摘要：現(xiàn)在，各種聚合物已用于不同的領域，在涂料界，新型優(yōu)良涂料正用于裝飾和保護作用。工業(yè)地坪及重防腐地坪涂料的需求增加。為了適應最終應用的高要求，目前已開發(fā)的環(huán)氧新型涂料主要是作為地坪涂料。

本文將討論環(huán)氧的化學性、產(chǎn)品范圍、固化劑選擇及作用、色漆和清漆，以及環(huán)氧整平、防滑應用和溶液應用的相關問題。

引言

建筑業(yè)與構造業(yè)目前發(fā)展速度迅猛，為達到美化、美觀和長期耐久性的目的，越來越多的新材料正得到應用，然而在粘合材料地坪制備方面的應用仍有限，主要用在如下領域：工業(yè)地坪；水艙、儲藏室、倉庫；冷藏室；商場、超市；醫(yī)院；室內游樂設施等。

目前在這些地方，大多采用樹脂體系，這些體系可能是環(huán)氧或聚氨酯。采用樹脂型地坪體系有各種理由，這些理由如下：

涂層長期耐久性可以持續(xù)保護地坪多年；
施工方便；
可獲得不同涂膜厚度要求的涂層；
可獲得有光、半光和無光的各種色彩涂層；
施工可在幾小時內完成；
成本低，隨時可調色；
硬度、柔韌性和耐磨性良好；
可耐酸堿；
建立耐擦傷、防滑體系；
適合于鏟車、輕重車輛開過，耐工業(yè)包裝箱和機器的磨損等。

1 似水泥的表面

有許多底材可用于地坪基，這些底材包括木材、瓷磚、鋼材、水泥底材，多數(shù)使用的是混凝土或水泥，混凝土應是具有穩(wěn)定機械性能的含砂、混凝料和水的水泥的均相材料，但實際上混凝土底材偶爾含硅酸鹽、蠟、泥土材料等附加成分，可能嚴重影響混凝土表面與樹脂地坪間的結合。

當樹脂涂覆于混凝土表面時，是混凝土的表面力將樹脂牢牢抓住，使樹脂組分結合到混凝土表面。

新混凝土在環(huán)氧地坪施工前應固化至少 28 d ，混凝土澆后出現(xiàn)在表面的水泥粉稱為水泥乳，它與混凝土本體的粘接度差、強度低，必須在環(huán)氧地坪化合物施工前將其除去，一般使用機械方法。

如果是舊混凝土則應先清洗修整，并用環(huán)氧樹脂和硅砂填料混合物填補裂縫和孔洞；對鋼材表面，作環(huán)氧地坪前應拋光砂磨；而對木材表面可直接施工。

但是，環(huán)氧地坪不推薦用于下列底材表面：瀝青地坪； PVC 地坪；無紡布、紡織地毯。

2 環(huán)氧樹脂及其機理

1934 年，第1 次將雙環(huán)氧化合物與胺一起形成高相對分子質量聚酰胺衍生物用于紡織品處理； 1937 年，研究成功一種環(huán)氧化合物，固化后獲得低收縮性熱塑性材料，通過進一步研究用交聯(lián)合成樹脂制得了具有突出機械性能和極好耐熱和耐化學性的環(huán)氧化合物；然后，以 Ciba 和 Shell 為主要生產(chǎn)商，研究成功了廣泛用于包括粘合劑、油漆、表面涂料、鑄模化合物等領域的一系列環(huán)氧產(chǎn)品。

環(huán)氧樹脂這個詞既表示含環(huán)氧基的化合物也表示相應的固化后的最終產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂是相對分子質量相對低的堿性化合物，通常，它們每分子平均含 1~2 個環(huán)氧基，這個基團異?；顫姡砑雍钚詺浠衔锶绨?、酸、酚、醇醚等將打開三元環(huán)形成一個羥基 。

全世界 85% 的環(huán)氧樹脂產(chǎn)品均含 2,2 – 雙（ 4 – 羥基苯）丙烷，通常已知為雙酚 A 與環(huán)氧氯丙烷，反應經(jīng)由一種氯化醇中間體，生成稱為 DGEBA 樹脂雙酚 A 甘油醚（式 2 ）。

通過DGEBA 的改性可以獲得更高相對分子質量環(huán)氧樹脂，而且，通過用其他各種助劑，可以制得低、中和高黏度的固體和液體環(huán)氧樹脂，使最終產(chǎn)品具有不同的化學和機械性能。

3 產(chǎn)品范圍

為設計環(huán)氧特種產(chǎn)品，需要了解一些化學要求，包括環(huán)氧當量、環(huán)氧指數(shù)、 – OH 當量、 – OH 值、酯化數(shù)酯化程度、分子質量和環(huán)氧官能度。

至于最終產(chǎn)品要求的性能，應考慮以下因素。

物理性能：聚合物流變學、操作；
耐化學性：耐酸堿性；
機械性能：附著力、粘接強度、硬度、抗沖擊；
施工性能：樹脂和固化劑的混合、混合物使用期、可延展性、遮蓋力、干燥時間、涂裝要求、無光、有光等。

化學分類

雙酚 F 型環(huán)氧樹脂——環(huán)氧酚醛；
環(huán)氧化酚醛——基于酚或甲酚；
脂族環(huán)氧化合物——用作活性稀料或柔性劑；
環(huán)脂族和雜環(huán)環(huán)氧樹脂；
酚醛環(huán)氧樹脂。

4 交聯(lián)機理

為獲得三維結構，環(huán)氧樹脂需與各種化學物質交聯(lián)，通常已知為交聯(lián)劑、硬化劑或固化劑。沒有這些助劑，環(huán)氧樹脂自身涂膜性能差，良好的涂膜性能只有在與堿和固化劑混合物施工于推薦的表面，經(jīng)要求時間交聯(lián)才能獲得，環(huán)氧樹脂與適當?shù)亩喙倌芷ヅ湮锓磻?/p>

環(huán)氧化合物與伯胺之間的反應如式 3 。

胺基與環(huán)氧基縮聚形成羥基和仲胺基，胺基依次與環(huán)氧分子反應獲得叔胺基和新的羥基，固化過程由于脂族或酚羥基而加速，反應速度取決于采用的胺的結構，因此芳香胺要求比脂肪型更高的固化溫度，脂肪胺甚至在室溫就交聯(lián)，這對于表面保護特別重要，因為固化可以不用外加熱。

因為對于三維交聯(lián)多官能匹配物是必要的，環(huán)氧不用單官能胺固化而用二元胺或主要含伯胺基的多元胺固化，冷固化常用聚酰胺或用胺加成物低分子量與環(huán)氧樹脂的胺反應產(chǎn)生固化。

用多元酸酐交聯(lián)：環(huán)氧樹脂與多元酸酐固化在高溫下是可能的。

與脂肪酸的交聯(lián)：在脂肪酸與環(huán)氧樹脂的反應中， – COOH 首先與環(huán)氧結合形成酯和羥基、環(huán)氧基既可用于自干漆也可引入氨基樹脂作熱固化漆。

通過用叔胺或咪唑催化固化，甚至通過酚醛樹脂和氨基樹脂最后用聚硅酸鹽或有機硅 – 聚硅氧烷固化，環(huán)氧樹脂也可與包括多酚在內的許多其他固化劑交聯(lián)。

5 配制環(huán)氧地坪的產(chǎn)品

在考慮環(huán)氧地坪配制前，需要研究許多因素：

地區(qū)氣候條件
施工條件、施工溫度和濕度
最終應用要求如厚度、硬度
覆蓋面積
黏度要求
底材和表面特性
操作期、使用期要求
要求慢、快還是中固化體系
地坪施工的最大允許時間
地坪化合物的施工方法
相配套的體系如底漆、中涂或密封層、整平和面漆。

5.1 常用的環(huán)氧地坪樹脂

目前，有許多各種用途的環(huán)氧樹脂的制造商，主要有 Ciba 、 Shell 和 Dow 化學公司。通常下列產(chǎn)品用于地坪，所考慮的最終應用為：

環(huán)氧底漆 – 溶劑型
環(huán)氧密封膠或面漆 – 溶劑型
環(huán)氧底漆 – 無溶劑型
環(huán)氧防滑材料含整平、溶劑或無溶劑型
水性環(huán)氧底漆
地坪用彈性環(huán)氧樹脂
上述產(chǎn)品作清漆及色漆
上述產(chǎn)品作無光、半光或有光涂裝。

所以，根據(jù)價格和技術要求的不同，環(huán)氧地坪用戶有許多產(chǎn)品可供選擇。同樣，地坪化合物的環(huán)氧配方設計人員和制造商可以選擇合適體系，開發(fā)滿足客戶需求的最好產(chǎn)品。產(chǎn)品范圍簡單列如下：

5.2 固化劑

有許多種固化劑或交聯(lián)劑已投入商業(yè)化應用，但是多數(shù)受歡迎的固化劑具有通用指標和性能 , 如表 3 。

固化劑加到基料 ( 如特種環(huán)氧樹脂 ) 中引發(fā)交聯(lián)反應，存在于酸、酚、醇醚中的活性氫，打開環(huán)氧樹脂的三元環(huán)形成羥基，新產(chǎn)生的羥基可以進一步與環(huán)氧或其他活性基反應。

活性稀料用于降低整個體系的黏度，這些稀料不僅降低黏度而且改善流動、流平潤濕性能，最后成為沒有揮發(fā)和體積收縮的整個體系的一部分。柔性稀料用于獲得硬度與柔韌性效果的平衡。

6 環(huán)氧樹脂地坪

化合物

環(huán)氧地坪材料的施工是一件非常困難和技巧性的工作，施工者要求具有專業(yè)知識和豐富經(jīng)驗，環(huán)氧地坪材料主要施工方法有3 種：涂抹地坪；自流平地坪；特種效果地坪。

所用的樹脂、固化劑、填料和骨料類型和施工方法會隨質量和最終施工要求的不同而變化。

6.1 涂抹地坪

這是高填料組分，可通過括刀施工到約 5~ 6 mm 厚，這種地坪具有高機械強度和耐化學性，因而適合于嚴酷環(huán)境如受車輛、叉車、圓桶嚴重磨損的區(qū)域，而且往往在這些地方產(chǎn)品的溢漏也是問題。

所用填料的選擇和質量對配制良好質量的地坪很重要，填料的添加提供地坪機械強度，環(huán)氧樹脂基料用于粘結這些填料粒子和提供耐化學性，所有填料粒子必須被基料樹脂潤濕不留下空隙或多孔表面，可以通過使用具有適當粒徑級的填料和適當黏度和凝定時間的樹脂來解決。

地坪的性能也受填料 / 基料比和填料的類型影響，因為填料的質量可改變硬度、耐磨性等。而且，地坪的施工性能、它的涂抹性取決于填料質量和用量。為提高性能，這些填料不應含水含潮。

既然地坪成本很重要且取決于填料質量、數(shù)量和粒徑，為此目的廣泛采用的填料是具有不同粒徑分級的石英砂。

填 / 基比隨所需要地坪性能而變化，可能在 5:1 到 6:1 ，填 / 基比影響機械性能如拉伸強度、彈性和抗沖擊性。然而耐化學性能只能通過降低填料來獲得。

6.2 涂抹混合物的制備

要獲得性能良好的產(chǎn)品，基料和填料要混合適當，基料、固化劑要按制造商推薦的適當質量比例分開包裝，然后完全混合在一起，用具有固定葉片的球磨機可獲得滿意效果而且操作簡單。

混合材料應在使用期內用完。

6.3 特效地坪涂料

通過對自流平化合物作一些改變可獲得特殊效果，地坪類型可按如下方式歸納：

裝飾效果：通過選擇特效顏料或透明色料，可獲得有吸引力的地坪，而且可以通過鋪展或噴灑同樣粒徑和不同粒徑的著色填料獲得設計效果。

防滑：膠化前在表面應用非常細的填料可以獲得防滑表面，這種效果可以通過鋪展或通過用噴槍獲得。

無光涂裝效果：自流平地坪的光澤取決于填料 / 基料比，填料含量越高光澤越低，但為獲得這種效果實際上往往采用不光滑的填料。

7 結論

環(huán)氧地坪涂料的受歡迎程度目前在增加，主要作工業(yè)應用及用于像超市醫(yī)院等地區(qū)；

目前采用越來越多的新型環(huán)氧樹脂與一系列固化劑 – 交聯(lián)劑以獲得要求的性能；

除了環(huán)氧整平和自流平化合物外，目前還有各種特殊環(huán)氧地坪可以用來滿足不同應用領域的要求。