無溶劑環(huán)氧彩砂自流平抗開裂因素分析

李偉斌 賴映標 張榮燦 吳少旭 朱志敏

廣州嘉寶莉地坪材料有限公司（511400）

0 前言

無溶劑環(huán)氧彩砂自流平是傳統(tǒng)環(huán)氧彩砂地坪的改良升級版，是雙組分材料，對產(chǎn)品特性及施工工藝都進行了革新，縮減了壓砂、灌漿等復(fù)雜工藝，使施工難度大幅度降低，同時縮短施工周期，降低成本[1]。但熱固性樹脂在固化過程中不可避免會存在一定體積收縮，這對復(fù)合材料是一個致命威脅。樹脂固化后發(fā)生體積收縮時，會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)力集中會引起材料內(nèi)部缺陷，如開裂、微孔等[2]。故通過降低體系收縮率和硬度。改善材料柔韌性，解決因收縮導(dǎo)致的開裂問題，對溫差大的環(huán)境條件和提高使用年限、耐用性、安全性具有重要意義。

熱固性樹脂在固化過程中存在漆膜收縮，漆膜收縮會影響層與層之間附著力，導(dǎo)致層與層之間破壞。硬度過高、柔韌性差會導(dǎo)致漆膜開裂。通過分析涂層收縮率、漆膜柔韌性、漆膜硬度的變化，測試漆膜抗開裂情況。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

南亞128環(huán)氧樹脂，湖北綠色家園苯甲醇，湖北綠色家園AGE、增韌劑、顏填料、助劑、改性活性環(huán)氧稀釋劑（均為市銷）、脂環(huán)胺改性環(huán)氧固化劑（均為市銷）、改性端氨基聚醚類環(huán)氧固化劑a（均為市銷）。參考配方如下:原材料（A組分及配比見表1、B組分為固化劑）。AB混合配比計算按照環(huán)氧樹脂與胺固化劑反應(yīng)式。

表1 A組分及配比

1.2 涂層的制備

1.2.1 收縮率漆膜為了制得易剝離的游離固體膜,涂料成膜底材選用了聚四氟乙烯板。在聚四氟乙烯板上刷涂涂料,待涂膜干后,將固體膜從底材上剝離。

1.2.2 柔韌性

依據(jù)國家標準GB/T 22374—2018中柔韌性測試方法，在12 cm×5 cm×0.03 cm馬口鐵板上刷涂制備漆膜，干膜厚度（23±3）um。

1.2.3 涂層耐溫變性測試漆膜制備方法

依據(jù)標準JG/T 25 2017建筑涂料涂層耐溫變性試驗方法，在15 cm×20 cm×0.5 cm無石棉水泥平板上、5 cm×5 cm×1.5 cm水泥塊，刷涂一遍封閉底漆后刮涂無溶劑環(huán)氧彩砂自流平面漆，面漆干膜厚度3 mm。

1.2.4 邵氏硬度測試漆膜制備

依據(jù)國家標準GB/T 22374—2018無溶劑自流平型試板要求，在15 cm×7 cm×0.5 cm無石棉纖維水泥平板上，制備干膜厚度4 mm的干膜。

1.2.5 試驗條件

溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）%。

1.3 測試方法

塑料不飽和聚酯和環(huán)氧樹脂:總體積收縮的測定ISO 3521—1997密度法。

柔韌性測試、邵氏硬度測試:GB/T 22374—2018。

耐溫變性測試:JG/T 25 2017建筑涂料涂層耐溫變性試驗方法。

2 結(jié)果與討論

采用正交試驗考察了顏基比、固化劑、增韌劑三個因素對無溶劑環(huán)氧彩砂自流平涂料涂層的收縮率影響，試驗結(jié)果見表2。三個因素影響程度大小依次為顏基比＞固化劑＞增韌劑，提高顏基比收縮率顯著下降。所以選擇合適顏基比是無溶劑環(huán)氧彩砂自流平降低收縮率的主要因素。

表2 漆膜收縮率試驗

選擇合適的顏基比，通過添加活性稀釋劑、苯甲醇，搭配聚醚胺和脂環(huán)胺類兩種固化劑進行對比，通過測試收縮率、柔韌性、邵氏硬度對漆膜抗開裂性能影響，最終以涂層耐溫變性來表征試驗結(jié)果。

序號代表的固化劑類型:1脂環(huán)胺改性環(huán)氧固化劑。2改性端氨基聚醚類環(huán)氧樹脂固化劑。3脂環(huán)胺改性環(huán)氧固化劑。4、5改性端氨基聚醚類環(huán)氧樹脂固化劑。

表3中序號2和5數(shù)據(jù)比較，在邵氏硬度相同和漆膜柔韌性相同，只有漆膜收縮率不同的情況下，添加2.5%的苯甲醇涂層，在漆膜作耐溫變抗開裂試驗，作4個循環(huán)后，無石棉纖維水泥平板上漆膜邊緣出現(xiàn)向內(nèi)收縮、脫層現(xiàn)象，同條件養(yǎng)護的水泥塊上涂層邊緣與水泥之間出現(xiàn)裂紋。一方面是由于加入苯甲醇后，溶劑在漆膜固化后揮發(fā)，導(dǎo)致漆膜收縮率性變大。另一方面是由于苯甲醇的添加導(dǎo)致漆膜硬度變低、使漆膜受熱脹冷縮影響比較大。

表3 兩種固化劑分別搭配活性稀釋劑性能測試結(jié)果

3 結(jié)語

涂層開裂主要是因為涂層內(nèi)應(yīng)力較大的原因。在使用時表現(xiàn)為涂層外觀良好，輕輕敲擊時產(chǎn)生沉悶聲音與完全附著清脆聲音不同，漆膜收縮內(nèi)應(yīng)力大于涂層與基材的附著力。隨著時間延長，漆膜與基材脫落后，漆膜產(chǎn)生開裂，大片脫落在顏基比較小時表現(xiàn)明顯。采用高顏基比降低至較小的收縮率，采用揮發(fā)性較快的酮類溶劑減少凝膠時殘余的溶劑含量，有助于減小收縮率，降低收縮應(yīng)力[3-6]。

經(jīng)試驗測試聚醚胺類固化劑收縮率小于脂環(huán)胺類固化劑，用改性活性環(huán)氧稀釋劑搭配改性端氨基聚醚類環(huán)氧樹脂固化劑能，明顯改善柔韌性和硬度且使收縮較小，改性活性環(huán)氧稀釋劑添加量為2.5%時，漆膜表面效果較好，柔韌性較好，硬度適合使用要求，同時在耐溫變測試中漆膜無剝落、起泡、開裂現(xiàn)象。