摘要：現(xiàn)在，各種聚合物已用于不同的領(lǐng)域，在涂料界，新型優(yōu)良涂料正用于裝飾和保護(hù)作用。工業(yè)地坪及重防腐地坪涂料的需求增加。為了適應(yīng)最終應(yīng)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(xué)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(yīng)用和溶液應(yīng)用的相關(guān)問題。

引言

建筑業(yè)與構(gòu)造業(yè)目前發(fā)展速度迅猛，為達(dá)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(yīng)用，然而在粘合材料地坪制備方面的應(yīng)用仍有限，主要用在如下領(lǐng)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(nèi)游樂設(shè)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(hù)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(nèi)完成；
成本低，隨時可調(diào)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(jī)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(yīng)是具有穩(wěn)定機(jī)械性能的含砂、混凝料和水的水泥的均相材料，但實(shí)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(yán)重影響混凝土表面與樹脂地坪間的結(jié)合。

當(dāng)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(jié)合到混凝土表面。

新混凝土在環(huán)氧地坪施工前應(yīng)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(qiáng)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(jī)械方法。

如果是舊混凝土則應(yīng)先清洗修整，并用環(huán)氧樹脂和硅砂填料混合物填補(bǔ)裂縫和孔洞；對鋼材表面，作環(huán)氧地坪前應(yīng)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(jī)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(zhì)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(jìn)一步研究用交聯(lián)合成樹脂制得了具有突出機(jī)械性能和極好耐熱和耐化學(xué)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(lǐng)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(yīng)的固化后的最終產(chǎn)品。環(huán)氧樹脂是相對分子質(zhì)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(tuán)異?；顫?，添加含活性氫化合物如胺、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(yīng)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(zhì)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(xué)和機(jī)械性能。

3 產(chǎn)品范圍

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

至于最終產(chǎn)品要求的性能，應(yīng)考慮以下因素。

物理性能：聚合物流變學(xué)、操作；
耐化學(xué)性：耐酸堿性；
機(jī)械性能：附著力、粘接強(qiáng)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(xué)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(jī)理

為獲得三維結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂需與各種化學(xué)物質(zhì)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(dāng)?shù)亩喙倌芷ヅ湮锓磻?yīng)。

環(huán)氧化合物與伯胺之間的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)速度取決于采用的胺的結(jié)構(gòu)，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(hù)特別重要，因?yàn)楣袒梢圆挥猛饧訜帷?/p>

因?yàn)閷τ谌S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(yīng)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(yīng)中， – COOH 首先與環(huán)氧結(jié)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(jī)硅 – 聚硅氧烷固化，環(huán)氧樹脂也可與包括多酚在內(nèi)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(yīng)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(xué)公司。通常下列產(chǎn)品用于地坪，所考慮的最終應(yīng)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(shù)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(shè)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(yīng)用，但是多數(shù)受歡迎的固化劑具有通用指標(biāo)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(yīng)，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(jìn)一步與環(huán)氧或其他活性基反應(yīng)。

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(yàn)，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(zhì)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(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)性，因而適合于嚴(yán)酷環(huán)境如受車輛、叉車、圓桶嚴(yán)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(zhì)量對配制良好質(zhì)量的地坪很重要，填料的添加提供地坪機(jī)械強(qiáng)度，環(huán)氧樹脂基料用于粘結(jié)這些填料粒子和提供耐化學(xué)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(dāng)粒徑級的填料和適當(dāng)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?yàn)樘盍系馁|(zhì)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(zhì)量和用量。為提高性能，這些填料不應(yīng)含水含潮。

既然地坪成本很重要且取決于填料質(zhì)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(jī)械性能如拉伸強(qiáng)度、彈性和抗沖擊性。然而耐化學(xué)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(dāng)，基料、固化劑要按制造商推薦的適當(dāng)質(zhì)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(jī)可獲得滿意效果而且操作簡單。

混合材料應(yīng)在使用期內(nèi)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(shè)計效果。

防滑：膠化前在表面應(yīng)用非常細(xì)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(shí)際上往往采用不光滑的填料。

7 結(jié)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(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域的要求。