本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种高强耐磨水性环氧地坪漆及其制备方法。
背景技术：
地坪漆最早是由德国于1934年发明的，主要由油料、树料、颜色、溶剂等多种不同物质经混合、溶解、分散等许多道生产工艺制造而成，可分为装饰性地坪漆、重防腐地坪漆、耐重载地坪漆等，其具有亮丽、真实、美观、耐磨、防水、防腐等特点。水性环氧地坪漆以其附着力高、耐腐蚀性、电气绝缘性能优异，以水作为分散介质，气味小，符合环保要求，此外，水性环氧地坪漆固化后涂膜中会有少量的水分存在，可以避免溶剂型地坪涂料固化太致密导致混凝土内的水汽上升导致的鼓泡，变形以及剥离等缺陷。
在发达国家，水性环氧地坪漆的用量已超过溶剂型环氧地坪漆。但我国水性环氧地坪产品的推广和应用还不是很充分，市场占有率不高，原因主要是国内在水性环氧地坪漆产品研发、质量提升等方面的投入太少，使得产品本省的性能不足，例如强度较差且耐磨性能不好，同时水性环氧地坪漆产品的价格普遍偏高，导致水性环氧地坪漆的竞争优势不明显。因此，开发具有高强度和耐磨性好，价格适中的水性环氧地坪漆尤其必要。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高强耐磨水性环氧地坪漆及其制备方法。所述水性环氧地坪漆具有较好的耐冲击性和耐磨性，且不会明显提高生产成本，所述制备方法简单实用，易于操作，具有很高的经济和实用价值。
本发明所述的高强耐磨水性环氧地坪漆，所述水性环氧地坪漆由a组分和b组分组成；
其中，以重量份计，所述a组分的制备原料包括：水性环氧树脂30～50份和水10～30份；
以重量份计，所述b组分的制备原料包括：水性环氧固化剂20～50份、水10～30份、填料10～60份、润湿剂2～6份、消泡剂0.2～0.4份、硫酸钙晶须5～15份、硅藻土1～5份以及纳米纤维素0.5～2份。
上述配方中，所涉及到基本原料和添加剂，如湿润剂、消泡剂、填料等，可以选择本领域在制备水性环氧地坪漆中已知常用的种类，但为了实现各组分间更好的配合/协同效果，本发明对配方中各个组分作出了如下优选限定：
优选地，所述水性环氧树脂为双酚a型环氧树脂，所述双酚a型环氧树脂树脂选自e44型(购自山东德源环氧科技有限公司)、gem02或gem03(购自上海绿嘉水性涂料有限公司)中的一种或多种。
优选地，所述水性环氧固化剂选自gca02(购自上海绿嘉水性涂料有限公司)或sunmidewh-900；sunmidewh-900是低粘度，高分子量的改性聚胺系水性环氧固化剂，具有乳化各种环氧树脂的功能。在低温，高潮湿条件下与固体环氧树脂配合，具备很好的附着性。
适量的加入填料不仅能降低水性环氧地坪漆的成本，缩短涂膜表干时间，还可以提高涂膜的机械强度，耐磨性，光泽和遮盖力，减少固化时的体积收缩，并赋予其良好的贮存稳定性，但过量加入则会增加水性涂料的粘度，导致涂料的流平性变差，施工困难，涂膜的表面效果变差。优选地，所述填料为滑石粉、硫酸钡、高岭土、石英砂、绢云母、硅酸铝、碳酸钙、硅灰石中的一种或几种；其中，高岭土可提高硬度，滑石粉可提高涂料的悬浮性、减少裂缝和空隙，石英砂和硫酸钡能够增加地坪的耐磨性能和硬度，绢云母可以提高地坪的耐候性、降低渗透性、提高耐化学品能力，可根据需要，选择适合的配合和用量。
分散剂是一种填料稳定剂，能够吸附在填料粒子表面使填料粒子之间产生排斥力，通过静电排斥或者空间位阻使得填料粒子稳定，避免填料由于絮凝作用聚集成团，使得填料体系保持稳定；因此，为了避免填料的聚集造成漆膜发花，涂膜鼓泡，还可以在b组分中加入适量的分散剂来增加填料的均匀稳定性；优选地，所述b组分还包括分散剂0.1～0.7份；更优选地，所述分散剂为聚羧酸铵盐型分散剂，在本发明的优选例中，选用圣偌普科公司的sn-5029作为分散剂。
优选地，所述消泡剂选自醚类，长链醇类，脂肪酸酰胺类，磷酸酯类和有机硅类；在本发明的优选实施例中，所述消泡剂为圣偌普科公司的sn-defoamer318或sn-defoamer319，该种消泡剂能够快速消泡且持续性抑泡效果好，形成的涂膜表面光滑无针孔。
由于水的表面张力较高，对底材的润湿性较差，特别是有油脂残余的表面更难以润湿，应当加入润湿剂来提高漆与底材的亲和性；在本发明的优选实施例中，所述润湿剂为德国毕克的byk-346、byk-333的润湿剂。
优选地，所述硫酸钙晶须的平均长径比为30～50，直径为1～4μm；购自佛山市优合化工科技有限公司。硫酸钙晶须是一种以单晶形式生长的新型针状、具有均匀横截面、完整外形、内部结构完善的纤维亚纳米材料。集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体，添加到水性环氧地坪漆中能起到增强、增韧、增稠、耐热、耐磨、耐油等作用，而且成本较低。
优选地，所述硅藻土的细度为200～300目，硅藻土是常见的涂料添加剂，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。由于它具有较大的孔体积，能使涂膜缩短干燥时间。还可减少树脂的用量，降低成本。
优选地，所述纳米纤维素选自纳米纤丝纤维素(nfc)、纳米微晶纤维素(cnc)、阴离子纳米纤丝纤维素(nfc)中的一种或者几种；更优选地，所述纳米纤维素为纳米纤丝纤维素。在水性环氧地坪漆中添加纳米纤维素能够增加产品的强度，由于其表面大量暴露出的羟基，产生较强的亲水性，因此还有一定的增稠和分散作用，还能够增加产品的耐低温性能。
本发明还提供水性环氧地坪漆的制备方法，包括以下步骤：
a组分制造方法为：将水性环氧树脂30～50份与水10～30混合，在300～500rpm下搅拌混合5～10min，包装；
b组分制造方法为：向填料10～60份、硫酸钙晶须5～15份、硅藻土1～5份以及纳米纤维素0.5～2份进行初步混合后加入水10～30份，在1000～1800rpm搅拌15～25min后降速至500～800rpm，加入水性环氧固化剂20～50份，润湿剂2～6份和消泡剂0.2～0.4份继续搅拌5～10min，包装。
在使用时，将a组分和b组分进行混合，所述a组分和b组分的质量之比为1:(2.5～4)。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)配方设计合理，各项指标均符合环氧地坪涂料的国家标准；另外，申请人发现，通过添加适量的硫酸钙晶须、硅藻土以及纳米纤维素能够显著提高产品的耐磨性能和耐冲击性能，且产品原材料价廉制备成本较低。
(2)由于采用双水性组分，具有环保安全、节约能源的特点。
(3)通过改进配方，调节各组分之间的比例，得到的水性漆涂装后干燥时间短、硬化速度快。
具体实施方式
本发明公开了一种高强耐磨水性环氧地坪漆及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
若未特别说明，在本发明所涉及的原辅料均为普通市售品，可通过市场购买获得。
以上实施案例是对本发明进行具体描述的举例说明，本发明所属的技术人员可以对各种具体案例进行修改或补充。
实施例1
1)水性环氧地坪漆配方(以重量份计)：
a组分：双酚a型环氧树脂(gem02型)40份和水20份；
b组分：水性环氧固化剂(gca02型)35份、水20份、填料(滑石粉)35份、润湿剂(byk-346)4份、分散剂(sn-5029)0.4份、消泡剂(sn-defoamer319)0.3份、硫酸钙晶须10份、硅藻土3.5份以及纳米纤丝纤维素1.0份。
2)制备方法，包括以下步骤：
a组分制造方法为：在配料罐中加入配方量的环氧树脂和水，将搅拌机的转速调节至300～500rpm，搅拌混合5～10min，包装；
b组分制造方法为：在配料罐中加入配方量的填料、分散剂、硫酸钙晶须、硅藻土以及纳米纤丝纤维素，缓慢搅拌下加入水，水加入完毕后，开启搅拌速度至1000～1800rpm，搅拌15～25min后降速至500～800rpm，加入水性环氧固化剂和其余添加剂继续搅拌5～10min，包装。
实施例2
1)水性环氧地坪漆配方(以重量份计)：
a组分：双酚a型环氧树脂(gem02型)30份和水10份；
b组分：水性环氧固化剂(sunmidewh-900)20份、水20份、填料(石英砂)10份、润湿剂(byk-333)2份、分散剂(sn-5029)0.2份、消泡剂(sn-defoamer318)0.2份，硫酸钙晶须5份、硅藻土1份以及纳米微晶纤维素0.5份。
2)制备方法同实施例1。
实施例3
1)水性环氧地坪漆配方(以重量份计)：
a组分：双酚a型环氧树脂(gem02型)50份和水30份；
b组分：水性环氧固化剂(sunmidewh-900)50份、水30份、填料(滑石粉)60份、润湿剂(byk-333)6份、分散剂(sn-5029)0.4份、消泡剂(sn-defoamer318)0.4份，硫酸钙晶须15份、硅藻土5份以及纳米纤维素2份。
2)制备方法同实施例1。
实施例4
1)水性环氧地坪漆配方(以重量份计)：
a组分：双酚a型环氧树脂(gem02型)40份和水27份；
b组分：水性环氧固化剂(gca02型)48份、水18份、填料(高岭土)50份、润湿剂(byk-346)4.5份、分散剂(sn-5029)0.4份、消泡剂(sn-defoamer319)0.25份，硫酸钙晶须13份、硅藻土4份以及纳米微晶纤维素1.6份。
2)制备方法同实施例1。
实施例5
1)水性环氧地坪漆配方(以重量份计)：
a组分：双酚a型环氧树脂(gem02型)35份和水25份；
b组分：水性环氧固化剂(gca02型)50份、水15份、填料(滑石粉)35份、润湿剂(byk-346)5份、分散剂(sn-5029)0.6份、消泡剂(sn-defoamer319)0.35份，硫酸钙晶须7份、硅藻土2份以及纳米纤维素1.2份。
2)制备方法同实施例1。
实施例6
将实施例1的双组份环氧地坪漆按照a组分与b组分1:3的质量之比进行混合，然后按照gb/t22374-2008进行检验，同时检测的还有对比例1-2，对比例1(a组分与b组分＝1:3)的配方中，不添加硅藻土和纳米纤维素，其余配方及制备方法同实施例1；对比例2(a组分与b组分＝1:3)的配方中，不添加硫酸钙晶须，其余配方及制备方法同实施例1，结果如下表1所示：
表1
通过表1可知，本发明提供的水性环氧地坪漆所进行的测试项目均符合国家标准，与对比例1-2相比，在耐磨性、耐冲击性方面具有显著的提高。