防泛白环氧地坪面漆固化剂及其制备方法与流程

本发明涉及有机高分子化合物技术领域，特别是一种防泛白环氧地坪面漆固化剂及其制备方法。

背景技术：

环氧地坪是一种高强度、耐磨损、美观的地板，具有无接缝、质地坚实、防腐、易于保养及维护费用低等优点，广泛应用于车间、仓库、通道、低下停车场等区域。

在环氧地坪的施工工艺中，上环氧树脂面漆(又称环氧地坪面涂料)是非常重要的一个环节，环氧树脂面漆的选择会在很大程度上影响环氧地坪的各项性能指标。

现有的环氧树脂面漆主要由主剂(又称基材)和固化剂配比制备而成，主剂均选用环氧树脂，固化剂主要分为多元胺、多元胺—环氧树脂加成物、低分子量聚酰胺树脂及酚醛胺这四大类。在大多数情况下，固化剂能起到较好的固化主剂，使环氧树脂面漆呈现出符合要求的性能的功效。

现有的固化剂存在的不足之处是：在高湿度环境下(例如梅雨季节)，上环氧树脂面漆后的涂层表面会出现泛白、光泽度下降的现象，与此同时，涂层的复涂性、抗污性、耐腐蚀性、强度和耐磨损性能均有大幅下降。

这是由于现有的四大类固化剂都含有端氨基(又称伯氨基)所致。当环氧树脂面漆涂于环氧地坪表面形成涂层后，涂层中的溶剂挥发使得涂层温度迅速下降，这样，高湿度空气中的水汽就会结露到涂层表面形成液体水膜，水膜可溶解空气中的co2形成h2co3，h2co3与固化剂中的端氨基发生化学反应，生成较稳定的氨基甲酸酯。一方面，氨基甲酸酯是一种亲水性盐，会导致水在涂层中的溶解度和渗透性增加，使涂层发生软化，涂层的复涂性、抗污性(即疏水性和疏油性)、耐腐蚀性(抗化学品性能)也随之下降。另一方面，固化剂中起到交联固化作用的端氨基参与化学反应生成了氨基甲酸酯，使交联密度下降，涂层的强度和耐磨损性也随之下降。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种防泛白环氧地坪面漆固化剂及其制备方法，它解决了现有的环氧地坪面涂料应用于高湿度环境下的环氧地坪施工时，所形成涂层的复涂性、抗污性、耐腐蚀性、强度和耐磨损性能均无法满足使用要求的问题。

本发明的技术方案是：防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂45-55份；正丁醇22.5-27.5份；二甲苯22.5-27.5份；乙二胺11.7-14.3份；环己酮45-55份。

本发明进一步的技术方案是：环氧树脂为e-44环氧树脂或e-51环氧树脂或e-54环氧树脂。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺14.3份；环己酮55份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺11.7份；环己酮45份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺11.7份；环己酮55份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺14.3份；环己酮45份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺14.3份；环己酮45份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺11.7份；环己酮55份。

本发明再进一步的技术方案是：其所含组份及重量配比为：环氧树脂50份；正丁醇25份；二甲苯25份；乙二胺13份；环己酮50份。

本发明的技术方案是：防泛白环氧地坪面漆固化剂的制备方法如下：

s01，配置混合溶剂：按重量配比取22.5-27.5份的正丁醇和22.5-27.5份的二甲苯，投入反应釜内充分混合；

s02，添加环氧树脂：按重量配比取45-55份的环氧树脂，在48-72s内连续均匀的加入反应釜中，并不断搅拌，使其充分溶解于混合溶剂中；待环氧树脂完全溶解后，密封反应釜，进行20-40h的陈化，使环氧树脂与混合溶剂形成的混合物形成均一体系；

s03，添加乙二胺：按重量配比取11.7-14.3份的乙二胺，在8-12s内连续均匀的加入反应釜中，并不断搅拌，使之与上一步骤形成的混合物充分混合，发生化学反应；此过程中，反应釜内的温度会逐渐升高，当反应釜内的溶液温度达到100℃±1℃时，开启反应釜内的水浴急冷却系统，将反应温度控制在85-105℃之间；

s04，添加环己酮：上一步骤反应结束后，静置4-6h，并确认反应釜内的溶液温度降至室温后，按重量配比取45-55份环己酮加入反应釜，并充分搅拌，使之与上一步骤形成的混合物充分混合，发生化学反应；

s05，获得成品：上一步骤反应结束后，静置1.8-2.2h，即得到防泛白环氧地坪固化剂。

本发明进一步的技术方案是：s03步骤中，当反应前段，单位时间内反应的产热量大于单位时间内溶液的散热量时，通过水浴急冷却系统控制反应温度；当反应后段，单位时间内反应的产热量小于或等于单位时间内溶液的散热量时，关闭水浴急冷却系统。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的固化剂可在高湿度环境下固化环氧地坪面漆，获得高光亮、色泽一致的涂层，涂层的抗污性(即疏水性和疏油性)、耐腐蚀性(抗化学品性能)、强度和耐磨性能均不低于正常湿度条件下获得的涂层。

2、本发明中的环己酮在浓度较高时，环己酮可与多元胺-环氧树脂加成物中的非封闭端氨基发生反应，生成含有封闭端氨基的酮亚胺，实现保护端氨基的作用，避免了非封闭端氨基与h2co3反应，生成损害涂层的氨基甲酸酯。本发明配方中的环己酮在浓度较低时，酮亚胺可与水发生反应，释放一定量的环己酮和非封闭端氨基，即有利于提高固化剂的交联效果，又有利于提高涂料的流平性和涂层表面的光泽度，还起到迅速消耗掉涂层表面的水膜，避免水膜吸收空气中的co3生成h2co3，进而避免了非封闭端氨基与h2co3反应，生成损害涂层的氨基甲酸酯。

3、本发明的配方中不含游离的、挥发性的多元胺，使用本发明配置的环氧地坪涂料不会带入游离的、挥发性的多元胺，进而不会给使用涂料的施工人员带去多元胺毒害。

4、本发明固化剂或现有固化剂配置出的涂料都需要即配即用，不能长期存放，否则涂料中的固化剂会逐渐将主料固化，使涂料无法使用。但使用本发明固化剂配置出的涂料允许放置的时间远长于使用现有固化剂配置出的涂料允许放置的时间。具体表现为，使用涂料涂刷施工时，在施工速度(单位时间内消耗涂料的速度)一定的前提下，使用本发明固化剂允许配置的一次施工最大涂料量是使用现有固化剂允许配置的一次施工最大涂料量的5-7倍，也就是说，可一次配置出较多量的涂料，无需频繁多次的配置少量涂料，极大的降低了配料工人的工作量。其原理是，本发明固化剂配置出的涂料中存在可逆反应，用于交联的端氨基首先通过正向反应被固化和封闭在酮亚胺中，然后随着环己酮的逐渐的挥发，端氨基再通过逆向反应逐渐的释放出来，逐渐的固化涂料中的主剂，整个固化过程较为缓慢，留给操作工人涂刷施工的时间相对较长，故一次施工允许配置涂料的量相对较多；而现有固化剂配置出的涂料中的端氨基都是非封闭的端氨基，所有非封闭的端氨基会直接与涂料中的主剂反应，迅速的固化涂料中的主剂，整个固化过程较为快速，留给操作工人涂刷施工的时间相对较短，故一次施工允许配置涂料的量相对较少。

5、本发明的固化剂配置出的涂料，用于交联的端氨基是均匀缓慢的释放出来，能有效发挥端氨基的交联作用，提高了端氨基的交联率，延长了涂料的分子链，进而提高了涂层的抗污性(即疏水性和疏油性)、耐腐蚀性(抗化学品性能)、强度和耐磨性能。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明中环己酮的化学反应式。

具体实施方式

实施例1：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂50份；正丁醇25份；二甲苯25份；乙二胺13份；环己酮50份。

其中，环氧树脂为e-44环氧树脂；乙二胺采用分析纯度的乙二胺；正丁醇采用工业级无水正丁醇；二甲苯和环己酮均采用工业级。

各成份在配方中的作用如下：

环氧树脂：合成固化剂的底物；

正丁醇：用于与二甲苯混配成环氧树脂的溶剂；

二甲苯：用于与正丁醇混配成环氧树脂的溶剂；

乙二胺：用于与环氧树脂反应生成多元胺-环氧树脂加成物；

环己酮：环己酮可与端氨基(端氨基是多元胺-环氧树脂加成物分子结构中的一部分，为非封闭的端氨基)发生可逆反应，生成酮亚胺(全称为酮亚胺-多元胺-环氧树脂)，其化学反应式如图1所示。该反应为可逆反应，在酮亚胺浓度高于环己酮时，反应方向为逆向(酮亚胺+水→端氨基+环己酮)，在酮亚胺浓度低于环己酮时，反应方向为正向(端氨基+环己酮→酮亚胺+水)。其中，正向反应的产物酮亚胺中含有封闭的端氨基，从而起到保护(固化)端氨基的作用。逆向反应的产物端氨基为游离的端氨基，具有非常高的固化活性，可加强交联密度，提高固化剂的固化效果。

上述的防泛白环氧地坪面漆固化剂的制备方法如下：

s01，配置混合溶剂：按重量配比取22.5-27.5份的正丁醇和22.5-27.5份的二甲苯，投入反应釜内充分混合。

s02，添加环氧树脂：按重量配比取45-55份的环氧树脂，在48-72s内连续均匀的加入反应釜中，并不断搅拌，使其充分溶解于混合溶剂中；待环氧树脂完全溶解后，密封反应釜，进行20-40h的陈化，使环氧树脂与混合溶剂形成的混合物形成均一体系。

s03，添加乙二胺：按重量配比取11.7-14.3份的乙二胺，在8-12s内连续均匀的加入反应釜中，并不断搅拌，使之与上一步骤形成的混合物充分混合，发生化学反应；此过程中，反应釜内的温度会逐渐升高，当反应釜内的溶液温度达到100℃±1℃时，开启反应釜内的水浴急冷却系统，将反应温度控制在85-105℃之间。

本步骤中，在反应前段，即单位时间内反应的产热量大于单位时间内溶液的散热量时，通过水浴急冷却系统控制反应温度；在反应后段，即单位时间内反应的产热量小于或等于单位时间内溶液的散热量时，关闭水浴急冷却系统。

s04，添加环己酮：上一步骤反应结束后，静置4-6h，并确认反应釜内的溶液温度降至室温后，按重量配比取45-55份环己酮加入反应釜，并充分搅拌，使之与上一步骤形成的混合物充分混合，发生化学反应。

s05，获得成品：上一步骤反应结束后，静置1.8-2.2h，即得到防泛白环氧地坪固化剂。

实施例2：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺14.3份；环己酮55份。

实施例3：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺11.7份；环己酮45份。

实施例4：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺11.7份；环己酮55份。

实施例5：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺14.3份；环己酮45份。

实施例6：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂55份；正丁醇27.5份；二甲苯27.5份；乙二胺14.3份；环己酮45份。

实施例7：

防泛白环氧地坪面漆固化剂，其所含组份及重量配比为：环氧树脂45份；正丁醇22.5份；二甲苯22.5份；乙二胺11.7份；环己酮55份。

简述本发明可适用于高湿度环境下的原理：在环氧树脂面漆涂层固化时，涂层中的溶剂挥发吸热，使涂层温度低于环境温度，在高湿度环境下，涂层表面便会因温度差而结露(即凝结一层水膜)，当涂层中的溶剂挥发完全后，涂层温度逐渐恢复到与环境温度一致，涂层上停止结露，涂层上已有的水膜快速消耗和蒸发，使涂层表面变为干燥状态。

在上述的过程中，首先，涂层中的环己酮浓度高，故正向反应启动：端氨基+环己酮→酮亚胺+水。正向反应将非封闭的端氨基固化和封闭在酮亚胺中，从而避免非封闭的端氨基与h2co3反应，生成损害涂层的氨基甲酸酯。然后，随着涂层中的环己酮不断挥发(环己酮是一种易挥发物质)，使环己酮的浓度不断降低，故逆向反应启动：酮亚胺+水→端氨基+环己酮。一方面，逆向反应可迅速消耗掉涂层表面的水膜，使涂层表面保持干燥，涂层表面在干燥状态下无法形成h2co3，端氨基也就无法与h2co3发生反应，生成损害涂层的氨基甲酸酯；另一方面，逆向反应释放出一定量的非封闭的端氨基，提高了固化剂的交联效果；再一方面，逆向反应释放出一定量的环己酮可提高涂料的流平性和涂层表面的光泽度。

对比试验1：

实验条件：2009年5月2日，阴雨天气，室温20℃，空气湿度85%。

实验场所：亚新科南岳(衡阳)有限公司白沙洲新车间。

实验材料：实验组：h80-05型绿色环氧地坪面主剂、x-3型稀释剂(正丁醇：二甲苯：环己酮=10：10：3)、防泛白环氧地坪固化剂。对照组：h80-05型绿色环氧地坪面主剂、x-3型稀释剂(正丁醇：二甲苯：环己酮=10：10：3)、h-2型普通多元胺-环氧树脂加成物固化剂。实验组共21组，第1-7组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-44环氧树脂，第8-14组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-51环氧树脂，第15-21组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-54环氧树脂。

实验过程：在车间通道上划分出22块试验区，分别命名为1区、2区、3区……22区。将实验组和对照组的主剂、稀释剂、固化剂均按照6：1：3的重量配比形成22组环氧地坪面漆，陈化0.5h后，分别涂在22块试验区上。第1-21组实验组分别涂在1-21区，对照组涂在22区。

实验结果：涂刷3min后：1-22区的涂层表面均形成一层1-3mm厚的水膜。涂刷24h后：实验组1-21区的涂层表面均光亮如镜，色泽一致，无泛白区域，手摸涂层表面不粘手。对照组22区的涂层表面出现大片无法被擦除的泛白区域，手摸涂层表面粘手。

对比试验2：

实验条件：2010年1月10日，晴天，室温2-8℃，空气湿度20%。

实验场所：亚新科南岳(衡阳)有限公司白沙洲新车间。

实验材料：实验组：h80-05型绿色环氧地坪面主剂、x-3型稀释剂(正丁醇：二甲苯：环己酮=10：10：3)、防泛白环氧地坪固化剂。对照组：h80-05型绿色环氧地坪面主剂、x-3型稀释剂(正丁醇：二甲苯：环己酮=10：10：3)、h-2型普通多元胺-环氧树脂加成物固化剂。实验组共21组，第1-7组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-44环氧树脂，第8-14组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-51环氧树脂，第15-21组分别对应实施例1-7中的防泛白环氧地坪固化剂，环氧树脂选用e-54环氧树脂。

实验过程：在车间通道上划分出22块试验区，分别命名为1区、2区、3区……22区。将实验组和对照组的主剂、稀释剂、固化剂均按照10：2：5的重量配比形成22组环氧地坪面漆，陈化1h后，分别涂在22块试验区上。第1-21组实验组分别涂在1-21区，对照组涂在22区。

实验结果：涂刷24h后：实验组1-21区的涂层表面均光亮如镜，色泽一致，无泛白区域，手摸涂层表面不粘手。对照组22区的外观与实验组1-21区基本一致，手摸涂层表面不粘手。