日期:2025-01-08 阅读数:0
1.地坪涂料概况
地坪涂料主要是指用于水泥、混凝土、石材和钢材地坪表面,对地面起装饰、保护或提供某些特殊功能的涂料。
地坪防腐与化工设备及其他防腐有共同之处,目的都是为了保护基体不受化学介质的侵蚀,但地坪防腐也有其特点:
①防腐面积大;
②腐蚀介质复杂,有气体、粉尘、液体多相介质作用,介质的种类也随生产中存在的介质而变化,往往是多种介质,因此腐蚀性较强;
③地坪还要经受不可避免的摩擦、冲击等机械作用;
④地坪腐蚀危害大,地坪一旦遭受腐蚀,可能造成地基下沉,危及设备基础、建筑物等;
⑤施工条件差。地坪防腐难以设置防雨、挡阳措施,施工场地的温度和湿度往往难以达到较理想的范围。地坪涂料使用要求的复杂性导致了地坪涂料种类的多样性。
地坪涂料按照其功能和用途来分,主要有普通装饰性地坪涂料、耐重载地坪涂料、超耐蚀地坪涂料、防静电地坪涂料、防核辐射地坪涂料、防滑地坪涂料等。上述分类方法只是侧重了地坪涂料的某一功能,实际上地坪涂料的功能不是单一的,而是同时具有上述功能的几种或更多。
按照地坪涂料的主要成膜物质来分,地坪涂料产品主要有以下几种:环氧树脂地坪涂料、聚氨酯树脂地坪涂料、不饱和聚酯树脂地坪涂料、丙烯酸树脂涂料、氯化聚烯烃耐化学介质地坪涂料、聚脲弹性体地坪涂料等。在发达国家,地坪涂料经过近40年的发展,得到不断改良与更新,不同工艺、不同成膜物质、不同功能的地坪涂料不断出现,丰富了地坪涂料的种类。国内自20世纪80年代引进地坪涂料技术以来,地坪涂料行业得到了飞速发展,自普通的溶剂型薄涂地坪之后,逐步出现了砂浆型地坪、溶剂型自流平地坪、无溶剂自流平地坪、防静电地坪、防核辐射地坪、防滑地坪、装饰性极强的彩砂地坪和环氧磨石地坪、水性树脂地坪涂料等。
由于环氧地坪涂料对混凝土等多种底材的附着力优良、固化收缩率低;具有良好的耐水性、耐油性、耐酸碱性、耐盐雾腐蚀等化学特性;同时具有优良的耐磨性、耐冲压性、耐洗刷性等物理特征;在使用时不易产生裂纹且易冲洗、易维修保养。使其在工业地坪行业占有重要地位,成为地坪涂料中应用最广泛的品种。
2.环氧树脂地坪涂料
环氧树脂地坪涂料主要由成膜物质-(包括环氧树脂和固化剂以及可能含有的活性稀释剂)、颜料、填料、助剂、溶剂(包括水)等物料组成。
(1)成膜物质 根据地坪涂料的要求,成膜物质应具有常温固化、高粘接力、较强力学性能、耐化学品等性能。地坪涂料用环氧树脂一般有两类:一类是由双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成的双酚A型环氧;另一类是以苯酚-甲醛缩聚而得的低分子量酚醛再与环氧氯丙烷缩聚而成的酚醛环氧。
分子量较高的固态环氧树脂一般用于溶剂型地坪涂料,其分子中含有较多羟基,可以采用聚氨酯预聚物固化成膜,也可以采用胺类固化剂与环氧基开环加成固化成膜。而在高固体分和无溶剂环氧地坪涂料配方中一般采用分子量较低的液态环氧树脂,低粘度环氧树脂分子中虽然羟基含量较少。固化速率较慢,但可制成厚膜涂料,且与固化剂相容性好,施工流平性好,用胺类固化剂固化,固化速率可以通过加入固化促进剂来提高。在高固体分和无溶剂地坪涂料中,为了调节黏度和改善性能,也常加人活性稀释剂,液态环氧树脂也常用于溶剂型涂料,近几年,水性环氧地坪涂料以其优异的透气性和环保优势得到了快速发展,其成膜物质可以是液态环氧树脂配以具有乳化功能的水性胺类固化剂,也可以是各种分子量的水性环氧乳液配以水性胺类固化剂,该固化剂不一定需具备乳化功能,可以是水溶性的,也可以是乳液。
胺类固化剂是环氧树脂地坪涂料的主要固化剂,胺类固化剂主要有脂肪胺,脂肪胺加成物、环脂胺、环脂胶加成物、聚酰胺、聚酰胺加成物、曼尼希碱等。表3-3-109是环氧树脂地坪涂料常用胺类固化剂的性能比较。
在表3-3-109所列的各种固化剂中,脂肪胺与环氧树脂反应很快,发热量大,涂膜交联密度高,耐化学品性的很好,但是性脆,耐冲击性能差。脂肪胺加成物是脂环族多元胺与环氧树脂加成而成。用此种胺加成物时漆膜不易吸潮泛白,刺激性气味小,配漆后不必熟化就可直接使用。
环脂胺及其加成物的许多性能较脂肪胺及其加成物有较大提高,如色泽浅淡、流平性好、黏度低、光泽高、不易泛白、无诱导期,可用作无溶剂地坪涂料的固化剂。
聚酰胺树脂和酰氨基胺固化剂对湿度不敏感,在潮湿基面固化时容忍度好,但与环氧树脂的混容性不好,与环氧树脂配合后存在诱导期。用聚酰胺树脂(或酰氨基胺)同环氧树脂的加成物则可克服这一点。该加成物可克服表面发白现象,并且不需要诱导期、但由于这类固化剂黏度较高,它们只能配成溶液,用于溶剂型涂料中并且有较高的VOC含量。
曼尼希(Mmnnich)碱是经曼尼希反应而合成的,由酮(或酚)、甲醛及胺三者缩合而得,产物分子中含有酚羟基、能促进固化,必要时还可以加入其他促进剂,如壬基酚、辛基酚来促进固化反应、我国涂料工业也制造此类固化剂,习惯称为“酚醛胺”,它的固化特点是即使在低温、潮湿环境下也能固化。主要缺点是固化后的涂膜较脆,为此,可在配方中加人其他化合物进行改进、国内在20世纪80年代初开发的环氧树脂固化剂T31就是这种类型,该固化剂毒性小,在潮湿性和低温下固化性能良好,在国内已经有20多年成功应用的历史,是我国室温环氧树脂固化剂的主要品种之一,在环氧地坪涂料砂浆层中应用极为普遍。
如果采用相同的曼尼希反应,而用单官能的代替多元胺,则产品是叔胺。最典型的是称为DMP-30(或称K-54)的固化剂,能促进聚酰胺、硫等与环基交联。它还能单独促进环氧树脂自身的环氧基之间互相开环交联。
随着人们对环境保护的关注,水性环氧固化剂也得到了迅速发展,国外早在20世纪70年代,就已经对水性环氧固化剂进行了开发,目前水性环氧固化剂在发达国家应用比较普遍。典型的有日本三和化学工业株式会社的水性改性聚酰胺SUNMIDEWH900和SUN-MIDE WH1000、德国 Cognis的水稀释性改性脂肪胺 Waterpoxy 751、美国 Air Products 公司的改性脂肪胺乳液Anquamine701、美国Shell公司的水稀释性胺加成物EPIKURE 8537-WY-60等产品,表3-3-110是上述几种水性环氧固化剂的性能规格。
近年来,由于国内水性环氧地坪涂料、水性环氧无毒防霉内墙涂料、水性环氧防腐涂料以及水性环氧粘接剂等材料的需求逐步扩大,而国外的水性环氧固化剂虽然性能良好,但价格高昂在国内市场的推广存在一定难度。国内多家研发机构和企业对水性环氧固化剂的研制成功,顺应了市场发展的需求。表 3-3-111列举了几种商业化的国产水性环氧固化剂性能规格。
环氧活性稀释剂分为单环氧化物和多环氧化物,其分子量和黏度较低,能降低涂料黏度,溶解、分散和稀释涂料,改善涂料的流动性、施工性以及涂膜的某些物化性能,且自身含有环氧基,可直接参加固化反应,没有逸出之弊。通常被应用到高固体分或无溶剂环氧自流平地坪涂料中。常见的单官能环氧活性稀释剂有烯丙基缩水甘油醚(allyl glycidylether,AGE)、丁基缩水甘油醚(BGE)、苯基缩水甘油醚(PGE)和邻甲酚缩水甘油醚(CGE)等。常见的双官能环氧活性稀释剂有新戊二醇二缩水甘油醚和1,4-丁二秒二缩水甘油醚(BDGE)等。
在用水性胺类固化剂与标准液态环氧树脂复配的地坪涂料中,为了降低交联密度,改善涂膜的韧性、通常在环氧树脂组分中加入活性稀释剂,活性稀释剂还能降低漆料黏度,加施工时固化剂组分与环氧树脂组分的易混匀性,使固化剂对环氧树脂的乳化功能更好的发挥。
在地坪涂料配方中,单官能活性稀释剂用量一般不超过环氧树脂的15%,多官能活性稀释剂用量可达到20%~25%。活性稀释剂用量太多,会降低涂的性能,如涂膜的硬度和耐溶剂性能等。
(2)溶剂 溶剂对常温固化的环氧地坪涂料的施工期、干性等有影响。极性溶剂能加快固化速率,酮类溶剂能延长使用期限。环氧地坪涂料溶剂的选用,首先考虑其对环树脂的溶解性能、挥发速率,溶剂的黏度、闪点及易燃性。为安全考虑,尽可能采用较高闪点的醇、醇醚和酯类,最后还要考虑气味、来源难易及价格高低等。环氧树脂的溶解性随着分子量的增加而降低。酮类、酣类、醇醚类和氯代烃类是环氧树脂的溶剂,对环氧树脂有很好的溶解能力。芳烃和醇类不是环氧树脂的溶剂,但是芳烃和醇混合后,则可作为中等分子量树脂的溶剂,如二甲苯与正丁醇按合适比例混合后则可作为固态环氧树脂的溶剂。
此外,选用溶剂时还应注意溶剂对固化反应的作用。在环氧基与含活泼氢化合物的固化反应中,如当胺固化环氧树脂,使用酯类和酮类等氢键接受体作溶剂时,其会与固化反应体系内的氢键给予体结合,消耗氢键给予体的浓度,减慢固化反应速率。
(3)颜料、填料 由于地坪涂料要经常遭受各种可能的化学介质的侵蚀,所以着色颜料应选用耐化学性能好的无机颜料,如钛白粉、氧化铬绿、氧化铁黄、氧化锌、炭黑和氧化铁系颜料等。酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料虽存在絮凝问题,容易出现浮色、发花等现象,但由于其色彩鲜亮、着色力强、不易沉淀,耐化学性能和耐光耐候性尚可,所以在地坪涂料中也经常得到应用。
根据地坪涂料使用的特点,填料宜选用吸油量低、耐酸耐碱、硬度高的品种,同时也要考虑填料的外形尺寸、含水率等物性指标以及贮存稳定性。常用的有沉淀硫酸钡、云母粉、滑石粉和石英粉等。硫酸钡是地坪涂料常用的填料,它是一种惰性物质,这种颜料化学稳定性高,耐酸、耐碱、耐光、耐热,不溶于水,吸油量低,但密度较大,用量过多易出现沉降。石英粉的成分为二氧化硅,天然产品化学稳定性比较高,耐酸碱,不溶于水,耐高温,天然产品吸油量低,颗粒比较致密,质地硬,耐磨性强,密度适中,是比较理想的地坪涂料填充料。适量的滑石粉、云母粉的加入,不但可以增强涂层的屏蔽性能,降低漆膜开裂的可能性,而且可以提高漆料的贮存稳定性。
此外,为了达到某些特殊目的和使用要求,常在地坪涂料中加入某些具有特定功能的填料。例如,在环氧地坪涂料中加入导电颜填料,如金属粉末或金属氧化物导电粉、石墨粉炭黑、碳纤维、导电聚合物等可以制成防静电地坪涂料;加人耐核辐射的颜料、填料,则可制成防核辐射地坪涂料。有些填料会影响固化过程,如酸性填料三聚磷酸铝加入到经酸中和成盐的水稀释性胺类固化剂-环氧体系配方中会明显延缓涂膜的干燥时间,宜引起注意。
(4)助剂 地坪涂料对消泡和流平以及颜色均一性要求较严格。消泡不良可能会留下针孔和凹坑,形成腐蚀介质渗透的薄弱微区,腐蚀介质透过防腐性能较强的面漆后继续向下扩散,会加速地坪涂层的破坏。流平不好和发花会影响地坪涂料的装饰性。助剂的使用能有效消除或改善这些弊病,但还需考虑重涂性问题,有机硅类助剂或蜡的过量使用有可能降低涂层的表面张力,导致后续涂层附着不良。加人白炭黑和膨润土等触变剂,可以使涂料有良好的贮存稳定性,也有一定的防浮色发花作用。在较低的温度下施工时,应适量加入固化剂促进剂,加快固化反应速率。当用酸中和成盐的水稀释性胺类固化剂配制地坪涂料时,应选用非离子型的分散剂,因为常用的阴离子型分散剂如丙烯酸聚合物的铵盐或钠盐会和阳离子型固化剂分子发生离子中和反应,产生絮凝使分散剂失效。
3.环氧树脂地坪涂料的制备工艺
按涂料中分散介质的含量和分散介质的种类可以将环氧地坪涂料分为:溶剂型环地坪涂料、无溶剂(少溶剂)型环地坪涂料、水性环地坪涂料。下面介绍其主要组成和制备方法。
①溶剂型环氧地坪涂料 溶剂型环地坪涂料主要由环氧树脂、颜填料、溶剂、助剂以及与之配套的固化剂组成。在选择基料时,应注意涂膜内生成的化学键、极性基团、有效交联密度、玻璃化温度及交联固化反应速率对防腐蚀性、粘接性及物理力学性能的影响。剂型环氧涂料固体分不高,不宜制成厚膜涂料,否则部分溶有可能残留在漆膜中,引起漆膜发软。表3-3-112是一种环氧地坪色漆的参考配方。
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②无溶剂(少溶剂)型环氧地坪涂料 无溶剂(少溶剂)型环氧地坪涂料中不含溶剂或含有少量的溶剂(<15%,如高固体分涂料)。此类环氧地坪涂料施工挥发物少,从涂料到涂膜的转化率高,形成的涂膜致密、机械强度高、具有优异的防腐蚀性能,且可以制成厚膜涂料。无(少溶剂)环氧地坪涂料主要由低分子量的液态环氧树脂、环氧活性稀释剂、颜填料、助剂以及与之配套的固化剂(如环脂胺的环氧加成物)组成。其制备工艺与溶剂型环氧地坪涂料相仿。此类地坪涂料的典型代表是无溶剂环氧自流平地坪涂料。表3-3-113是一种无溶剂环氧自流平地坪涂料的基本技术指标。
无(少溶剂)环氧涂料在地坪涂装系统中主要应用在以下几个方面。
a.用作高强度弹性地坪涂料:高强度无(少)溶型环弹性承重地坪涂料是由环树脂、颜料、填料、助剂和与之相配的固化剂构成的双组分厚浆涂料。采用刮涂施工可形成0.5~5mm的中间承重弹性层,固化后表而光,承载荷大于90MPa。
b.用于承受重载荷耐冲击混凝土环氧地坪的加厚中间层或接缝处及修补层。
c.用作薄涂型防腐蚀地坪涂料:涂膜有效交联密度高,致密性好、抗介质渗透能力强耐化学药品和耐蚀性优良。刷涂或辊涂施工,可用于化工厂、炼油车间、石油化工防腐、地下设施防水等场所的专用防腐地坪材料。
d.用作厚涂型环氧地坪耐磨耐蚀地坪涂料:一次施工厚度可大于1mm。涂装后表面光滑,接近镜面效果;耐酸、碱、盐及油类介质腐蚀,特别耐强碱性能好;耐、耐压、耐冲击,有一定弹性;使用寿命一般在8年以上。被广泛应用于要求高度清洁、美观、无尘、无菌的电子、微电子以及实行 GMP标准的制药、血液制品等行业的地坪防护。
③水性环氧地坪涂料 传统的溶剂型地坪涂料存在着较多的挥发性溶剂,对人体和环境存在不同程度的危害;而且油性环氧地坪涂料和无(少)溶环地坪涂料固化成膜后漆膜较致密,地下水汽难以穿透漆膜,在潮湿基层施工时容易出现鼓泡、剥离等弊病。水性环氧地坪涂料因其具有环保、透气等优点,在近年来得到了快速发展,广泛应用于食品、医药、化妆品等行业的地坪防护以及潮湿基面的地坪防护,如用作混凝土码头防护底漆等。
水性环氧地坪涂料是双组分涂料,表3-3-114列举了一种国内市场商业化的水性环氧地坪涂料配方。
根据涂料的使用要求和成本预算,调整乙组分配方中固化剂和颜料、填料,可以按要求制成底漆和面漆。甲乙两组分的配比(按甲组分包含的环氧基团的物质的量与乙组分包含的氨基活泼氢的物质的量之比计)为,甲组分:乙组分=(1.0~1.2):1,适度提高环氧树脂的用量,可提高漆膜的耐水性和耐腐蚀性。制得的水性环氧地坪面漆基本性能指标见表3-3-115。
厚膜型水性环氧地坪面漆如水性环氧自流平地坪因其固化时易产生开裂、消泡困难等弊病,用量远不及薄膜型的水性环氧地坪面漆。
4.其他类型地坪涂料
(1)聚氨酯地坪涂料
聚氨酯涂料作为地坪涂料,除了具有良好的防腐蚀性外,还有好的耐候性和装饰性,但它的价格较贵些,有些聚氨酯涂料中含有相当多的游离异氰酸酯,吸入人体有害健康,必须做好防护措施;含异氰酸酯的涂料很活泼,遇水或潮气会凝胶,因此贮存时必须封闭。施工操作不慎易引起层间剥离、起泡等弊病。所以制造和施工时必须严格遵守操作规程。
美国材料试验协会(ASTM)将聚氨酯涂料按其组成和成膜机理将其分为五大类:
①氨基甲酸酯改性涂料(单组分);
②湿固化聚氨酯涂料(单组分);
③封闭性聚氨酯涂料(单组分);
④催化固化型聚氨酯涂料(双组分);
⑤羟基固化型聚氨酯涂料(双组分)。
在地坪涂料中应用最广泛是双组分羟基固化型和湿固化型。
①双组分羟基固化型聚氨酯地坪涂料 此类涂料分为含羟基和异酸酯基的甲、乙两组分,分别贮存。使用前将两组分混合涂布,使异氨酸酯基与羟基反应,形成聚氨酯高聚物。这类双组分聚氨酯涂料是所有聚氨酯涂料中产量最大、应用最广、调节适应性宽、最具代表性的品种,色漆通常为羟基组分。作为双组分聚氨酯地坪涂料用的羟基组分,一般有环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯、聚醚等树脂。
②单组分潮气固化型聚氨酯地坪涂料 单组分潮气固化型聚氨酯涂料是含有-NCO封端的预聚物,通过与空气中的潮气反应生成胺释放出二氧化碳(该步反应较慢),生成的胺继续与异氰酸酯反应交联成脲键固化成膜(该步反应比较快)。
单组分潮气固化聚氨酯涂料施工方便,操作时间长,可在相对湿度为50%~90%、温度最低为0℃的环境中施工;固化成膜后,涂膜内含有大量的氨酯键和键,因此膜有耐磨、耐腐蚀、耐化学品、耐油、耐水、附着力强、柔韧性好等优良特点,单组分潮气固化聚氨酯清漆的机械耐磨性往往比双组分聚氨酯清漆好,硬度较低时,耐性更优。在国内,此种涂料被大量用于地坪涂装体系的封闭底漆和罩面清漆,使用效果良好。但是潮气固化型聚氨酯在空气湿度低时干得慢,有时需添加催干剂。由于该涂料需要吸潮固化,所以膜不宜涂布太厚,一方面涂布过厚不利于吸潮固化;另一方面不利于二氧化碳逸出,形成气泡,施工时应引起注意。
(2)不饱和聚酯树脂地坪涂料 用多元醇和多元酸缩聚而成的产物称为聚酯,如果原料中含有一定数量的不饱和多元酸,则产物为不饱和聚酯。如果不饱和聚酯再加以单体稀释(如苯乙烯)即可制成无溶剂的不饱和聚酯涂料。这种涂料在引发剂和促进剂的作用下,能交联固化成不熔不溶的漆膜。
不饱和聚酯涂料具有良好的耐溶剂、耐水、耐多种化学药品性以及优良的耐磨性,可做成无溶剂地坪涂料,表面光滑亮洁,近年来在地坪涂料领域得到了较大发展,特别是用作无溶剂镘涂(或刮涂)自流平地坪涂料。但由于涂膜的交联密度大,膜较脆,抗冲击性能差;固化收缩率较环氧树脂大,因而附着力也较差,与混凝土的粘接强度低,一般为1.5MPa左右(环氧树脂地坪大于 2MPa);且漆膜不易修补,因而其在地坪行业的用量远不及环氧树脂地坪涂料。
(3)乙烯基酯树脂地坪涂料 乙烯基酯树脂一般是由环氧树脂(双酚A型、双酚F型酚醛型等)与不饱和一元酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、油酸等)开环反应制得,产物有时称为环氧丙烯酸酯树脂,或称之为不饱和环氧树脂,习惯上称为乙烯基酯树脂。乙烯基酯树脂(vinyl ester)的特征为:端基含乙烯酯基(如图片),而聚合物主链是环氧树脂的母体。
乙烯基酯树脂耐酸、碱、油类、醇类多种化学介质,不耐的介质有:丙酮、液氨、苯三氯乙烯、三氯酚、吡啶、酚、苦味酸、二氣甲烷、乙基溴等。
由于乙烯基酯树脂可制成无溶剂涂料,且具有极佳的耐酸、耐碱性和较好的韧性,其延伸率可达6%,适合制成高度耐蚀、耐的玻璃鳞片重防腐地坪涂料及涂型厚浆地坪涂料,具有轻质、高强、耐冲击、耐磨、抗渗等优点,使其在重防腐地坪领域,如化工厂、有色冶金、机械工厂、电镀、电池厂、钢铁厂等地坪防护扮演着举足轻重的角色。
(4)氯化聚烯烃耐化学介质地坪涂料 大量含氯原子的聚烯烃作为主要成膜物质制得的地坪涂料具有优良的耐化学腐蚀性、耐候性以及高的起始光泽,加上聚烯烃本身的价格较低,是地坪涂料工业中新型的成膜物质,可以制成底漆、面漆,用作室内外混凝土地坪的防护涂料。这类聚合物中的含氯量一般为40%~65%,大部分为单组分挥发自干型涂料,也可以制成交联型涂料。常见的氯化聚烯烃主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氣乙烯等的氯化物以及其相应的共聚物的氣化物、氯磺化聚乙烯等。最近国内也推出氯醚树脂(乙烯/乙烯异丁基醚共聚物),该树脂制成的涂料避免了普通氯化高聚物涂料需引人增塑剂引起的长久使用而使涂膜变脆现象,耐久性得到提高。
(5)聚脲弹性体地坪涂料 聚脲弹性体涂料为双组分产品:一组分为色漆组分,主要由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料以及助剂组成;另一组分为异氨酸酯组分。其固化反应为:
它使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为活泼氢组分,与异氰酸酯组分的反应活性极高,无需任何催化剂,即可在室温(甚至0℃以下)瞬间完成反应。此类地坪涂料具有优异的理化性能,如拉伸强度可达27.5MPa,伸长率可达1000%,柔韧性、耐性、耐老化、防腐蚀性能均优异等。同时还具有突出的耐介质性能,除二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氢氟酸、浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等强溶解、强腐蚀介质外,它可耐受绝大部分腐蚀介质的长期浸泡。除此之外,还具有良好的温变稳定性,可在120℃下长期使用,可承受350℃的短时热冲击也能在高硬度情况下保持优异的低温韧性。
聚脲弹性体涂料在地坪领域可以用作制药、食品、饮料等生产车间和仓库地面的弹性耐磨保护层;要求防炫目、消光、防滑的高级运动场、羽毛球场、跑道等耐磨面层涂料,在这类场合应用时还可以通过喷涂直接获得表面具有均匀颗粒的“麻面”涂层。也可用于停车场、人行通道、过街天桥等高防滑性场合。
(6)丙烯酸酯地坪涂料 丙烯酸酯涂料是用丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体通过加聚反应生成的聚丙烯酸酯树脂制成。由于丙烯酸酯树脂对光的主吸收峰处在太阳光谱范围之外,所以用它制成的丙烯酸酯涂料具有特别优良的耐光性及耐户外老化性能,能长期保持原有的光泽和色泽,不易分解变黄;此外还有较好的耐弱酸、弱碱、盐、油脂、洗涤剂等化学品的沾污及腐蚀性能,但耐磨性、耐冲击性能不及环氧和聚氨酯地坪涂料,目前正被广泛地用于室内外休闲场地及轻度使用的地面装饰材料。如各类工厂、办公室等要求不高的场所,无重压及化学溶剂的仓库、厂房,但在地下水汽较重的场合不适用。
5.地坪涂层系统设计与施工
(1)地坪涂层系统设计 由于地坪涂料的使用情况和施工环境复杂多变,因此需要针对具体使用环境和客户要求对涂层系统进行专门设计。涂层系统的设计一般需要考虑以下因素
①涂料的基本性能指标 所选涂料的基本性能指标应尽量满足中华人民共和国化工行业标准的地坪涂料标准HG/T3829-2006。水性地坪涂料和弹性地坪涂料不适应该标准。
②地坪涂层的使用环境 一方面应充分考虑地坪在使用期间酸、碱、盐、溶剂、油海水、淡水、风砂等介质对地坪的侵蚀影响,所选涂料应对腐蚀介质具有较强的抗性,如环氧树脂地坪涂料、聚氨酯地坪涂料、乙烯基酯树脂地坪涂料、化聚烯烃地坪涂料和聚弹性体地坪涂料等对化学介质都具有较好的抗性,但抗性的侧重点不一样,需要根据实际情况做出最佳选择;另一方面应考虑机械、载荷对地坪的碾压、冲击和磨蚀影响,涂层的设计强度应能满足使用要求。此外,如果基层的含水率长期较高,就还需要考虑涂料对潮湿的敏感性和涂层的透气性,不透气的涂层容易被地下水汽顶起而鼓泡剥离、脱落。如没做防水层的一楼潮湿地面宜施工具有透气性的水性环氧地坪涂料。
③涂层的造价和目标使用寿命 使用寿命是根据地坪使用环境、地坪涂层造价、维护或翻新难易来确定的。长效涂层一般施工要求较高,涂层较厚,造价也较高,维护或翻新相对困难。普通薄涂型地坪造价低廉,容易维护和翻新,但是容易损坏,使用寿命不长,一般为3~5年。无溶剂环氧自流平地平和聚氨酯自流平地坪造价高,但能提供装饰效果好、耐化学介质、耐冲击和碾压的涂层,使用寿命相对较长,可超过10年。
④各涂层的配套性 为获得使用性能良好的地坪涂层,如良好的附着力及耐腐蚀性耐久性、抗重压性能等,施工时往往需要将底漆、中层漆和面漆配套协同使用,并制定最适当的施工工艺,以满足多重性能要求。如图 3-3-57所示是一种典型的地坪涂层结构剖面图。
a.底涂 基面经过表面处理后,第一道工序是涂布底漆,这是涂料施工过程中最基础的工作。底涂的目的是在基面与随后的涂层之间创造良好的结合力,补强基础,稳固基面残留的尘粒,且对基面的潮气和碱起一定的封闭作用。油性底漆漆膜致密,对基面有较好的封闭效果,但其透气性差,当应用于潮湿基面时,容易出现漆膜被地下水汽压力顶起而剥离的情况。水性底漆漆膜没有油性的那么致密,一般具有微孔结构,能释放地下聚集的水汽压力,在潮湿基面也能取得较好的应用效果。如双组分水性环氧底漆对混凝土基面具有良好的附着力,近年来在潮湿混凝土基面取得了较广泛的应用。根据基面材质和表面状况正确地选择底漆品种及其涂布工艺,能起到提高涂层性能、延长涂层寿命的作用。地坪底漆应与基材有良好的附着力;本身具有良好的机械强度;对底材具有良好的保护性能和不起坏的副作用;能为以后的涂层创造良好的基础,不能含有能渗人上层涂膜引起弊病的组分;更要具有良好的施工性、干燥性。
b.中涂 在地坪涂装体系中,中涂层是介于底涂和面涂之间的涂层,砂浆层和腻子层都属于中涂层,一般由多道组成。中涂层一方面可以找平基面,对基面实行进一步加工;另一方面可以增加漆膜厚度,提高承载能力与涂层使用寿命。中涂层不能对基面和底产生不良影响,如咬底、侵蚀等,且不能含有能渗人面涂层引起弊病的组分;具有一定的机械强度、如耐压强度、弯曲强度、拉伸强度等,具有良好的施工性、干性和打性,除层如需抗重压,可在涂层间铺设增强材料,如玻璃纤维布。如果基面较平整且无耐重压,可不能工砂浆层,而直接施工腻子层找平基而,这样造价会比较经济,但使用年限会比施工了尽的涂装系统短。中涂层用的涂料应与所用的底和面漆配套,具有良好的着力,耐久性应与面漆相适应。如果要求涂层能释放地下水汽压力时,底涂层、中层和面层还需具有造气性。但水性中涂和面涂的耐压强度不及无溶剂产品,一般为40MPa左右,而无剂产品的附压强度可达80MPa,故在需耐重压的场所不适宜采用水性涂料地坪。
c.面涂 面漆的漆膜一般较致密,能抵挡化学介质和溶剂的侵蚀,耐性好,且具有良好的力学性能,能展现色彩,有良好的装饰效果与防护性能。面漆不应含有能溶解或胀中层涂料的成分,其强度和化学抗性应能满足设计要求,且具有良好的重涂性,以便于修补。
⑤工期要求 过长的施工时间会影响生产经营的进程,给生产单位带来损失。如果要求地坪涂料在指定的工期内完工,则需要考虑所选涂料的干燥时间以及涂层的施工道数对工期的影响。
⑥涂料的毒性 在地下隧道或其他较封闭环境以及人群聚集区施工时,宜选择毒性和气味较小的无溶剂地坪涂料或水性环氧地坪涂料。涉及地坪涂层设计的各因素大部分是相互制约和相互影响的,设计者应综合用户使用要求、使用环境、施工要求、成本预算等因素,并做现场勘查后与用户充分沟通,仔细权衡分析利弊,制定合理方案,以求地坪涂层系统达到最佳性价比,最大程度地满足使用要求。
(2)地坪涂料的施工准备 基面处理、施工环境要求和基本施工!具是地坪涂层系统施工的共同要求,故先单独介绍。
①基面处理 一般来说,地坪涂料施工要求基面坚实、干燥、干净无浮尘、无油脂旧涂料等异物、平坦而不光滑、无缺陷。
基面的强度现场可以用钢丝刷摩擦,也可以用回弹仪做混凝土强度测试,或用小铁锤敲打基面来判定,基面的强度应大于C20为宜,基层强度过低,涂料固化后易拉开基层,且不耐重压和冲击。强度较差的基层须重新铺设水泥砂浆找平层,找平层厚度应大于30mm,以防重压后砂浆层碎裂、脱块。若基层有空鼓,须将空鼓处切除,重新浇注水泥砂浆或用无溶剂环氧砂浆修补。
基层若含有水分,会降低涂层与基层的粘接强度,引起涂层鼓泡和脱层。含水率可用含水率测试仪器进行测定,施工油性或无溶剂地坪涂料时,一般要求控制在6%以下。也可按ASTM 4263 规定的方法,取45cmX45cm的塑料薄膜平放在混凝土表面,用胶带纸密封四周边,16h后,薄膜下出现水珠或混凝土表面变黑,说明混凝土基层过湿,不宜施工。但施工水性地坪涂料时对含水率的要求可以放宽。
基面存在的灰尘、蜡、旧涂料、油污、油渍、松散的颗粒和浮浆等异物须通过洗涤、火烤、溶解、铲削、喷丸、打磨、吸尘等手段尽量除尽,以免引起涂膜外观和附着不良。
基面存在的较浅裂缝可用电动切割机沿着裂缝部分切开1cm左右宽度的V形槽,然后将槽内粉尘吸扫干净后用树脂砂浆填补。原有的沉降缝应予以保留,在界面处可浇注弹性PU或弹性环氧胶。伸缩缝一般用环氧腻子填补平整,若面积过大,可在 30~50m间隔保留伸缩缝并灌注弹性PU或弹性环氧胶。
严格来说,所有混凝土基面在底涂之前须进行喷砂抛丸或打磨吸尘处理,以提供一个干净坚硬的表面。当基层为瓷砖面、水磨石、耐磨骨料基面时,需用喷砂机或铲削机打毛地面,以增加涂层对基面的附着力,然后吸尘。
在底涂前、应通过规场检测工具对工作面进行全面细致的检查,并做好详细记录。地面施工属隐蔽工程,基层面状况务必查清楚、记录完整,基而的尺寸要单独标明在图纸上,单位应精确到厘米。
为了防止施工边缘部分沾污及保持完全直线(或与不涂部分的分界线)应贴护面胶带这道工序在底涂、中涂及面涂施工之前都要仔细完成。
②环境要求 通常地坪涂料施工的环境要求为:施工期问和涂膜实干以前,湿度要求45%~85%,温度需在15-35℃,基材表面温度应高于露点3℃以上,以防基材及湿膜表面受结水汽。影响涂层附着力和表而效果。
在相对湿度超过85%时,涂装的涂层质最多数比较差,容易出现泛白、裂纹、剥落等弊病。特别是施工水性环氧地坪涂料时,湿度过高或通风不良都会导致固化不良,引起涂膜发白、浮色和强度下降等弊病。当然个别特殊涂料可以例外,如地坪涂装常用的湿固化型聚氨酷涂料,它是利用大气中的水分进行固化,在气候干燥时,可能还要加湿,才能使固化正常进行。温度过低,许多双组分涂料的固化反应历程减慢或停止,会严重影响地坪涂料的固化性能,如固化过程延长,甚至不能完全固化,涂膜性能严重降,如强度、硬度降低,耐磨性变差、直接影响使用寿命。对于无溶剂自流平涂料的影响则更大,表现为涂料黏度成倍增长,流动、流平性能变差,施工时产生刀痕等缺陷。气温太高,不利于施工人员身体保护,且气温太高时,无溶剂自流平涂料的适用期会明显缩短,涂料很快增稠并干结报废,甚至出现暴聚现象。
③ 常用施工工具
a.主要工具 打机、喷砂机、工业电动吸尘机、手提式电动磨光机、铁锤、錾刀手提式电动搅拌机。
b.其他工具及材料 电子秤、照明灯、接线板、25~36cm的角抹、钉鞋、带齿消泡辊简、漆刷、辊筒、锯齿镘刀、橡胶刮板、护面胶带等。
(3)地坪涂料的施工工艺 一般来讲,地坪涂层由底漆、中涂层、面漆构成。三个涂层是相互关联协同作用的,只有当三个涂层分别得到正确施工,才能使涂层系统体现预期的良好整体性能。
涂布底漆时一般应注意以下几个事项。
①含颜料、填料的底漆在使用前和使用过程应注意搅拌均匀。
②底漆涂膜厚度根据底漆品种确定,应注意控制。涂布应均匀、完整、无露底,表面无浮尘及松散砂粒。
③注意遵守干燥的规范。在底涂上如涂含有强溶剂的涂料时,底漆必须干透,以免出现咬底等漆病。
④要在表面处理以后严格按照规定的时间及时涂布底漆。还要根据底漆品种规定的条件在底漆干燥后规定的时间范围内涂下一道漆。过早涂布可能引起咬底及底漆中溶剂挥发困难导致漆膜干燥时间延长、固化不良、鼓泡等情况;涂布过迟可能引起层间附着不良,且过迟涂布易由于粉尘积累或其他污染影响表观。
⑤为增加下一道涂层与底漆间的附着力,可在涂布前将底漆打磨。涂布底漆的方法一般可采用辊涂、刷涂和喷涂。刷涂施工效率较低,一般在边角 处施工采用。最常采用的是辊涂,效率高。
施工中涂层时,应根据客户要求的施工厚度和产品于燥性能控制好每道涂层的厚度。施涂溶剂型和水性砂浆层时,不能一道施工过厚,否则有可能出现因溶剂挥发困难导致涂层长时间发软,不但延误工期,而且涂层固化性能差。
刮涂是砂浆层和腻子层最常见的施工方法。根照砂浆康料的黏度博况有时也可采用银涂施工。如果要求砂浆层施工厚度在8mm以上、多采用无溶制浆料,用压工艺工,用抹光机抹平,该工艺可一次施工达3-5mm,免去了多次布的工序。
由于砂浆层表而较粗秘,孔隙较多,一般得刮腻子找平,补空。中施工完毕后表面应平整无孔隙,因孔隙中的空气有可能在施工面漆时与进行置换,表为面施工完毕后出现气泡、漆膜塌陷等弊病。
为了获得良好表观效果的而层,中涂层完工以后一般要打、尘,再徐布面根据面漆的施工厚度选择合适的施工方法,施工型地邱面时一般采用涂刷涂。涂布应均匀,当涂层遮盖率差的亦不应以增加厚度来弥补,而是应当分几次来涂装。施工型地坪面漆(如自流平面漆)时一般采用镘刀涂。当施工的面厚度居于两者之间,其度不足以满足自流平条件时,常采用喷涂,可获得较好的表面效果,
面漆涂布和干燥方法应依据施工环境和涂料品种而定,应涂在确认无缺陷和干透的中间层或底漆上。原则上第二道面漆应在第一道面漆干透后方可涂布。面漆(特别是型地坪面漆)应用细筛网或纱布仔细过滤,涂漆和干燥时场所应干净无尘。
地坪涂料施工完毕以后需自然养护,以使涂膜达到较高的固化程度和性能,一般养护期为一周。养护期间不能遭遇化学介质、水以及各种机械碾压和冲击。
根据实际应用中地坪涂层设计的特点,将地坪涂层系统分为普通薄型地坪(0.2~0.5mm)、普通厚型地坪(1~3mm)、特种工艺地坪三类。
① 0.2~0.5mm普通薄型地坪 此类地坪涂层较薄,施工快捷,耗漆量少,造价低廉容易翻新和修补,能提供装饰、防潮、防尘、防渗、使地面易清洁等功能,耐一般化学品腐蚀,使用寿命一般为3~5年,是普通工业地坪防护最常用的地坪类型。普遍应用于电器电子、机械、食品、医药、化工、烟草、饲料、纺织、服装、家具、塑料、文体用品等承受轻度载荷的制造车间水泥或水磨石地面。具体施工工序如下。
a.按前述要求进行基面处理。
b.涂布底漆一道。要求施涂均匀,无漏涂,底漆施工完后表面无粉尘及松散砂粒。在离墙、柱、设备较近的地方辊涂时应慢速推动辊筒,以防正涂料飞溅沾污其他表面。对吸油量较大的区域应补涂底漆。涂料用量:0.10~0.22kg/m2。底漆养护时间需根据底漆类型和干燥情况来确定,一般为 4~12h。
c.刮涂腻子两道。腻子一般是在施工现场在漆料中临时掺人100~400目的石英粉和(或)滑石粉调配而成。腻子应抹平,不透底,无浮砂,表面无砂眼。涂料用量随粉料的粗细和基面粗糙程度变化而变化,一般为0.15~0.25kg/m2。腻子层干至打磨时不粘磨片时可以进行打磨,吸尘。做到无粉尘、颗粒及刮刀痕迹。
d.涂布色漆(面漆)两道。此类色漆一般为溶剂型色漆,用量为0.2~0.3kg/m2。如为无溶剂或少溶剂色漆时,面层厚度会增大,涂料用量为0.3~0.4kg/m2。要求无漏涂、露底,表面平滑无施工痕迹,颜色均匀,表面光泽一致。
e.施涂罩面清漆一道。用量为0.08~0.12kg/m2。此道工序可根据实际情况选用或不用。施涂罩面清漆一般会延长涂层的使用寿命。
②1~3mm普通厚型地坪此类地坪除具备普通薄型地坪的一般功能外,且耐性好耐冲击和重载荷,但耗漆量较大,造价相对较高。此类地坪可根据客户要求和实际应用情况设计不同厚度和涂料品种。例如,当选用薄涂型环氧-聚氨酯面漆时,适应于要求耐磨性强、耐一定冲击性的电器、电子、机械(如汽车、摩托车、电梯、自行车等)、通讯设备、仪器仪表、食品、药品、化工、烟草、饲料、纺织、饮料、服装、家具、塑料、文体用品等制造车间地面,特别是需要跑叉车、汽车、亚手推车的走道。当选用环自流平面漆时,适应于要求高度清洁、美观、无尘、无茵的电子、微电子以及实行GMP标准的制药、血液制品行业的地坪防护。当选乙烯基脂树脂涂料设计整个涂层时,特别适用于化工厂、有色冶金机械工厂、电镀、电池厂、钢铁厂等对防腐蚀有苛刻要求的地坪防护。具体施工工序如下:
a.基面处理。
b.涂布底漆一道。
c.刮涂或镘涂砂浆中层漆。施工砂浆层时,根据设计厚度在溶剂型漆料中现场掺人要求规格的石英砂分批次刮涂,因涂料中含有溶剂,每次刮涂不能太厚(一般不超过1mm)因为太厚的砂浆层不能完全干透,导致地坪早期强度不够,抗压性能差。也可以用无溶剂料加人石英砂调配成自流平砂浆刮涂或镘涂。砂浆层施工要求石英砂分布均匀,表面平实无突起、无漏刮,尤其是不能留下刀痕,以减少打磨次数;在前一层砂浆未完全固化之前不能施工下一层砂浆,否则易起泡;每刮一层砂浆,待其完全固化后,视涂层的平整度决定是否打磨,如需打磨,可用吸尘打磨机或手磨机打磨,要求打后的砂浆面平实、无突起打磨完毕后清理干净。
d.刮涂腻子一道或两道。最后一层封闭腻子完全固化后,应将腻子面层打磨平实光滑不能有一点突起或一丝孔隙,打磨完毕后彻底清扫灰尘。e.涂布按设计要求的面漆一道或两道。
③ 特种工艺地坪
a.环氧玻璃钢地坪 环氧玻璃钢地坪是在涂层中夹杂铺衬一层或多层玻璃布的复合式地坪,此类地坪的抗压强度、拉伸强度、弯曲强度都得到明显提升,适应于强度要求高的水泥地面或防强酸、强碱等化学品腐蚀的地面及排水沟、碱水池等场所。其施工工序如下。
⭐基面处理。
⭐刮涂高固含环氧底漆一道。底漆于至不粘鞋可进行下一道工序。
⭐采用逐层铺衬或一次多层玻璃布连续辅衬。将按比例调好的环氧玻璃钢和固化剂涂于地上,铺上玻璃纤维布,再用辊简粘漆整平,边角部位用毛刷,涂料用量一布一油0.35~0.4kg/m2。采用逐层铺衬时,上下层为垂直方向;采用一次多层玻璃布连续辅衬时,上下层接缝要错开,每层玻璃布均要贴实、不留气泡、不起皱褶,每幅布之间的搭接宽度不小于 5cm。
⭐刮高固含环氧腻子一遍,干燥后打磨。要求用手动打磨机打磨,采用60~80目的砂纸片,做到无气泡、无布须、无砂眼,平整。
⭐涂高固含量玻璃钢漆1~2遍,也可以表面做环氧自流平面漆。要求表面平滑光亮不透底,不露玻璃纤维布或玻璃纤维丝。
b. 3mm以上环氧压砂厚型地坪采用压砂工艺的厚型环氧地坪硬度高,固化收缩率小,耐酸、碱、盐及其他化学溶剂腐蚀,使用寿命长,一般可达15年以上。适应于要求耐强力冲击、耐腐蚀的机械厂、码头、货物电梯口、车道、化工厂、电子厂等地坪的防护。其施工工序如下。
⭐基面处理。
⭐刮涂高固含量底漆一道。涂料用量为0.20~0.25kg/m2。
⭐按设计厚度压砂。将无溶剂环氧漆料按规定配比混合并搅拌均匀,掺入石英砂中搅拌均匀后倒在地上「其中漆料与砂的重量配比为1:(6~8),用钉耙将调好的砂浆耙开并用刮刀抹平,然后用抹光机对砂浆进行抹压,机器处理不到之处用手工操作。要求做到表面平整、砂粒均匀、无浮砂和刀痕。
⭐灌浆。将调好的无溶剂环氧漆倒于地面,用刮刀刮开,使涂料足够渗入砂浆层。根据砂浆层厚度及灌浆效果决定灌浆次数。
⭐打磨吸尘。
⭐刮涂环氧腻子两道。
⭐手动打磨机细磨,吸尘,清洁地而。
⭐涂布色漆1~2道。色漆为溶剂型薄涂色漆时,一般施工两道色后再施涂一道罩面清漆。色漆为环氧自流平涂料时一般只需施工一道。
地坪漆施工结束后,把现场交给客户时,应向客户提醒如下保养及维护方法,以便能保持地面良好的质量状态和延长地坪的使用时间。
⭐地坪应经常进行清洁。存留在地面砂粒或其他坚硬颗粒可加速地坪的磨损和对地坪造
成刮伤,清洁时可用柔软扫帚或拖布。
⭐当有严重污垢时,宜使用抹布用中性清洁剂清洗,然后充分干燥,打一层薄。当酸、碱等化学药品溅溢地面时,应及时用抹布擦净后用水清洗,如果是调味料、油等则用抹布擦拭即可
⭐光滑的涂层可用养护蜡定期保养,永保美观。汤谱地坪
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