毕业设计论文-环氧地坪涂料的研制

毕业设计论文-环氧地坪涂料的研制内容摘要：

的粘结性能特别强，可用作结构胶。 (3)固化收缩力小。 一般为 1%2%，是热固树脂中固化收缩力最小的品种之一。 线膨胀系数很小，一般为 6 105/℃，其产品稳定，内应力小，不易开裂。 (4)工艺性好。 环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触成型。 配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。 (5)电性能好。 是热固性 树脂中介电性能最好的品种之一。 (6)稳定性好。 不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。 只要贮存的得当（密封、不受潮、不遇高温），其贮存期为一年。 超期后若检验合格仍可使用。 (7) 环氧固化物的耐热性一般为 80100℃ 环氧树脂的耐热品种可达 200℃ 或更高。 (8)在热固树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。 环氧树脂的应用特点 (1)具有极大的配方设计灵活性和多样性。 能按不同的使用性能和工艺性能要求，设计出针对性很强的最佳配方。 但每个最佳配方都有一定的适用范围，不是在任何工艺条件和任意使 用条件下都宜采用。 由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不安全相同，所以环氧树脂的固化历程，即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。 (2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温、或高温固化，能在潮湿表面甚至在水中固化，能快速固化、也能缓慢固化，所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。 环氧树脂可低压成型或接触压成型，因此可降低对成型设备和模具的要求，减少投资，降低成本。 (3)在三大通用型热固性树脂中，环氧树脂的价格偏高，从而在应用上受到一定的影响。 但是，由于它的性能优异，所以主要用于对性 能要求高的场合，尤其是对综合性能要求高的领域。 环氧树脂在涂料行业的共性 环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、性能各异的品种。 其共性如下 [3]： (1)耐化学品性能优良，尤其是耐碱性。 (2)漆膜的附着力强，特别是对金属。 (3)具有较好的耐热性和电绝缘性。 (4)漆膜保色性较好。 环氧树脂的应用发展概况 (1)国外环氧树脂概况 唐 山 学 院 毕 业 设 计 5 目前 , 世界环氧树脂的总消费量约为 112 Mt/a ,其中西欧、美国和日本的消费量约为 800 kt ,约占世界环氧树脂总消费量的 67 %。 世界各国或地区的环氧树脂消费结构各不相同。 西欧环氧树脂的消费结构为 : 涂料对环氧树脂的需求量约占总消费量的 58 % ,美国环氧树脂的消费结构为 :涂料对环氧树脂的需求量约占总消费量的 54 %,日本环氧树脂的消费结构为 : 涂料对环氧树脂的需求量约占总消费量的33 % ,目前 ,世界上使用最广泛的环氧树脂品种是双 酚 A型环氧树脂 ,它约占世界环氧树脂总消费量的 80 %以上 ,其次是溴化双酚 A 型和酚醛型环氧树脂 ,其他品种的生产使用量相对很小。 但近年来由于市场需求的变化 ,目前国外特种环氧树脂消费比例不断增加 [5]。 (2)国内环氧树脂发展概况 我国的环氧树脂产业在 20 世纪 80年代以前发展一直比较缓慢 , 改革开放以后才得到巨大的发展。 目前我国环氧树脂的生产厂家有 170 多家 ,2020 年总生产能力达 300 kt ,2020 年的总产量达 288 kt ,2020 年总生产能力已达 320 kt , 2020 年的总产量达 300 kt ,生产厂家主要有广东宏昌化工公司、张家港陶氏工厂、湖南巴陵公司环氧树脂事业部、大连齐华化工公司、江苏无锡树脂厂等。 环氧树脂产业随着国民经济快速、稳健发展 ,得到了长足进步 ,近 10 年来基本上以 20 %左右速度增长 ,下游产业应用的深度和广度都增加。 2020 年我国环氧树脂生产量达 33 万吨 ,表观消费量达 63万吨 , 今年产能的增幅更大 ,而且月进口量也首次超过了 2 万吨 ,成为全球主要生产国和重要消费国 ,中国的整个环氧树脂产业格局发生了根本性变化。 我国环氧树脂消费领域与国外基本相同，主要用于涂料、复合材料、电子电器、黏合剂等 四 大领域。 2020 年我国涂料领域对环氧树脂的需求量为 10 万吨， 2020 年以前该领域对环氧树脂的消费量年均增长率为 9％。 电子电气、复合材料、黏合剂领域的消费量分别为 25 万吨、 8 万 吨和 1 万吨 [5]。 环氧树脂 固化剂 固化剂 是 与环氧树脂发生化学反应 ,形成网状立体聚合物 ,把复合材料骨材包络在网状体之中 ， 使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。 作为环氧地坪涂料中不可或缺的组分之一，其主要是通过直接与环氧树脂发生固化反应而结合在漆膜结构中。 由于环氧树脂品种较多，故其固化剂品种更为繁多，但按其化学结构不同可大致分为如下几类 [6]： 聚酰胺固化剂 聚酰胺固化剂是由 18 碳不饱和脂肪酸经 DielsAlder 反应所得到的二聚酸与脂肪胺的反应产物。 二聚酸的长链起到内增塑剂作用， 使涂层具有韧性。 由于分子中唐 山 学 院 毕 业 设 计 6 既有极性的氨基，又有非极性的长链羟基，类似于表面活性剂，所以能在潮湿表面使用。 聚酰胺固化剂可在室温条件下固化环氧树脂，低毒、适 难，须添加固化促进剂。 由于分子链较长，交联密度用期长，耐水性好。 主要用于溶剂型地坪涂料的底 低，聚酰胺固化的环氧树脂，其抗溶剂性、耐化学品涂和面涂。 低温条件下 (10℃ 以下 )聚酰胺固化困 性稍逊于脂肪胺。 酰胺基胺固化剂 酰胺基胺是多元胺与植物油脂肪酸反应的产物，反应时若升高温度则脱水产生咪唑啉基团，粘度明显下降。 酰胺基胺固化剂具有低粘度较 好的反应活性，对湿凝土和湿底基有极好的粘接性。 大量用于可镘平地坪以及无溶剂地坪的底涂和中涂。 脂肪族多元胺固化剂 绝大部分脂肪族胺在常温下是液体，能在常温条件下快速固化环氧树脂，固化物具有优良的耐化学品、耐溶剂性能，耐磨性好。 脂肪胺的缺点曾经阻碍它在地坪涂料中的应用，如固化时散热量大，一次配料不能太多，操作期短；易与空气中二氧化碳、水分反应，生成氨基甲酸酯，使地坪表面光泽性降低，出现白色斑点或粘手油状物。 这不仅影响外观，而且降低了涂层机械强度和附着力。 目前在地坪涂料中得到广泛应用的是改性脂肪 胺或一些特殊结构的脂肪胺，如三甲基己二胺、醚胺、间苯二甲胺。 这些固化剂用作无溶剂地坪的面涂和中涂，具有适用范围 广、粘度低、高光泽、耐水性强等特点及优良的机械性能和耐化学品性。 脂环族胺固化剂 脂环族胺是指至少有一个氨基直接连接到饱和环上的多元胺。 有代表性的品种是异弗尔酮二胺或成物，可得到较理想的可在低温和高湿条件下固化的环氧固化剂。 这类固化剂的主要特点是固化物有良的光泽和光泽稳定性，很高的硬度和耐化学品 4二氨基二环己基甲烷。 通常脂环族胺能够在性。 在无溶剂自流平和可镘平地坪涂料中已得到广 室温下固化，但反应迟缓，通过添加促进剂或制成加泛应用。 芳香族胺固化剂 大部分芳香族胺如间苯二胺， 4二氨基二苯甲烷在常温条件下是固体，须加热固化。 地坪涂料使用的是芳香胺的液态改性物，它具有不同的固化周期和适用范围，可在低温 (5℃ )，高湿甚至水中固化环氧树脂。 固化物具有高光泽，良好的物理机械性能和抗化学品性 (特别对无机酸和有机酸 )。 芳香族胺的缺点是颜色深、易变色，有一定的毒性。 通常用于深色地坪涂料或地坪涂料的中涂，不宜在食品厂、医院使用。 水性固化剂 环氧地坪施工中遇到的 一大难题是如何降低体系粘度。 实际工作中常采用加热唐 山 学 院 毕 业 设 计 7 固化，加入活性稀释剂以及使体系分散于水中等方法。 随着人类社会的进步，对于环境保护提出了更高的要求，水性固化剂迅速发展。 这类固化剂的特点是：挥发性有机化合物为零，低粘度、低气味、不燃烧、粘接性好，特别对潮湿或“绿色”混凝土适用性更强。 早期的水性固化剂是一种改性的聚酰胺水溶液，在室温条件不能乳化和固化环氧树脂，通常用作地坪涂料的底涂，适用于不能使用有机溶剂的场合，如医院、屠宰场、隧道、食品厂等，以减少火灾和气味。 新一代水性固化剂是一种改性脂肪胺溶液，它能在室温条件 下乳化并固化普通的液体环氧树脂。 如 E5 33Shell828。 固化物聚合后的光泽高，机械强度和耐磨性优良，不须特别进行处理就能够在潮湿混凝土表面一次性完成自流平地坪的施工。 环氧树脂 稀释剂 稀释剂主要用来降低环氧胶粘剂体系的黏度，溶解、分散和稀释涂料，改善胶液的涂布性和流动性。 此外，稀释剂也起到延长使用寿命的作用。 但是加入稀释剂也会降低固化后树脂的热变形温度、胶接温度、耐介质及耐老化等性能。 然而，为了使树脂胶液便于浸润胶合物的表面，提高其浸润能力和湿润能力，有利于操作，必须加入适量的稀释 剂。 稀释剂的分类方法很多，按其使用机理 [2]，可分为非活性稀释剂与活性稀释剂两大类。 非活性稀释剂 非活性稀释剂不与环氧树脂、固化剂等起反应，纯属物理地掺混到树脂中。 非活性稀释剂如要为一些惰性的溶剂，如甲苯、乙醇、丙酮、丁醇、二丁酯等。 它与树脂仅是机械的混合，起稀释和降低黏度作用的液体。 它在胶液的固化过程中大部分是挥发掉的。 它会给树脂固化物留下孔隙，使收缩率相对增大。 因此，非活性稀释剂对固化后的树脂性能的不利影响比活性稀释剂大，但却能少许提高树脂的韧性。 当使用要求较高时不能使用非活性稀释剂 ，应选用活性稀释剂。 活性稀释剂 活性稀释剂一般是指带有一个或两个以上环氧基的低分子化合物，它们可以直接参与环氧树脂的固化反应，成为环氧树脂固化物 交联 网络的一部分，对固化物产物的性能几乎无影响，有时还能增加固化体系的韧性。 活性稀释剂 主要为缩水甘油醚类的物质 ， 又分为单环氧基活性稀释剂和多环氧基活性稀释剂两种。 某些单环氧基稀释剂，如丙烯基缩水甘油 醚、丁基缩水甘油醚和苯基缩水甘油醚，对于胺类固化剂反应活性较大； 某些烯烃或脂环族单环氧基稀释剂对酸酐固化剂反应活性较大。 因此，使用活性稀释剂时，固化剂 的用量、品种应作相应的调整。 颜填料 唐 山 学 院 毕 业 设 计 8 颜料 不含颜料的涂料称为清漆，清漆由于它的透明性，只能显现出物体的本色，不能遮盖物体表面的缺陷。 在清漆中加入颜料，得到的涂料称为色漆。 色漆不仅能遮住被涂物体的表面缺陷，还能使物体外观更加美观。 因此，颜料是生产涂料的主要原料之一。 颜料粒子的粒径为 ，在砖石结构的涂料中也用更大的粒径的颜料作为填料，但一般使用的颜料粒径在 25μm以下 .颜料供应商提供的颜料可以是完全分散的、润湿的、稳定的，并保证生产的涂料在贮存和干燥过程中不会发 生絮凝现象。 颜料最重要的作用是其遮盖和赋于涂层以色彩的作用，但它的作用也不只于此，还有 [2]： (1)增加强度 颜料的活性表面可以和大分子链相结合，形成交联结构。 当其中一条链受到应力时，可通过交联点将应力分散。 颜料与大分子间的作用力一般是次价力，经过化学处理，可以得到加强。 颜料粒子的大小和形状对强度很有影响，粒子越细，增强效果越好。 (2)增加附着力 涂料在固化时常伴随有体积的收缩，产生内应力，影响涂料的附着，加入颜料可以减小收缩，改善附着力。 (3)改善流变性能 颜料可以提高涂料的黏度，还可以赋于涂料 以很好的流变性能，例如，通过添加颜料（如气相 SiO2）赋予触变性质。 (4)改善耐候性 有的颜料可吸收紫外光或反射紫外光，起光屏蔽作用，如炭黑既是黑色颜料又是一个紫外吸收剂。 (5)功能作用 如防腐蚀作用，在防腐蚀颜料中由起钝化作用的颜料，如红丹（ Pb3O4），也有对水与空气起屏蔽作用的颜料，如铝粉、云母及玻璃鳞片，还有作为类似牺牲阳极的锌粉等。 (6)降低光泽 在涂料中加入颜料可破坏漆膜表面的平滑性，因而可降低光泽，在清漆中常用的极细的二氧化硅或蜡来消光。 (7)降低成本 许多不起遮盖和色彩作用的颜料（如 CaCO3， SiO2，滑石粉等）价钱便宜，加入涂料中不影响涂层性质，但可增加体积，大大降低成本。 它们称为体积颜料或惰唐 山 学 院 毕 业 设 计 9 性颜料。 填料 填料的适应性不仅取决于填料的化学组成，还与其形状及颗粒的大小（粒径或粒度）有关。 例如为改进机械性能，最好采用针状或纤维状（棒状）填料，这种填料由玻璃、石棉、粘土、碳酸钙等；要改进热传导性，可采用导热好的铝、镁、及其化合物，各种结晶性硅石、金属等。 在环氧树脂中加入一些粉状的无机填料，可以降低其价格，促使其硬度增加，在放热的固化反应中作为一个热渗入物，减少在固化中 的收缩率，并改善其他工艺及性能参数。 填料对环氧树脂增粘的效果主要与填料表面的物理化学结构有关，也与填料粒子的大小和形状有关。 通常说来，填料的加入，环氧树脂从均一体系变成了非均一体系，随着填料用量的增加，环氧树脂加填体系的粘度亦随之增加。 为了改善填料的表面性质，增加填加量，改善环氧树脂固化物的性能，常常用硅烷偶联剂和钛酯系偶联剂对填料进行表面处理。 处理效果因偶联剂的种类不同而不同。 助剂 正确使用助剂，可以提高涂料产品的质量，扩大涂料产品的用途，改善涂料的施工功能。 随着环境保护的需要，水性涂料、粉 末涂料、水稀释性涂料、高固含量涂料日益增多，助剂的品种也越来越丰富。 若正确设计添加助剂的涂料配方，不仅可以提高涂膜的各项性能指标，使涂料具有一些新的特性，还可以提高涂料产品的经济效益。 消泡剂。