常温固化水性环氧树脂道路修补涂料性能研究

王国鹏

摘要：道路修补是我国道路建设的重要环节，其涂料的性能对道路修补施工质量影响较大。因此，研究涂料性能显得尤为重要。目前，应用比较多的涂料为环氧涂料，该涂料通过固化剂、树脂、改性剂等材料组合而成。本文将通过开展涂料性能试验，确定最佳涂料性能配方

关键词：常温固化；环氧树脂；水性；涂料

近年来，环境保护备受人们关注，很多国家加强了环境管理，制定了一些环保法规，为涂料工业发展指引了方向[1]。其中，发展速度比较快的涂料有高固体分涂料、水性涂料、辐射固化涂料等[2]。其中水性涂料是未来重点发展方向。

一、常温固化水性环氧树脂道路修补涂料

1、水性环氧涂料

水性环氧涂料采用疏水性固化剂，与环氧树脂融合形成涂料，不仅能够增强体系稳定性，而且还可以促进溶剂交联反应[3]。在实际应用中，以水作为溶剂，采用不同方式向水中撒入成膜物质，保证其均匀性即可，经过固化处理后的漆膜具有较高的物理性能和耐水性[4]。

2、环氧树脂水性化技术

环氧树脂涂料具有良好的耐化学性、附着力、机械物理性、电绝缘性，水性化技术继承了溶剂涂料一些优点，应用广泛。由于大部分环氧树脂属于非水溶性，水中稳定性较差，需要采取水性化处理进行改进，使其稳定性得以提升。目前，常用的水性化技术有两种，其中一种为自乳化法，该项技术通过引入具有较强亲水性的基团，使得材料在水中均匀分散。另外一种为乳化法，该项技术不需要额外添加环氧树脂固化剂，直接乳化即可。考虑到稳定性、交联固化性、破乳性，本文选取自乳化法作为水性化研究技术。

3.水性环氧树脂固化剂

利用固化剂和环氧树脂反应交联成膜，固化剂性质对涂膜的化学性能和物理性能影响较大。通常情况下，采用脂肪族多元胺固化剂构建常温固化水性环氧涂料体系。由于环氧树脂固化物自身含有一些低分子聚合物，在反应过程中表面容易脱落，且涂膜强度和韧性都很低。因此，需要对其性能展开全面分析，将其作为固化剂改进研究的主要依据。

二、常温固化水性环氧树脂道路修补涂料性能实验分析

1、实验原料的选取与仪器

环氧树脂EPON828；丁基缩水甘油醚；二乙烯三胺；钛酸酯偶联剂（NDZ311W）；氧化铁；多支链单环氧化合物；消泡剂、缔合型流平剂、滑石粉。

2实验方法

（1）基材预处理

在实验过程中，对低碳钢试验进行喷砂处理。在试样表面喷射磨料，去除表面杂物，并采取粗糙化处理，提供基层与图层之间附着力。

（2）制备反应型环氧数值乳化剂

按照1：1的比例，向四角烧瓶中加入环氧树脂、聚乙二醇，同时添加适量的催化剂和溶剂，保持90℃恒温5个小时，而后冷却至50℃，生成浅黄色液体。

（3）制备水性环氧树脂乳液

向500ml的三口烧瓶中加入定量乳化剂和环氧树脂EPON1001，同时加入适量催化剂乙二醇单丁醚，均匀搅拌，并采取加热处理，使其温度达到75℃，以5%/2min向烧瓶中滴入水，搅拌20min后冷却至20℃。

（4）制备自乳化型固化剂

向烧瓶中加入二乙烯三胺和EPON828，加热搅拌，保持温度在95℃左右，恒温2个小时，而后加入丙烯腈化合物，加入搅拌，保持温度在75℃左右，恒温3个小时，最后加入去离子水，恒温1.5个小时，生成自乳化型固化剂。

（5）制备常温固化水性环氧树脂涂料

向烧瓶中加入适量的水性环氧树脂乳液，均匀搅拌，10min后向烧瓶中加入滑石粉、氧化铁、钛白粉，均匀搅拌，30min后向其中加入自乳化型固化剂，均匀搅拌。而后每隔30min，向烧瓶中依次加入消泡剂、缔合型流平剂，放置24小时。待测。

（6）测试标准

本文严格按照国家标准GB/T176893、标准GB1728-79、标准ISO2409-1972（E）、标准GB/T1763-88，分别测试涂层耐磨性、干燥时间、附着力、耐化学性。

3、性能分析

本文利用四因素三水平开展正交试验，本次试验设置水性环氧树脂量为10g，选取钛白粉、氧化铁、滑石粉、固化剂作为试验参数，通过分析各个参数加入烧瓶后反应效果，采取极差计算，依据计算结果筛选最佳水性环氧树脂配方。参数：硬度、附着力、耐磨性。性能参数分析次序：1）氧化铁；2）滑石粉；3）钛白粉；4）固化剂。

按照上述参数性能分析顺序，向烧瓶中加入适量的溶剂，通过观察反应效果，从而判断各项参数对水性环氧树脂性能影响。如表1所示为涂料配方测试结果，表2为涂料性能参数测试结果。

随着滑石粉量的增加，涂料硬度持续上升；加入0.5g氧化铁时，涂料硬度降到最低，而后随着氧化铁的增加而升高；加入0.6g钛白粉时，涂料硬度达到最高，而后随着钛白粉的增加而降低；加入固化剂达到4g以后涂料硬度基本不变。氧化铁、钛白粉、固化剂、滑石粉的加入对涂料的影响，均是先上升再下降。滑石粉、氧化铁的增加将导致涂料耐磨性下降，而钛白粉和固化剂的增加，分别在0.6g和4g以后有助于涂料耐磨性的提升。

总结

本文主要对水性环氧树脂道路修补涂料性能展开研究分析，选取硬度、附着力、耐磨性性作为研究性能，选取的性能影响参数有4个，包括氧化铁、滑石粉、钛白粉、固化剂。实验结果表明：钛白粉0.6g、氧化铁0.6g、滑石粉0.6g、固化剂4g为最佳涂料性能配方，该涂料具有较好的性能。

参考文献：

[1]何莎，刘伟区，谭建权，等.磺酸盐型水性环氧树脂乳液的制备及性能研究[J].涂料工业，2017，47（10）：49-53.

[2]刘明，张汉青，祝宝英，等.两步扩链法制备自乳化水性环氧树脂固化剂及其在水性涂料中的应用[J].涂料工业，2017，47（12）：74-79.

[3]马伟佳，王启录，张庆新.新型水性环氧树脂涂料的制备与性能研究[J].胶体与聚合物，2016（2）：71-73.

[4]杨红光，杨建军，陈春俊，等.二乙醇胺改性水性环氧树脂乳液的制备及其性能研究[J].粘接，2016，37（3）：31-34.