CN115725218A - 一种环保节能型水性环氧地坪涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂45‑55份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6‑8份，硅烷偶联剂2‑4份，钛白粉10‑15份，填料3‑8份，引发剂1‑3份，功能助剂0.5‑4份，去离子水20‑30份。本发明水性环氧地坪涂料为单组分产品，通过水性羟基聚丙烯酸酯分散体和硅烷偶联剂对环氧树脂改性，使得本发明水性环氧地坪涂料具有强度高、无缝防尘，易清洁，耐酸碱等优良性能，同时本发明水性环氧地坪涂料还具备美观亮丽，施工快速特点。
Description
技术领域
本发明涉及地坪涂料技术领域，尤其涉及一种环保节能型水性环氧地坪涂料及其制备方法。
背景技术
地坪涂料就是采用环氧树脂原料为主剂，添加颜料，溶剂，助剂固化剂经过调配而成的地面装饰材料。水性环氧地坪涂料以水为溶解物的环氧树脂地坪材料，具有环保，耐磨等特点。水性环氧地坪涂料用于普通至中等荷载的停车库，以及有耐磨和装饰要求的商场、展览馆等商业地坪；尤其适用于地下停车场、一楼地面等要求具有透水汽功能的场面。现有的产品多为双组分或多组分水性产品，存在施工使用不方便、操作时间短、易开裂等缺陷。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种环保节能型水性环氧地坪涂料及其制备方法，本发明水性环氧地坪涂料为单组分产品，具有强度高、无缝防尘，易清洁，耐酸碱等优良性能，同时本发明水性环氧地坪涂料还具备美观亮丽，施工快速特点。
本发明通过以下技术方案实施：
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂45-55份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6-8份，硅烷偶联剂2-4份，钛白粉10-15份，填料3-8份，引发剂1-3份，功能助剂0.5-4份，去离子水20-30份。
进一步地，水性羟基聚丙烯酸酯分散体的平均分子量为3500-4500，羟基含量为3.8-4.1％，pH值为7.0-8.0。
进一步地，硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570或A-150中的任意一种。
进一步地，填料为高岭土、硫酸钡、滑石粉、轻质碳酸钙中任意一种。
进一步地，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中任意一种。
进一步地，功能助剂包含润湿剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、中的至少一种；优选地，按重量份计，功能助剂包括润湿剂0.2-1份，增稠剂0.1-1份，分散剂0.1-1份，消泡剂0.1-1份。
进一步地，润湿剂为Surfynol 104BC、Surfynol 104E、BYK346或BYK348中的任意一种；
增稠剂为海名斯公司的RHEOLATE350D或陶氏公司的ASE-60；
分散剂为BYK90、BYK193、VXW 6208、Tego 715W或Tego 752W中的任意一种；
消泡剂为Tego 810、Tego 931、SI 2292或BYK023中的任意一种。
一种环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在氮气保护下，将水性环氧树脂和水性羟基聚丙烯酸酯分散体加入至反应釜中，搅拌均匀，升温至80-85℃，滴加引发剂，保温反应1-3h，得到混合物A；
步骤2、将反应釜温度降至65-70℃，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，保温反应1.5-2.5h，反应完成后，冷却至40℃出料，得到混合物B；
步骤3、按重量份混合去离子水、钛白粉、填料、分散剂、消泡剂和润湿剂搅拌均匀后，过砂磨机，获得混合浆液C；
步骤4、将混合浆料C与混合物B混合均匀，加入增稠剂，搅拌均匀，经在线检测合格后，80目筛过滤即得环保节能型水性环氧地坪涂料。
进一步地，步骤3中混合浆液C研磨至细度不超过35μm。
进一步地，步骤1和2中搅拌转速为500-800r/min；
步骤3和4中搅拌转速为100-120r/min。
进一步地，步骤4中的在线检测所用检测装置包含如下模块：
图像采集模块，包含CCD工业相机，用于采集涂料的图像；
分析计算模块，对CCD工业相采集到的涂料图像进行计算分析处理；
控制模块，将计算分析结果与预设阈值进行比较，判断涂料搅拌是否均匀，再控制搅拌机构是否继续运行。
进一步地，在线检测装置执行如下操作：
S1、图像采集模块按预设的时间间隔利用CCD工业相机实时采集涂料的图像；
S2、对合格的涂料样品进行图像采集，确定分布均匀性指数W阈值Tw；
S3、分析计算模块将采集到的图像进行分割，截取中间AxB大小图像，再对截取到的涂料图像进行灰度化计算处理，得到第一灰度化图像f(x,y),其中1≤x≤A,1≤y≤B，计算图像灰度均匀性指数W如下：
其中，
为像素f(x,y)的4*4领域灰度均值；
S4、将计算所得值W与设定阈值Tw进行比较，若W≤Tw，则判定涂料混合均匀，达到质量要求，反馈信号给搅拌机构，停止工作；若W>Tw，则就判定涂料混合均匀度未达质量要求，反馈信号给搅拌机构，继续涂料搅拌工作。
本发明的有益效果：
(1)本发明水性环氧地坪涂料为单组分产品，通过高羟值的水性含羟基聚丙烯酸酯分散体对环氧树脂改性，确保环氧树脂涂层具有较高的交联密度以及强度，使得涂层的附着力好，显著提升了环氧树脂涂层的硬度、抗刮伤性、耐热性、耐水性以及耐化学。
(2)本发明中还加入硅烷偶联剂，硅氧烷基团的加入增加了环氧树脂分子链的柔韧性，可以明显增加环氧树脂涂层的韧性，增强其抗破坏性能，使环氧树脂涂层不易开裂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详述，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。
以下实施例和对比例中，水性环氧树脂为低分子量双酚A型环氧树脂，NPEL128，环氧当量184-190g/mol；水性羟基聚丙烯酸酯分散体为CX-826，由水性丙烯酸树脂、丙二醇丁醚、水和中和剂组成，羟基含量为3.9％，pH值为7.0-8.0。
实施例1
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂50份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6份，KH-550硅烷偶联剂2份，钛白粉12份，高岭土5份，过硫酸铵4份，BYK346润湿剂0.5份，ASE-60增稠剂0.3份，BYK90分散剂0.5份，Tego 810消泡剂0.5份，去离子水25份。
一种环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在氮气保护下，将水性环氧树脂和水性羟基聚丙烯酸酯分散体加入至反应釜中，搅拌均匀，搅拌转速为800r/min，升温至85℃，滴加过硫酸铵，保温反应2h，得到混合物A；
步骤2、将反应釜温度降至65℃，加入KH-550硅烷偶联剂，搅拌均匀，搅拌转速为800r/min，保温反应2h，反应完成后，冷却至40℃出料，得到混合物B；
步骤3、按重量份混合去离子水、钛白粉、高岭土、BYK90分散剂、Tego 810消泡剂和BYK346润湿剂120r/min搅拌均匀，过砂磨机，研磨至细度不超过35μm，获得混合浆液C；
步骤4、将混合浆料C与混合物B混合均匀，加入增稠剂，搅拌均匀，搅拌转速为100r/min，经在线检测合格后，80目筛过滤即得环保节能型水性环氧地坪涂料。
实施例2
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂50份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体8份，KH-550硅烷偶联剂2份，钛白粉12份，高岭土5份，过硫酸铵4份，BYK346润湿剂0.5份，ASE-60增稠剂0.3份，BYK90分散剂0.5份，Tego 810消泡剂0.5份，去离子水25份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂50份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6份，KH-550硅烷偶联剂4份，钛白粉12份，高岭土5份，过硫酸铵4份，BYK346润湿剂0.5份，ASE-60增稠剂0.3份，BYK90分散剂0.5份，Tego 810消泡剂0.5份，去离子水25份。
制备方法同实施例1。
对比例1
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂50份，丙烯酸酯6份，KH-550硅烷偶联剂2份，钛白粉12份，高岭土5份，过硫酸铵4份，BYK346润湿剂0.5份，ASE-60增稠剂0.3份，BYK90分散剂0.5份，Tego 810消泡剂0.5份，去离子水25份。
一种环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在氮气保护下，将水性环氧树脂和丙烯酸酯加入至反应釜中，搅拌均匀，搅拌转速为800r/min，升温至85℃，滴加过硫酸铵，保温反应2h，得到混合物A；
其余步骤同实施例1。
对比例2
一种环保节能型水性环氧地坪涂料，原料按重量份计包括：水性环氧树脂50份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6份，钛白粉12份，高岭土5份，过硫酸铵4份，BYK346润湿剂0.5份，ASE-60增稠剂0.3份，BYK90分散剂0.5份，Tego 810消泡剂0.5份，去离子水25份。
一种环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、在氮气保护下，将水性环氧树脂和水性羟基聚丙烯酸酯分散体加入至反应釜中，搅拌均匀，搅拌转速为800r/min，升温至85℃，滴加过硫酸铵，保温反应2h，反应完成后，冷却至40℃出料，得到混合物A；
步骤2、按重量份混合去离子水、钛白粉、高岭土、BYK90分散剂、Tego 810消泡剂和BYK346润湿剂120r/min搅拌均匀，过砂磨机，研磨至细度不超过35μm，获得混合浆液B；
步骤3、将混合浆料B与混合物A混合均匀，加入增稠剂，搅拌均匀，搅拌转速为100r/min，经在线检测合格后，80目筛过滤即得环保节能型水性环氧地坪涂料。
试验例
对实施例1-3以及对比例1-2的地坪涂料进行性能测试，对涂膜干燥时间、柔韧性、附着力、冲击强度、铅笔硬度值以及耐水性、耐碱性、耐酸性、耐油性、耐盐雾性进行检测。
干燥时间依照GB/T 1728-89、柔韧性依照GB/T 1731-1993(选取曲率半径为2mm粗细规格的轴棒将极片卷绕弯折)、附着力依照GB/T 9286-2008、冲击强度依照GB/T 1732-2020、铅笔硬度值依照GB/T 6739-2006、耐水性依照GB/T 1733-1993、耐酸性依照GB/T9274-1998、耐碱性依照GB/T 9274-1998、耐油性依照GB/T 1734-1933、耐盐雾性依照GB/T1771-1991，测试结果如表1所示。
表1
通过表1结果可以看出，实施例1-3的地坪涂料具有使得本发明水性环氧地坪涂料干燥固化时间短，各项性能优异。对比例1中选用丙烯酸酯代替本发明中的水性羟基聚丙烯酸酯分散体，通过表1结果可以看出，对比例1中的涂层的附着力、硬度、耐水性、耐酸碱性都有明显的下降。对比例2中未添加硅烷偶联剂，通过柔韧性试验，对比例2中的涂层明显出现裂纹，柔韧性下降。
在一个实施例中，步骤4中的在线检测所用检测装置包含如下模块：
图像采集模块，包含CCD工业相机，用于采集涂料的图像；
分析计算模块，对CCD工业相采集到的涂料图像进行计算分析处理；
控制模块，将计算分析结果与预设阈值进行比较，判断涂料搅拌是否均匀，再控制搅拌机构是否继续运行。
在线检测装置执行如下操作：
S1、图像采集模块按预设的时间间隔利用CCD工业相机实时采集涂料的图像；
S2、对合格的涂料样品进行图像采集，确定分布均匀性指数W阈值Tw；
S3、分析计算模块将采集到的图像进行分割，截取中间AxB大小图像，再对截取到的涂料图像进行灰度化计算处理，得到第一灰度化图像f(x,y),其中1≤x≤A,1≤y≤B，计算图像灰度均匀性指数W如下：
其中，
为像素f(x,y)的4*4领域灰度均值；
S4、将计算所得值W与设定阈值Tw进行比较，若W≤Tw，则判定涂料混合均匀，达到质量要求，反馈信号给搅拌机构，停止工作；若W>Tw，则就判定涂料混合均匀度未达质量要求，反馈信号给搅拌机构，继续涂料搅拌工作。
上述发明的有益效果：本发明中采用基于图像技术的检测装置对涂料均匀度实现在线检测，通过图像采集模块采集涂料图像，然后通过计算模块和控制模块判断涂料是否搅拌均匀来控制搅拌是否需要继续进行。使用本发明在线检测装置可以智能控制搅拌时间，避免搅拌时间过短搅拌不均匀得到的地坪涂料性能不达标，或搅拌时间过长资源浪费。
最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明创造，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，原料按重量份计包括：水性环氧树脂45-55份，水性羟基聚丙烯酸酯分散体6-8份，硅烷偶联剂2-4份，钛白粉10-15份，填料3-8份，引发剂1-3份，功能助剂0.5-4份，去离子水20-30份。
2.根据权利要求1的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，水性羟基聚丙烯酸酯分散体的平均分子量为3500-4500，羟基含量为3.8-4.1％，pH值为7.0-8.0。
3.根据权利要求1的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570或A-150中的任意一种。
4.根据权利要求1的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，填料为高岭土、硫酸钡、滑石粉、轻质碳酸钙中任意一种。
5.根据权利要求1的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中任意一种。
6.根据权利要求1的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，功能助剂包含润湿剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、中的至少一种；优选地，按重量份计，功能助剂包括润湿剂0.2-1份，增稠剂0.1-1份，分散剂0.1-1份，消泡剂0.1-1份。
7.根据权利要求6的环保节能型水性环氧地坪涂料，其特征在于，润湿剂为Surfynol104BC、Surfynol 104E、BYK346或BYK348中的任意一种；
增稠剂为海名斯公司的RHEOLATE350D或陶氏公司的ASE-60；
分散剂为BYK90、BYK193、VXW 6208、Tego 715W或Tego 752W中的任意一种；
消泡剂为Tego 810、Tego 931、SI 2292或BYK023中的任意一种。
8.一种环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在氮气保护下，将水性环氧树脂和水性羟基聚丙烯酸酯分散体加入至反应釜中，搅拌均匀，升温至80-85℃，滴加引发剂，保温反应1-3h，得到混合物A；
步骤2、将反应釜温度降至65-70℃，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀，保温反应1.5-2.5h，反应完成后，冷却至40℃出料，得到混合物B；
步骤3、按重量份混合去离子水、钛白粉、填料、分散剂、消泡剂和润湿剂搅拌均匀后，过砂磨机，获得混合浆液C；
步骤4、将混合浆料C与混合物B混合均匀，加入增稠剂，搅拌均匀，经在线检测合格后，80目筛过滤即得环保节能型水性环氧地坪涂料。
9.根据权利要求8的环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于，步骤3中混合浆液C研磨至细度不超过35μm。
10.根据权利要求8的环保节能型水性环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于，步骤1和2中搅拌转速为500-800r/min；
步骤3和4中搅拌转速为100-120r/min。
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