一种低温水性环氧地坪涂料及其制备方法与施工方法与流程

文档序号：17944349发布日期：2019-06-18 23:25阅读：227来源：国知局

本发明涉及水性涂料领域，且特别涉及一种低温水性环氧地坪涂料及其制备方法与施工方法。

背景技术：

目前环氧地坪涂料分为油性环氧地坪和水性环氧地坪涂料。油性环氧地坪涂料是早在二战时候就已经开始在应用。市场使用年限较长，生产工艺相对简单，技术配方通过多年发展也相对成熟稳定，所以生产厂家也较多。市场份额较大。但是油性环氧地坪涂料里面的溶剂原材料为一些有害挥发物，导致其环保性能相对较差。随着近几年国家环保力度的加大，越来越多的厂家也在进行水性环氧地坪涂料的研发和生产。但是水性环氧地坪涂料由于生产相对复杂，研发也相对较短。

现有的环氧地坪涂料无论是油性环氧还是水性环氧，其共同的缺点就是不能在低温下进行施工。一旦施工不是不固化(或者固化不完全)就是因为结冰不能进行施工。这样严重影响环氧地坪涂料在北方冬季的施工问题，或者在低温特殊场所中的使用。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种低温水性环氧地坪涂料，该低温水性环氧地坪涂料配方合理，在0℃以下的条件下施工无结冰现象且产品性能优异。

本发明的第二目的在于提供一种上述低温水性环氧地坪涂料的制备方法，该制备方法简单快速，易操作。

本发明的第三目的在于提供一种上述低温水性环氧地坪涂料的施工方法，以使地坪同时具有较高的耐磨性、抗裂强度和硬度等。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种低温水性环氧地坪涂料，按重量份数计，低温水性环氧地坪涂料的原料包括25～40重量份的水性脂肪族环氧固化剂、6～12重量份的色粉、0.2～1.5重量份的助剂、40～60重量份的填料以及7～9重量份的溶剂。

溶剂包括重量比为1～20：1～45：40～98的甲醇、乙二醇及水。

助剂包括重量比为0.1～0.5：0.1～0.5：0.1～0.5的水性分散剂、水性流平剂及水性消泡剂。

填料包括重量比为25～35：15～25的沉淀硫酸钡及重钙粉。

本发明还提出上述低温水性环氧地坪涂料的制备方法，包括以下步骤：按配比混合水性脂肪族环氧固化剂、填料、助剂、色粉以及溶剂。

可选地，混合时，先将水性脂肪族环氧固化剂及溶剂第一次混合，随后依次与填料、助剂以及色粉进行第二次混合、第三次混合及第四次混合。

可选地，第一次混合于500～700r/min的条件下进行，第二次混合于700～900r/min的条件下进行，第三次混合于1000～1200r/min的条件下进行，第四次混合于1000～1200r/min的条件下进行。

可选地，第三次混合前，助剂于450～550r/min的转速下加入第二次混合后的混合体系中。

可选地，第四次混合前，色粉于700～800r/min的转速下加入第三次混合后的混合体系中。

本发明还提出上述低温水性环氧地坪涂料的施工方法，包括：将低温水性环氧地坪涂料与水泥按重量比为100：1～50混合后涂于地坪。

进一步地，低温水性环氧地坪涂料与水泥的重量比为100：5～25；

更进一步地，低温水性环氧地坪涂料与水泥的重量比为100：10～15。

本申请提供的低温水性环氧地坪涂料及其制备方法与施工方法的有益效果包括：

本申请提供的低温水性环氧地坪涂料配方合理，在0℃以下的条件下施工无结冰现象且产品性能优异。其制备方法简单快速，易操作。将其与水泥配合后施工，能够解决现有涂料在低温环境中反应缓慢，反应不全甚至结冰的问题，使地坪同时具有较高的耐磨性、抗裂强度和硬度等。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的低温水性环氧地坪涂料及其制备方法与施工方法进行具体说明。

目前现有的地坪涂料在低温(0℃及以下)的条件下容易出现不能固化(或固化不完全)以及结冰等问题，导致不能施工，严重限制了地坪涂料的使用范围。

通过发明人长期研究，研发出一种能够在不超过0℃的条件下，尤其是-48.3～0℃条件下顺利施工的低温水性环氧地坪涂料，也即该低温水性环氧地坪涂料在上述低温条件下不但不会出现结冰现象，而且环氧涂料的各项基本性能也基本不会受到影响，能够保持良好的性能。

本申请所提供的低温水性环氧地坪涂料，按重量份数计，其原料包括25～40重量份的水性脂肪族环氧固化剂、6～12重量份的色粉、0.2～1.5重量份的助剂、40～60重量份的填料以及7～9重量份的溶剂。

作为可选地，上述水性脂肪族环氧固化剂的重量份数可以为25、28、30、32、35、38或40，也可以为25～40范围内的其它任一重量份数值。

色粉的重量份数可以为6、8、10或12，也可以为7、9或11，还可以为6～12范围内的其它任一重量份数值。

助剂的重量份数可以为0.2、0.4、0.6、0.8、1、1.2或1.4，也可以为0.5、1或1.5，还可以为0.2～1.5范围内的其它任一重量份数值。

填料的重量份数可以为40、45、50、55或60，还可以为40～60范围内的其它任一重量份数值。

溶剂的重量份数可以为7、7.5、8、8.5或9，还可以为7～9范围内的其它任一重量份数值。

在一些实施方式中，低温水性环氧地坪涂料的原料可以包括30～35重量份的水性脂肪族环氧固化剂、8～10重量份的色粉、0.6～1.2重量份的助剂、45～55重量份的填料以及7.5～8.5重量份的溶剂。

在另一些实施方式中，低温水性环氧地坪涂料的原料可以包括31～33重量份的水性脂肪族环氧固化剂、8.5～9.5重量份的色粉、0.8～1重量份的助剂、48～52重量份的填料以及8～8.2重量份的溶剂。

在一具体的实施方式中，低温水性环氧地坪涂料的原料可以包括32重量份的水性脂肪族环氧固化剂、9重量份的色粉、0.9重量份的助剂、50重量份的填料以及8.1重量份的溶剂。

值得说明的是，在实际配料过程中，水性脂肪族环氧固化剂、色粉、助剂、填料以及溶剂可在各自的用量范围内自由组合。在优选的实施方式中，水性脂肪族环氧固化剂、色粉、助剂、填料以及溶剂的总重量份数优选为100重量份数。

在本申请中，水性脂肪族环氧固化剂由油性脂肪族环氧固化剂经乳化改性成水性而得。其中，油性脂肪族环氧固化剂可包括脂肪族固化剂、脂环氨固化剂或芳香胺固化剂。

作为参考地，上述水性脂肪族环氧固化剂的乳化改性过程例如可以包括：将油性脂肪族环氧固化剂、乳化剂以及乳化助剂共同加入反应装置(如反应釜)中，于55～65℃的条件下乳化分散1～3h(优选2h)。

在一些实施方式中，油性脂肪族环氧固化剂、乳化剂以及乳化助剂的重量比例如可以为90～99：0.5～10：0.1～0.5，优选地，油性脂肪族环氧固化剂、乳化剂以及乳化助剂的重量合计为100。

作为可选地，乳化改性过程中所用的乳化剂例如可以为壬(辛)基酚聚氧乙烯醚，乳化助剂例如可以为疏水二氧化硅或聚乙烯醚。

通过将上述乳化改性后得到的水性脂肪族环氧固化剂作为本申请中低温水性环氧地坪涂料的原料之一，能够使脂肪族固化剂均匀地溶解于含有大部分水的溶剂中，从而使其所含的氨基在后期与环氧树脂含有的羧基充分发生固化交联反应，提高涂料固化后的硬度以及耐磨性能等。对比未经乳化改性的油性脂肪族环氧固化剂，油性脂肪族环氧固化剂水中分散均匀程度较差，不利于施工过程中与环氧树脂发生较为完全及充分的固化交联反应。

值得说明的是，即使为了提高油性脂肪族环氧固化剂在溶剂中的分散程度，将溶剂由水改成油类物质，但目前用于油性环氧地坪涂料的非水溶性的溶剂通常为挥发性有害物质，导致无论是在施工过程中的施工人员还是在后期使用过程中的使用者都会因为吸入挥发性有害物而受到伤害。并且，环氧地坪涂料在施工过程中会发生化学反应，而该化学反应的过程是一种吸热反应，因此在低温条件下，尤其是5℃以下不建议施工的。

鉴于水性脂肪族环氧固化剂即使溶于水中也存在低温下水结冰的问题，发明人将本申请低温水性环氧地坪涂料的原料中的溶剂设置为同时含有甲醇、乙二醇及水。

值得说明的是，通过研究发现，若仅将甲醇作为溶剂，水性脂肪族环氧固化剂在甲醇中会出现分布不均匀甚至分层、凝聚和聚集现象；若仅将乙二醇作为溶剂，水性脂肪族环氧固化剂由于与乙二醇密度相差过大，其分散效果也较差。

通过长期研究，发明人将本申请中低温水性环氧地坪涂料的溶剂设置为包括重量比为1～20：1～45：40～98的甲醇、乙二醇及水。在一些实施方式中，溶剂中含有1～20wt％的甲醇、1～45wt％的乙二醇以及40～98wt％的水。

进一步地，根据不同的使用温度，溶剂中甲醇、乙二醇以及水(如去离子水)的配比不同，具体可参照以下方式：

当低温水性环氧地坪涂料的使用温度为-10～0℃(含0℃，不含-10℃)时，溶剂中甲醇、乙二醇以及水的重量比为1～11：1～7：82～98。

当低温水性环氧地坪涂料的使用温度为-20～-10℃(含-10℃，不含-20℃)时，溶剂中甲醇、乙二醇以及水的重量比为7～15：15～25：60～88。

当低温水性环氧地坪涂料的使用温度为-30～-20℃(含-20℃，不含-30℃)时，溶剂中甲醇、乙二醇以及水的重量比为12～20：20～45：40～78。

当低温水性环氧地坪涂料的使用温度为-48.3～-30℃(含-30℃)时，溶剂中甲醇、乙二醇以及水的重量比为15～20：35～45：40～50。

通过按不同的使用温度条件，将溶剂中所含的甲醇、乙二醇以及水的用量设置为不同的配比，能够有效确保在各个使用温度条件下，材料能够在使用过程中完全不发生结冰现象，同时还能有效溶解色粉、助剂、填料等原料组分，保持环氧地坪涂料良好的各项性能。

值得说明的是，由于低温水性环氧地坪涂料中的所有物质与甲醇、乙二醇和去离子水均不参与反应，甲醇、乙二醇和去离子水最终会当作挥发物挥发到空气中，其在涂料中的主要作用是作为溶剂，增加水性环氧地坪涂料的可操作性，从而既能保证低温下水性环氧地坪涂料不结冰，同时也保证了其性能的稳定。

本申请中，色粉可以使用无机类色粉，也可以使用有机类色粉，具体的可参考本领域常用色粉，在此不做赘述。

本申请中，助剂例如可以包括水性分散剂、水性流平剂和水性消泡剂，上述三者物质的重量比依次可以为0.1～0.5：0.1～0.5：0.1～0.5。

在一些实施方式中，助剂可以包括重量比为0.2～0.4：0.2～0.4：0.2～0.4的水性分散剂、水性流平剂及水性消泡剂。在一些优选的实施方式中，助剂可以包括重量比为0.3：0.3：0.3的水性分散剂、水性流平剂及水性消泡剂。

作为参考地，上述水性分散剂例如可以包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、聚丙烯酰胺和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；水性流平剂例如可以包括改性聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基苯基硅氧烷等；水性消泡剂例如可以包括聚醚类和/或有机硅类等。

本申请中，填料例如可以包括沉淀硫酸钡以及重钙粉，上述二者的重量比依次可以为25～35：15～25。

在一些实施方式中，填料可以包括重量比为28～32：17～23的沉淀硫酸钡及重钙粉。在一些优选的实施方式中，填料可以包括重量比为30：20的沉淀硫酸钡及重钙粉。

进一步地，本申请所提供的低温水性环氧地坪涂料的原料还可包括环氧树脂，环氧树脂与水性脂肪族环氧固化剂的重量比例如可以为3～5：20。较佳地，环氧树脂在施工时再加入。

承上，本申请提供的低温水性环氧地坪涂料一方面能够解决现有水性地坪涂料在低温条件下运输或使用过程中材料结冰的难题，另一方面还能通过溶剂中甲醇、乙二醇和水的配比确保低温水性环氧地坪涂料在其材料不结冰的基础上，整个涂料的性能不受影响。

此外，本申请还提供了一种上述低温水性环氧地坪涂料的制备方法，其可包括以下步骤：按配比混合水性脂肪族环氧固化剂、填料、助剂、色粉以及溶剂。

在一些优选地实施方式中，混合时，可以是先将水性脂肪族环氧固化剂及溶剂第一次混合，随后依次与填料、助剂以及色粉进行第二次混合、第三次混合及第四次混合。

在一些实施方式中，第一次混合可以于500～700r/min的条件下进行，第二次混合可以于700～900r/min的条件下进行，第三次混合可以于1000～1200r/min的条件下进行，第四次混合可以于1000～1200r/min的条件下进行。

在一些优选的实施方式中，第三次混合前，助剂于450～550r/min的转速下加入第二次混合后的混合体系中；第四次混合前，色粉于700～800r/min的转速下加入第三次混合后的混合体系中。

较佳地，填料和助剂在混合之前还可进行研磨，例如可以但不仅限于研磨至600～800目。

上述优选的制备方法能够使水性脂肪族环氧固化剂、色粉、助剂、填料均匀分散于溶剂中，提高涂料的整体性能。

上述低温水性环氧地坪涂料可在不超过0℃(例如0～-48.3℃)的条件下施工，上述低温水性环氧地坪涂料的应用一方面弥补了现有地坪涂料无法在低温下使用的空白，另一方面还能确保在低温使用过程中涂料依然保持良好的性能。值得说明的是，本申请所提供的低温水性环氧地坪涂料并不限于在不超过0℃的条件下使用，还可以在0℃以及0℃以上的条件下使用。

此外，本申请还提供了一种上述低温水性环氧地坪涂料的施工方法，例如可以包括以下步骤：将低温水性环氧地坪涂料与水泥按重量比为100：1～50混合后涂于地坪。作为可选地，低温水性环氧地坪涂料与水泥的重量比例如可以为100：1、100：10、100：20、100：30、100：40或100：50，亦例如100：5、100：15、100：25、100：35或100：45等，还可以为100：1～50范围内的任一重量比。

在一些实施方式中，低温水性环氧地坪涂料与水泥的重量比为100：5～25。在一些更优地实施方式中，低温水性环氧地坪涂料与水泥的重量比为100：10～15。

在上述优选的实施方式中，水泥的添加量仅为低温水性环氧地坪涂料重量的5～25％，该技术与现有的水泥基自流平有本质上的不同。现有技术中水泥基自流平的主材是水泥，其占到整个材料的50％以上，其次它的反应机理只有水泥的水化反应。

而本申请提供的配料技术主材为低温水性环氧地坪涂料，水泥仅占整个体系(半成品)的不超过50％，因此，水泥在本申请中仅作为辅料进行配料。并且，水泥的水化反应仅仅是水性环氧地坪涂料施工过程中所涉及的反应中的一项，整个施工过程中还涉及有机物之间的铰链反应。由于上述水泥与水的反应为放热反应，而低温水性环氧地坪涂料内环氧树脂与水性脂肪族环氧固化剂之间的反应为吸热反应，二者之间正好相辅相成。

因此，在本申请提供的水性环氧地坪涂料施工的过程中按上述配比加入作为辅料的水泥，使得成品地坪里既有有机树脂的反应又有无机水泥的反应，兼具有机树脂的良好的韧性和水泥的良好的纲性，从而使得地面的地坪质量大幅度提升，大幅度增加地坪的使用年限。

值得说明的是，本申请中，低温水性环氧地坪涂料所含的环氧树脂与水性脂肪族环氧固化剂能够发生固化交联反应，该反应过程为吸热过程，一方面能够吸收水泥与溶剂中所含水发生水化反应所放出的部分热，以弥补水性环氧地坪涂料在低温施工过程中因为没有足够的热源而导致环氧树脂与树脂固化剂的化学反应不完全。另一方面，由于现有普遍的环氧地坪是单一的树脂与固化剂之间的反应，并且反应过程中只有有机物的反应和产生，加入水泥后，不仅充分发挥了水泥的硬度，还使得地坪既有有机特性(韧性)又有水泥无机特性(硬度)，从而提升了整体地面地坪的品质。

作为可选地，低温水性环氧地坪涂料与水泥可以于500～800r/min的条件下混合1.5～2.5min，然后可采用刮涂或滚涂的方式涂于地坪。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，按重量份数计，其原料含有25重量份的水性脂肪族环氧固化剂、6重量份的色粉、1.5重量份的助剂、60重量份的填料以及7重量份的溶剂。

其中，水性脂肪族环氧固化剂由油性脂肪族固化剂与壬基酚聚氧乙烯醚以及疏水二氧化硅以重量比为90：9.9：0.1在反应釜中，于55℃的条件下分散3h而得。

助剂含有重量比为0.1：0.5：0.1的三乙基己基磷酸、改性聚二甲基硅氧烷及聚醚类物质。

填料含有重量比为25：15的沉淀硫酸钡以及重钙粉。

溶剂含有重量比为1：1：98甲醇、乙二醇以及水。

实施例2

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，其与实施例1的区别仅在于：按重量份数计，其原料含有40重量份的水性脂肪族环氧固化剂、12重量份的色粉、0.2重量份的助剂、40重量份的填料以及9重量份的溶剂。

实施例3

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，其与实施例1的区别仅在于：按重量份数计，其原料含有35重量份的水性脂肪族环氧固化剂、10重量份的色粉、1.2重量份的助剂、45重量份的填料以及8.5重量份的溶剂。

实施例4

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，其与实施例1的区别仅在于：按重量份数计，其原料含有30重量份的水性脂肪族环氧固化剂、8重量份的色粉、0.6重量份的助剂、55重量份的填料以及7.5重量份的溶剂。

实施例5

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，其与实施例1的区别仅在于：按重量份数计，其原料含有32重量份的水性脂肪族环氧固化剂、9重量份的色粉、0.9重量份的助剂、50重量份的填料以及8.1重量份的溶剂。

实施例6

本实施例提供一种适于在-10～0℃温度下使用(包括运输)的低温水性环氧地坪涂料，该涂料中溶剂含有重量比为11：7：82甲醇、乙二醇以及水。