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地坪涂料耐酸碱性的比较研究

发布时间:2020-03-21 12:55浏览次数:

0 引言

地坪涂料通过在地面进行涂装,起到保护、装饰或者发挥某种特殊功能的作用。地坪涂料按溶剂类型可分为水性、溶剂型、无溶剂型[1];按施工方式也有分类为薄型、厚型(或者薄涂型、自流平型)等;还可以按树脂成分分为环氧地坪涂料[2]和聚氨酯地坪涂料等[3]。目前溶剂型地坪占大部分的用量,但是由于水性地坪涂料具有环保和透气的特点,未来也会有较大的用途[4]

我国地坪涂料的标准特别多[5],各标准的检测项目除了设置各种力学性能外,也一般都会设置涂料的耐介质性试验。笔者发现按照现行标准,地坪涂料不易通过耐酸碱性测试。因此研究地坪涂料的化学结构、成分组成对耐酸碱性的影响原理,有一定的价值[6]

本文比较了国内地坪涂料标准中的耐酸碱性的测试方法和判定指标,进行了地坪涂料的耐酸碱性试验,并通过红外光谱对环氧地坪涂料和聚氨酯地坪涂料的化学组成进行了分析,研究了化学组成对地坪涂料耐酸碱性的影响。

1 实验原料、设备及方法

1.1 实验原料

选取了8个地坪涂料,分别编号为DP-1、DP-2、DP-3、DP-4、DP-5、DP-6、DP-7、DP-8。其溶剂类型、颜色和样品比例如表1所示。

表1 地坪涂料的样品信息     下载原表

表1 地坪涂料的样品信息

1.2 实验设备及方法

耐酸碱性的检测依据为GB/T 9274-1988《色漆和清漆耐液体介质的测定》。

红外光谱使用Nicolet 6 700傅立叶变换红外光谱仪测试,扫描范围为4 000~400cm-1,分辨率为4 cm-1。采用ATR方式测试涂层的红外光谱。

2 结果与讨论

2.1 标准比较

我国制定了很多地坪涂料标准,如JC/T 1015-2006《环氧树脂地面涂层材料》、GB/T 22374-2018《地坪涂装材料》等;近几年又制定了多本水性地坪涂料的检测标准,如JC/T 2327-2015《水性聚氨酯地坪》和HG/T 5057-2016《水性环氧地坪涂料》等。

地坪涂料标准中耐酸性的介质大都选择H2SO4和HCl溶液。H2SO4的浓度有50 g/L、10%和20%共3种浓度,时间为48 h;而HCl的浓度为10%,时间为7 d。

地坪涂料标准中耐碱性的介质为NaOH溶液,浓度有50 g/L(约5%)、10%、15%、20%共4种浓度,时间为48、72、120和7 d不等。不同地坪涂料标准中耐酸性和耐碱性的具体检测条件的比对如表2所示。

2.2 耐酸性比较

环氧地坪涂料的耐介质性能受环氧树脂的环氧值[7]以及环氧当量和活泼氢当量比例的影响[8];聚氨酯地坪的耐介质性能通常要高于环氧地坪涂料[9]

地坪涂料的耐酸性,选取了最常用的耐10%H2SO4溶液和10%HCl溶液,测试时间为7 d。耐酸性的检测结果如表3所示。

表3 地坪涂料耐酸性的检测结果比较     下载原表

表3 地坪涂料耐酸性的检测结果比较

从表3可以看出,DP-3、DP-4、DP-5以及DP-7耐酸性无异常。DP-1耐酸后不起泡,但是出现变色。DP-2、DP-6和DP-8等3个地坪涂料耐酸后则同时出现了起泡和变色的情况。

从表3还可以分析出,酸溶液对地坪涂料的破坏较大,10%H2SO4溶液比10%HCl溶液的破坏力更大。耐酸性样品出现起泡、变色的反应都在48 h内就能体现,48 h内耐酸性无异常的样品耐酸性7 d后也通常没有变化。

透明地坪涂料如DP-4、DP-5和DP-7等,一般不会出现耐酸变色的情况。但是灰色或者绿色的地坪涂料耐酸性有可能会出现变色的情况。这是因为它们选择的颜料不耐酸,与酸发生反应而造成了变色。

表2 地坪涂料标准中耐酸碱性项目的比对     下载原表

表2 地坪涂料标准中耐酸碱性项目的比对

2.3 耐碱性比较

地坪涂料的耐碱性选取了最高浓度的耐15%NaOH溶液和20%NaOH溶液,测试时间为7 d。耐碱性的检测结果如表4所示。

表4 地坪涂料耐碱性的检测结果比较     下载原表

表4 地坪涂料耐碱性的检测结果比较

从表4可以看出,8个地坪涂料耐碱性都不起泡、不脱落,除了一个样品DP-6出现了变色情况,其余7个样品都没有出现变色情况。这说明碱对地坪涂料的破坏较小,基本不会导致起泡和脱落的情况。

DP-6的颜料可能与碱发生反应,造成了变色。只要注意地坪涂料中树脂或者颜料不与碱反应,地坪涂料的耐碱性一般都合格。

2.4 环氧地坪涂料的红外光谱分析

测试了8个地坪涂料的红外光谱,它们的红外光谱结果明显分为2类,DP-1、DP-2、DP-6、DP-7、DP-8的红外光谱如图1所示。

图1 环氧地坪涂料的红外光谱图

图1 环氧地坪涂料的红外光谱图   下载原图

 

从图1可以看出,DP-1、DP-2、DP-6、DP-7和DP-8等5个地坪涂料都是环氧地坪涂料。其中DP-1、DP-2、DP-6、DP-8共4个地坪涂料的红外光谱几乎完全相同,是典型的双酚A类环氧地坪涂料。1 564 cm-1和1 507 cm-1是苯环骨架振动峰,1 300cm-1是C-O-C顺式伸缩振动峰,1 180 cm-1是C-O-C反式伸缩振动峰。

DP-2、DP-6、DP-8耐酸性起泡与其树脂为环氧树脂有关;DP-1的树脂虽然也是环氧树脂,但是其耐酸性就未出现起泡的现象。

DP-7的红外光谱首先C-H的振动强度高一些,这是因为它是透明地坪涂料,填料的比例低,树脂的比例高。DP-7的红外光谱与其他4个环氧地坪涂料的红外光谱还有一处明显不同,就是1 646cm-1处有明显的酰胺基振动峰。这说明DP-7的固化剂使用的是聚酰胺环氧树脂固化剂。这也使得DP-7的耐酸性较强,不容易出现耐酸性起泡的现象。

2.5 聚氨酯地坪涂料的红外光谱分析

DP-3、DP-4和DP-5的红外光谱比较接近,如图2所示。

图2 聚氨酯地坪涂料的红外光谱图

图2 聚氨酯地坪涂料的红外光谱图   下载原图

 

从图2可以看出,DP-3、DP-4和DP-5的红外光谱中1 729 cm-1是酯基C=O和酰胺基C=O的振动峰,1 532cm-1是酰胺N-H键变形振动峰。因此DP-3、DP-4和DP-5都是聚氨酯地坪涂料。这3个产品的耐酸性结果较好,正是由于聚氨酯树脂耐酸性较好的缘故。

3 结论

地坪涂料的耐碱性一般都合格,但是耐酸性不合格的比例较高。红外光谱分析发现环氧地坪涂料的耐酸性容易出现起泡情况,改善环氧树脂的结构或者固化剂的种类可以提高环氧地坪涂料的耐酸性。红外光谱分析发现聚氨酯地坪涂料的耐酸性优于环氧地坪涂料,不易出现耐酸性不合格的情况。


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