本发明属于涂料领域，尤其涉及一种水性环氧地坪涂料及其制备方法。
背景技术：
水性环氧地坪涂料作为一种以水为分散介质的高分子材料，不仅可以继承传统溶剂型环氧地坪的高粘结强度、良好耐腐蚀性、耐磨损等优异性能，更具有在高湿度下施工的良好性能，同时还具有无毒、无异味、无污染等环境友好优势，可以满足环保要求的低挥发性。近年来，随着人们环保意识的增强，对生存环境的越发重视，水性环氧得到了极大的关注，并逐步取代传统溶剂型环氧材料，被广泛用在地坪涂料涂饰、防护涂料等工业及生活领域。然而，在实际应用中发现，现有水性环氧地坪的漆膜热稳定性和耐磨性较差，且其适用期较短，耐候性差，不适用于户外地坪，限制了水性环氧地坪涂料的广泛应用。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种水性环氧地坪涂料，另一目的在于提供一种水性环氧地坪涂料的制备方法，旨在解决现有水性环氧地坪漆膜的热稳定性和耐磨性较差，不耐候，且适用期较短的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水性环氧地坪涂料，由第一组分和第二组分组成，所述第二组分包括水性丙烯酸环氧杂化乳液；
以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述第一组分包括以下重量份组分：
所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂中，所述纳米无机材料包括纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
本发明提供的水性环氧地坪涂料，为双组份水性环氧地坪涂料，将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂与水性丙烯酸环氧杂化乳液复配，使得所述水性环氧地坪涂料兼具纳米无机材料和水性丙烯酸的特性，具有良好的热稳定性、耐磨性、耐候性、较快的干燥速度和较长适用期。进一步的，纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、水性丙烯酸环氧杂化乳液与其他助剂协同使用，赋予了所述水性环氧地坪涂料高稳定性和高分散性，便于储存和施工操作，成膜后漆膜丰满度高，耐腐蚀，耐油，耐酸碱，综合性能较优，适于大面积的推广使用。
相应的，一种上述水性环氧地坪涂料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水进行第一混料处理，得到第一混合物；
将颜料、填充剂和所述第一混合物进行第二混料处理，得到第二混合物；
将增稠剂、流平剂和所述第二混合物进行第三混料处理，得到第三混合物；
将消泡剂、防霉剂、杀菌剂和所述第三混合物进行第四混料处理，获得第一组分；
将所述第一组分与第二组分进行混合，获得所述水性环氧地坪涂料。
本发明提供的上述水性环氧地坪涂料的制备方法，操作简便，易于规模化制备。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例说明书中所提到的各组分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书组合物各组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的重量单位。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，以便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
一种水性环氧地坪涂料，由第一组分和第二组分组成，所述第二组分包括水性丙烯酸环氧杂化乳液；
以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述第一组分包括以下重量份组分：
所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂中，所述纳米无机材料包括纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。
本发明实施例提供的水性环氧地坪涂料，为双组份水性环氧地坪涂料，将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂与水性丙烯酸环氧杂化乳液复配，使得所述水性环氧地坪涂料兼具纳米无机材料和水性丙烯酸的特性，具有良好的热稳定性、耐磨性、耐候性、较快的干燥速度和较长适用期。进一步的，纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、水性丙烯酸环氧杂化乳液与其他助剂协同使用，赋予了所述水性环氧地坪涂料高稳定性和高分散性，便于储存和施工操作，成膜后漆膜丰满度高，耐腐蚀，耐油，耐酸碱，综合性能较优。
具体地，所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂中，所述纳米无机材料包括纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。由此，在水性环氧地坪涂料中引入了纳米二氧化硅、纳米二氧化钛的特性，使得所述水性环氧地坪涂料具有良好的热稳定性和耐磨性。
作为一种实施方式，所述纳米无机材料为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的混合物，且所述纳米二氧化硅和所述纳米二氧化钛的重量比为1:(8-12)，以确保纳米二氧化钛与环氧固化剂交联成立体网状结构并增加齐默东硬度、柔韧性，同时能在空隙中最大填充纳米二氧化钛，提升漆膜耐水、耐热以及力学性能。在一些实施例中，所述纳米无机材料为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的混合物，且所述纳米二氧化硅和所述纳米二氧化钛的重量比为1:10。在另一些实施例中，所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂主要由纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、三乙烯四胺、聚丙二醇二缩水甘油醚和环氧树脂反应制得，例如原位聚合反应，由此获得的纳米无机材料改性的水性环氧固化剂与所述水性丙烯酸环氧杂化乳液配合使用，可使得所述水性环氧地坪涂料具有良好的粘度和成膜性能。在又一些实施例中，所述环氧树脂优选为e51型环氧树脂。
更为具体地，所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂的制备包括：
a、获取环氧树脂溶液，将所述三乙烯四胺滴加入所述环氧树脂溶液中，进行第一反应，获得第一反应物；
b、将所述聚丙二醇二缩水甘油醚滴加入所述第一反应物中，进行第二反应，获得第二反应物；
c、将所述第二反应物与所述纳米二氧化硅、所述纳米二氧化钛混合，进行乳化，获得所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂。
上述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂的制备方法，在反应合成水性环氧固化剂后，即加入纳米二氧化硅和纳米二氧化钛进行乳化，纳米二氧化硅和纳米二氧化钛与水性环氧固化剂交联结合，由此获得具有高稳定性和高分散性的纳米无机材料改性的水性环氧固化剂乳液，且明显提高了所述水性环氧地坪涂料成膜后漆膜的热稳定性和耐磨性能。进一步的，步骤a中，所述环氧树脂溶液的溶剂为丙二醇甲醚。所述第一反应在80℃以下进行，在一些实施例中，所述第一反应的反应温度为70-75℃，反应时间为1.5小时以上。在步骤b中，所述第二反应在80℃以下进行，在一些实施例中，所述第二反应的反应温度为70-75℃，反应时间为3小时以上。步骤c中，将所述第二反应物与所述纳米二氧化硅、所述纳米二氧化钛混合的步骤应在50℃以下进行，以促进后续乳化过程。在一些实施例中，所述乳化的时间为50min。
具体地，所述水性丙烯酸环氧杂化乳液作为所述水性环氧地坪涂料的成膜主料，为经过丙烯酸单体改性的环氧乳液，具有良好的耐紫外线和抗老化能力，赋予了所述水性环氧地坪涂料良好的户外耐候性能，填补普通户外环氧地坪的空缺，且其干燥速度较快，可明显缩短涂料表干时间。在本发明实施例中，将所述水性丙烯酸环氧杂化乳液与所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂复配，使得所述水性环氧地坪涂料兼具纳米无机材料和水性丙烯酸的特性，且明显提高了所述水性环氧地坪涂料的适用期，实现了将常规水性环氧地坪涂料的约1个小时的适用期延长到至少为6小时，显著提高了所述水性环氧地坪涂料的施工性能。作为一种实施方式，所述水性丙烯酸环氧杂化乳液主要由环氧树脂、丙烯酸、丙烯酸烷基酯和乳化剂反应制得，例如原位聚合反应，由此获得的水性丙烯酸环氧杂化乳液具有高稳定性和高分散性，该水性丙烯酸环氧杂化乳液与上述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂配合使用，可使得所述水性环氧地坪涂料具有良好的户外耐候性能和成膜性能。在一些实施例中，所述环氧树脂优选为e51型环氧树脂；在另一些实施例中，所述丙烯酸烷基酯选自丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
在本发明实施例中，水性丙烯酸环氧杂化乳液与纳米无机材料改性的水性环氧固化剂的重量配比对所述水性环氧地坪涂料的性能具有重要的影响。具体地，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂20-40份，在一些具体实施方式中，所述纳米无机材料改性的水性环氧固化剂20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40份。
颜料，用于调节所述水性环氧地坪涂料的颜色。作为一种实施方式，所述颜料选为钛白粉。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述颜料5-25份，在一些具体实施方式中，所述颜料5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25份。
填充剂，主要用于调节所述水性环氧地坪涂料的流变性能、成膜性能和机械强度等。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述填充剂5-40份，在一些具体实施方式中，所述填充剂5、8、10、11、15、17、20、21、24、27、29、32、35、37、40份。作为一种实施方式，所述填充剂包括滑石粉和硫酸钡，且所述滑石粉和所述硫酸钡的重量比为(5-15):(15-25)。在一些实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述滑石粉5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15份；在另一些实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述硫酸钡15、16、17、18、19、21、22、23、24、25份。
分散剂，用于调节所述水性环氧地坪涂料的分散性能，作为一种实施方式，所述分散剂选为非离子型分散剂、阴离子型分散剂和高分子型分散剂中的至少一种。在一些实施例中，所述分散剂选为高分子型分散剂，例如毕克的byk-190分散剂，其分散性能最为稳定，且贮存稳定性最佳。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述分散剂0.5-1.5份，在一些具体实施方式中，所述分散剂0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5份。
润湿剂，用于调节所述水性环氧地坪涂料的表面张力，可采用涂料领域常规的润湿剂。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述润湿剂0.1-0.3份，在一些具体实施方式中，所述润湿剂0.1、0.15、0.2、0.25、0.3份。
成膜助剂，用于调节所述水性环氧地坪涂料的成膜性能，可采用涂料领域常规的成膜助剂。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述成膜助剂1-2份，在一些具体实施方式中，所述成膜助剂1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2份。
流平剂，可采用涂料领域常规的流平剂，用于调节所述水性环氧地坪涂料的流平性能，使得漆膜表面平整。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述流平剂0.1-0.6份，在一些具体实施方式中，所述流平剂0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6份。
消泡剂，可采用涂料领域常规的消泡剂，用于抑制或消除所述水性环氧地坪涂料在施工过程中产生的泡沫。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述消泡剂0.1-1份，在一些具体实施方式中，所述消泡剂0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1份。
增稠剂，可采用涂料领域常规的增稠剂，用于改善所述水性环氧地坪涂料的粘稠度。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述增稠剂0.2-0.8份，在一些具体实施方式中，所述增稠剂0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8份。
防霉剂和杀菌剂，可采用涂料领域常规的防霉剂和杀菌剂，用于抑制霉菌生长，防止所述水性环氧地坪涂料发霉变质。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述防霉剂0.1-0.4份，在一些具体实施方式中，所述防霉剂0.1、0.2、0.3、0.4份。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述杀菌剂0.1-0.6份，在一些具体实施方式中，所述杀菌剂0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6份。
水，作为所述水性环氧地坪涂料的稀释剂，用于调节所述水性环氧地坪涂料的粘度。在本发明实施例中，以所述水性丙烯酸环氧杂化乳液的重量为100份计，所述水5-15份，在一些具体实施方式中，所述水5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15份。
综上，本发明实施例提供的上述优化的配方中各组分的综合作用下，使得所述水性环氧地坪涂料的综合性能最优，热稳定性、耐磨性和耐候性优异，表干速度快，适用期长，施工方便，且成膜后漆膜丰满度高，耐腐蚀，耐油，耐酸碱。使用时，将第一组分和第二组分按照一定的重量比例进行混合即可，例如按照1:1的重量比将上述第一组分和第二组分进行混合至均匀。
以下为上述水性环氧地坪涂料的制备方法。
相应的，一种上述水性环氧地坪涂料的制备方法，包括以下步骤：
s01、将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水进行第一混料处理，得到第一混合物；
s02、将颜料、填充剂和所述第一混合物进行第二混料处理，得到第二混合物；
s03、将增稠剂、流平剂和所述第二混合物进行第三混料处理，得到第三混合物；
s04、将消泡剂、防霉剂、杀菌剂和所述第三混合物进行第四混料处理，制备第一组分；
s05、将所述第一组分与第二组分进行混合，获得所述水性环氧地坪涂料。
本发明实施例提供的上述水性环氧地坪涂料的制备方法，操作简便，易于规模化制备。
具体地，在步骤s01中，将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水进行第一混料处理，使得纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水充分混合均匀。在一些实施方式中，将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水进行第一混料处理的步骤在搅拌罐中进行；在另一些实施方式中，所述第一混料处理的转速为800-1000rpm，搅拌3-5分钟。
在步骤s02中，将颜料、填充剂和所述第一混合物进行第二混料处理的步骤中，所述第二混料处理的转速优选为1200-1500rpm，搅拌时间优选为15-20分钟。
在步骤s03中，将增稠剂、流平剂和所述第二混合物进行第三混料处理的步骤中，所述第三混料处理的转速优选为800-100rpm，搅拌时间优选为10-15分钟。
在步骤s04中，将消泡剂、防霉剂、杀菌剂和所述第三混合物进行第四混料处理的步骤中，所述第四混料处理的转速优选为600-800rpm，搅拌时间优选为3-5分钟。
在步骤s05中，将所述第一组分与第二组分进行混合，使得所述第一组分与所述第二组分充分混合均匀。作为一种实施方式，将所述第一组分与第二组分进行混合的步骤中，将所述第一组分与所述第二组分的重量比为1:(0.8-1.2)。在一些实施例中，将所述第一组分与所述第二组分的重量比为1:1。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例一种水性环氧地坪涂料及其制备方法的进步性能显著地体现，以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例提供了一种水性环氧地坪涂料，由第一组分和第二组分组成，包括：
第一组分
第二组分
水性丙烯酸环氧杂化乳液100份。
制备时，包括以下步骤：
s11、将纳米无机材料改性的水性环氧固化剂、润湿剂、成膜助剂、消泡剂、分散剂和水进行第一混料处理5min，得到第一混合物；
s12、将颜料、填充剂和所述第一混合物进行第二混料处理15min，得到第二混合物；
s13、将增稠剂、流平剂和所述第二混合物进行第三混料处理13min，得到第三混合物；
s14、将消泡剂、防霉剂、杀菌剂和所述第三混合物进行第四混料处理4min，制备第一组分；
s15、将所述第一组分与第二组分按照重量比1:1进行混合，获得所述水性环氧地坪涂料。
实施例2
本实施例提供了一种水性环氧地坪涂料，由第一组分和第二组分组成，包括：
第一组分
第二组分
水性丙烯酸环氧杂化乳液100份。
本实施例提供的水性环氧地坪涂料的制备方法与实施例1的基本相同，此处不再一一赘述。
实施例3
本实施例提供了一种水性环氧地坪涂料，由第一组分和第二组分组成，包括：
第一组分
第二组分
水性丙烯酸环氧杂化乳液100份。
本实施例提供的水性环氧地坪涂料的制备方法与实施例1的基本相同，此处不再一一赘述。
对比例1
本对比例提供的水性环氧地坪涂料与实施例1的区别在于：采用常规的水性环氧固化剂wa-02，购自君江科技；采用常规的环氧e51树脂，购自国都化工。
对比例2
本对比例提供的水性环氧地坪涂料与实施例1的区别在于：采用常规的水性环氧固化剂zw6119，购自中科智远；采用常规的环氧杂化乳液zw-2870，购自中科智远。
测试例1
分别取实施例1-3制得的水性环氧地坪涂料，制成厚度为0.5mm以下的地坪漆膜，按gb/t22374-2018《地坪涂装材料》中的指标检测涂料的各项性能。
表1为检测结果，对比例1-2中，表干时间8h，实干时间48h，耐磨性0.06(750g/500r)/g，不耐人工气候老化性，适用期1h，挥发性有机化合物为120g/l。实施例1-3中，表干时间≤20min，实干时间≤8h，耐磨性≤0.03(750g/500r)/g，耐人工气候老化性≥400h，适用期≥6h，挥发性有机化合物≤30g/l。显示本发明实施例制得的水性环氧地坪涂料形成的漆膜具有优异的干燥速度、耐磨性、耐候性以及超长使用时间和低挥发性。
表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。