨论

环氧树脂X与环氧树脂W的比较
由于A和B之间易于混合是一个重要的特征，我们比较了两种液体环氧树脂的水混溶性，环氧X(一种改性环氧树脂)和环氧W(一种未改性的Bis-A基环氧树脂)。每种环氧树脂与等量的水手工混合，不使用任何有机溶剂。结果发现，当疏水性环氧W与水不混溶时，环氧X可以形成低粘度的乳白色乳液(图2)，没有太大困难。这表明环氧树脂X在易于混合方面比环氧树脂W具有优势。

基于光泽度和附着力的锅寿命评估
对于公式#1到#6，在活化后的不同时间间隔测量光泽度(图3)和粘附性(表5)。

根据对活化后光泽度的监测，从#1到#6的所有配方似乎都提供了足够的锅寿命(> 2 h)。但只有公式3、公式5和公式6在活化后2h仍能保持4B以上的粘附。粘附性能是监测锅寿命的较好选择。

公式3中溶剂EP含量超过7%，VOC含量为150 g/L。本研究使用该公式作为内部“对照”进行比较。根据附着力监测，它具有最长的锅寿命，似乎证明使用溶剂确实可以提高锅的寿命。然而，也发现溶剂并不总是提高性能。例如，与无溶剂的对应物(公式2)相比，公式3显示激活后光泽下降更快(3.5 h)。

另一方面，公式5和公式6的VOC含量均低于50 g/L，符合本研究对锅寿命和VOC的要求。与公式2相比，似乎使用化学计量比HEW:EEW为1.1:1.0时，在透明涂料配方中，通过附着力监测的锅寿命可以略有提高，并且可以实现至少2 h的锅寿命。

对公式#7和#8进行了评估，以确定使用环氧树脂共混物是否也能在保持VOC < 50 g/L的情况下获得令人满意的锅寿命。图4显示了活化后两种配方的光泽度和粘附度。

尽管公式7和公式8显示，根据光泽度监测，锅的使用寿命都远远超过2小时，但只有公式7在活化后2小时仍能保持4B的粘附性。结果表明，通过使用合适的环氧树脂(环氧X和环氧Z)共混，透明涂料配方的锅龄也可以达到至少2小时。

最后，对公式#9和#10进行了评估(图5)，以确定如果在含颜料的公式中评估环氧树脂，是否可以达到可接受的锅寿命。

配方10，由环氧树脂(环氧树脂X和环氧树脂Z)的混合物制成，激活后能够提供3小时的锅寿命，通过附着力和光泽度进行监测。然而，仅以环氧树脂X为基础的公式9未能达到2小时的最低锅寿命。

总之，通过使用环氧X和环氧Z的环氧共混物，可以配制出低voc的透明涂料和着色涂料，锅寿命至少为2小时。