【導(dǎo)讀】利用環(huán)氧樹脂通過選擇合適的固化劑及加工工藝過程，制備環(huán)氧地坪涂料，可以使學(xué)生對于涂。實驗測試能力、文字表達(dá)能力、以及分析問題解決問題的能力。關(guān)于環(huán)氧地坪涂料的研究，從選擇合適的固化劑入手，要求地坪涂料能在常溫固化成膜，流平性好，并對影響因素進(jìn)行討論，確定實驗的工藝條件，結(jié)合文獻(xiàn)資料和研究的結(jié)果，得出目前國內(nèi)外環(huán)氧地坪涂料研究和使用現(xiàn)狀，提出進(jìn)一步研究的方向。下解決實驗中出現(xiàn)的問題，在給定的時間內(nèi)取得實驗數(shù)據(jù)，得出實驗研究的結(jié)論。對實驗研究結(jié)果進(jìn)行處理分析和歸納，按學(xué)院要求格式撰寫畢業(yè)論文。述內(nèi)容符合課題要求，外文翻譯準(zhǔn)確，參考文獻(xiàn)量充足；實驗內(nèi)容敘述明確，圖表對應(yīng)整齊，作圖規(guī)范，分析具體細(xì)致、有理論依據(jù)，各部分結(jié)論正確；設(shè)計方法表達(dá)詳盡，機理分析透徹；結(jié)論滿足課題要求；2擬定切實可行的實驗研究方案，完成實驗準(zhǔn)備工作。6畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯~1任務(wù)量畢業(yè)設(shè)計（論文）難易適度、份量合理。

　　

【正文】 備好的色漿按一定的比例調(diào)色，如調(diào)制出草綠色、咖啡色、橙黃色、橙紅色等 。 (2)按比例放大調(diào)制成一定量的顏色的色漿。 (3)將制備好的色漿加 入適量的基料或不加基料，均勻的分成四份，然后分別加入一定量的 T3 J50、 T100、 1327固化劑。 (4)加入固化劑后，加入少量消泡劑再靜止一會然后將各種涂料鋪展在 鋁 板上。 通過觀察檢測不同種類固化劑的涂膜的性能和不斷改變固化劑的加入量確定固化劑的最佳種類用量。 環(huán)氧地坪涂料的性能檢測 按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對涂料性能進(jìn)行檢測 ， 見表 3[7]： 表 3 無溶劑自流平環(huán)氧地坪涂料檢測標(biāo)準(zhǔn) 檢測項目 檢測結(jié)果 檢測方法 外觀 平整光滑 目測 表干（ 25℃ ）∕ h ≤6 GB∕T 172889 實干 （ 25℃ ）∕ h ≤24 GB∕T 172889 固含量∕ % 100 GB∕T 172589 附著力（劃圈法）∕級 ≤1 GB∕T 928688 硬度（鉛筆） 3H GB∕T 673996 光澤∕ % 90 GB∕T 174389 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 17 3 結(jié)果與討論 原料種類的選擇及加入量的確定 環(huán)氧樹脂的選擇 環(huán)氧樹脂分子中的環(huán)氧基和羥基是環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的活性中心。環(huán)氧樹脂可與多種活性官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行交聯(lián)固化或改性。環(huán)氧樹脂在固化過程的行為及固化物的性能取決于環(huán) 氧樹脂的性能、固化劑和其他助劑的性能以及它們與樹脂之間的相互影響及合理配合，此外還和他們的固化歷程有密切關(guān)系，而這些又取決于他們的分子結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹脂最大的特征是含有反應(yīng)活性很高的環(huán)氧基。環(huán)氧基是由兩個碳原子和一個氧原子組成的三元環(huán)。兩個碳原子和一個氧原子在同一平面上，反應(yīng)性相當(dāng)活潑氧的電負(fù)性比碳大，導(dǎo)致靜電極化作用，使氧原子周圍電子云密度增加。在環(huán)氧基上就形成兩個可反應(yīng)的活性中心。當(dāng)親電試劑靠近時就攻擊氧原子，而當(dāng)親核試劑靠近時則攻擊碳原子，并迅速發(fā)生反應(yīng)，引起 CO鍵斷裂，使環(huán)氧基開環(huán)。 常用的環(huán)氧樹脂為 縮水甘油醚類，縮水甘油醚類 可分為雙酚 A、雙酚 F、雙酚 S等型號 [8]。 A型環(huán)氧樹脂 雙酚 A（即二酚基丙烷）型環(huán)氧樹脂即二酚基丙烷縮水甘油醚。在環(huán)氧樹脂中它的原材料易得、成本最低，因而產(chǎn)量最大（在我國約占環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的 90%，在世界約占環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的 75%80%），用途最廣，被稱為通用型環(huán)氧樹脂。 (1)其結(jié)構(gòu)特點： 。 ，是一種線型聚醚結(jié)構(gòu)。 、相距較遠(yuǎn)地出現(xiàn)許多仲羥基，可以看成是一種長鏈 多元醇。 、次甲基和異丙基 [9]。 (2)雙酚 A型環(huán)氧樹脂的性能 ，但具有熱固性，能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能優(yōu)異的固化物，幾乎能滿足各種使用要求。 。固化時基本上不產(chǎn)生小分子揮發(fā)物，可低壓成型。能溶于多種溶劑。 。 。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 18 。 主要缺點是：耐熱性和韌性不高，耐濕性和耐候性差 。 常見的不同類型的 雙酚 A型環(huán)氧樹脂見表 表 5: 表 4 E系列 環(huán)氧樹脂 同 一 型號 習(xí) 慣 型號 外觀 色澤號 環(huán)氧值 (g∕100g) 揮 發(fā) 物 含 量∕ % E51 618 淡黃至黃色透明粘稠液體 2 ～ 1 E44 6101 淡黃至棕黃色透明粘稠液體 6 ～ 1 E42 634 8 ～ 1 E20 610 淡黃至棕黃色透明固體 8 ～ 1 E12 604 8 ～ 1 表 5 Shell公司的雙酚 A型環(huán)氧樹脂（ EPON商標(biāo)） 型 號 環(huán)氧當(dāng)量 (g∕100g) 粘度 （ 25℃ ） ∕（ ） 826 180～ 188 6500～ 9500 828 185～ 192 10000～ 16000 830 190～ 210 15000～ 22500 834 230～ 280 836 290～ 335 因雙酚 A型環(huán)氧樹脂分子中含有極性高而不易水解的脂肪族羥基和醚鍵 , 使其在潮濕狀態(tài)對混凝土底材也有較高的附著力 ,而且耐化學(xué)品性能也高。又因其結(jié)構(gòu)為剛性的苯核和柔性的烴鏈交替排列 ,從而賦予漆膜較好的物理機械性能 ,所以 本實驗選用雙酚 A型環(huán)氧樹脂作為實驗原料。 F型環(huán)氧樹脂 雙酚 F型環(huán)氧 樹脂通常是用雙酚 F（二酚基甲烷）與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉的作用下反應(yīng)，而獲得液態(tài)雙酚 F型環(huán)氧樹脂，也可合成固態(tài)雙酚 F型環(huán)氧樹脂。雙酚 F型環(huán)氧樹脂的特點是粘度小，不到雙酚 A型環(huán)氧樹脂粘度的 1∕3，對纖維的浸漬性好。其固化物的性能與雙酚 A型環(huán)氧樹脂幾乎相同，但耐熱性稍低而耐腐蝕性稍優(yōu)。 S型環(huán)氧樹脂 雙酚 S型環(huán)氧樹脂是有雙酚 S與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下合成的一種耐高溫環(huán)氧樹脂。雙酚 S型環(huán)氧樹脂的特點是高溫下強度高，熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性及尺寸穩(wěn)定性好，與醇酸樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂等有很高的反應(yīng)能力 ，對玻璃纖維及碳纖維有較好的潤濕性和粘接力。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 19 經(jīng)比較由于雙酚 F耐熱性差、雙酚 S常溫為固體，且雙酚 A型較雙酚 F以及雙酚 S等型號顏色淺有利于提高涂膜效果，所以選用雙酚 A型環(huán)氧樹脂作為本實驗的原料。雙酚 A型環(huán)氧樹脂分子中含有極性高且不易水解的脂肪族烴基和醚鍵，使其在潮濕狀態(tài)下對混凝土底材也有較高的附著力，而且耐化學(xué)品性能也高。又因其結(jié)構(gòu)為剛性的苯核和柔性的烴鏈交替排列，從而賦予漆膜較好的物理機械性能。 E系列 環(huán)氧樹脂性能比較 ,見表 6[9]： 表 6 環(huán)氧樹脂性能比較 E一 51 E一 44 E20 Shell 828 色澤 較淺 深 深 淺 黏度 低 較 高 低 低 涂膜效果 好 差 一般 好 常用于環(huán)氧地坪涂料 生產(chǎn) 的 E系列 環(huán)氧樹脂有 E51， E44， E20。在等溫條件下 ,E51粘度最低，需要加入的稀釋劑最少，且所制的涂膜的性能最好， 因此 E系列環(huán)氧樹脂選用 E51環(huán)氧樹脂配制無溶劑環(huán)氧地坪涂料。 Shell公司生產(chǎn)的 Shell828型環(huán)氧樹脂 作為無溶劑地坪涂料用樹脂 ， 其固含量高 , 粘度較低 ， 綜合性能優(yōu)良 ，所以同系列中選擇 Shell828型環(huán)氧樹脂。 用 E51和 Shell828型兩種環(huán)氧樹脂分別制成顏料體積濃度和粘度均相同的 A組分與 1327固化劑配制成涂料Ⅰ和涂料Ⅱ，將涂料的性能進(jìn)行對比，見 表 7： 表 7 涂料性能比較 涂料Ⅰ 涂料Ⅱ 外觀 平整、光滑、光澤度不好 平整、光滑、光澤度好 表干 /h 3 2 實干 /h 24 24 硬度 /% 60 70 選擇環(huán)氧樹脂第一考察固化后涂膜效果，其次考察產(chǎn)品色澤，然后考察產(chǎn)品黏度。由于 E51環(huán)氧樹脂的粘度比 Shell828型環(huán)氧樹脂的粘度高， 相同室溫下 在制備色漿時要達(dá)到相同的效果， E51加入的稀釋劑多，所以導(dǎo)致涂 料 Ⅰ 其漆膜性能不如涂料 Ⅱ 的硬度高，光澤度也不如涂料Ⅱ效果好。且 Shell828型環(huán)氧樹脂制得得涂料毒性是很低的， LD50值在 1030g/kg范圍。完全固化的 Shell828環(huán)氧樹脂經(jīng) Borman研究表明是無毒的。 通過表 7中不同系列的環(huán)氧樹脂制得的涂料性能的比較 ，選用Shell828環(huán)氧樹脂作 為本實驗的 最佳 環(huán)氧樹脂 。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 20 固化劑的選擇 在環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)中，環(huán)氧樹脂、固化劑及固化促進(jìn)劑的結(jié)構(gòu)是影響固化反應(yīng)的內(nèi)在因素；固化反應(yīng)溫度、空氣中二氧化碳及稀釋劑等是影響固化反應(yīng)的外在條件。在固化反應(yīng)體系中， 內(nèi)在因素與外在條件交互作用，使環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)呈現(xiàn)出不同的歷程 [8]。 固化劑結(jié)構(gòu)對環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)起決定性作用。從某種意義上講，固化劑決定環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)機理和固化產(chǎn)物的理化性能，所以固化劑的選擇對環(huán)氧樹脂涂料的性能影響至關(guān)重要。 合成樹脂類固化劑分子中主要活性基團(tuán)是羥甲基、烷氧甲基和羧基等，它們與環(huán)氧樹脂進(jìn)行縮聚交聯(lián)固化時，應(yīng)加入適當(dāng)?shù)墓袒龠M(jìn)劑并在 100℃以上烘烤固化。地坪涂料要求室溫固化，所以合成樹脂類固化劑不適合作為本實驗的原料。 含活潑氫化合物與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基反應(yīng)速度明顯大于含質(zhì)子給予體化合物與環(huán)氧樹脂環(huán)氧基反應(yīng)速度。即含活潑氫化合物可在室溫與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，而含質(zhì)子給予體化合物需要在 160℃ 下才能與環(huán)氧基反應(yīng)。含活潑氫化合物中，由于脂肪胺的結(jié)構(gòu)和堿性都不同于芳香胺，通常在與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基進(jìn)行親核加成反應(yīng)的活性為脂肪胺大于芳香胺；在同系列胺化合物中，伯胺的反應(yīng)活性大于仲胺；由于叔胺的氮原子上無活潑氫，其是通過叔胺上的氮原子的強負(fù)電性向環(huán)氧基電子云密度較低的碳原子進(jìn)攻，形成氧陰離子，引發(fā)環(huán)氧基的陰離子聚合反應(yīng)。 本實驗采用酚改性含活潑氫的脂肪胺作為環(huán)氧樹脂的固化劑，可有效地增大交聯(lián)密度提高涂膜對底 材的粘接力，提高耐化學(xué)品性，降低 反應(yīng)溫度。 實驗 中的幾種固化劑的外觀和 用相同的環(huán)氧樹脂 分別制成涂料后的性能比較 ,見 表 8： 表 8 固化劑的性能對比 J50固化劑 T100固化劑 1327固化劑 二乙烯三胺 T31固化劑 固化劑的顏色 淺棕色 深棕色 無色 無色 淺黃色 固化劑的粘度 低 低 低 低 高 涂料的光澤度 好 好 好 表面泛白 不光亮 涂料的鉛筆硬度 2H 3H 3H 2H 3H 涂料的耐沖擊性 /cm 45 45 50 30 50 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 21 涂料的耐磨性 /g 由上表比較可以看出 ， 1327 固化劑 的綜合性能要好于其他固化劑，所以 本實驗中 1327 固化劑為最理想的固化劑。 稀釋劑的選擇 試驗中即使采用低分子環(huán)氧樹脂作為涂料的成膜物質(zhì)，也達(dá)不到涂料自流平的施工要求，需要加入適量的稀釋劑以降低體系黏度。如上所述， 稀釋劑分為活性稀釋劑和非活性稀釋劑兩種。 非活性稀釋劑指的是酮類、芳烴類、酯類等溶劑， 如果加入溶劑雖然可以降低體系黏度，但是由于溶劑不參與環(huán)氧樹脂的交聯(lián)反應(yīng)， 在涂膜固化過程中部分揮發(fā)出來，造成環(huán)境污染，并且影響制成品的機械 強度，嚴(yán)重時出現(xiàn)氣孔或使涂膜發(fā)軟，并且 含有溶劑的涂料一次成膜厚度不能超過 。 因此本實驗不選用。 常溫下環(huán)氧樹脂的粘度較大 , 給環(huán)氧樹脂的應(yīng)用帶來困難 。 引入活性稀釋劑會顯著降低環(huán)氧樹脂體系的粘度 , 改善膠液的工作性能?；钚韵♂寗┮话闶侵笌в幸?個或 兩 個以上環(huán)氧基的化合物 , 它們可以直接參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng) , 成為環(huán)氧樹脂固化物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分 , 對固化產(chǎn)物的性能幾乎無影響 , 有時還能增加固化體系的韌性。此外 , 稀釋劑也起到延長使用壽命的作用。 活性稀釋劑本身能參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)，有效物 100%無 VOC排放，環(huán)境友好，同時還起著增韌作用。但由于釋劑本身是短鏈分子，碳鏈比環(huán)氧樹脂短，因而阻礙了鏈的形成。釋稀釋劑用量過多，對涂膜性能也有一定影響。 常見的 不同活性稀釋劑稀釋效果 ,見表 9[3]: 表 9 不同的活性稀釋劑稀釋效果 雖然烯丙基縮水甘油醚與丁基縮水甘油醚降低黏度指標(biāo)相當(dāng)，但是，由于丁基縮水甘油醚的刺激性大、氣味大、揮發(fā)性大， 而烯丙基縮水甘油醚無色、無刺激性氣味， 所以本實驗中采用烯丙基縮水甘油醚活性稀釋劑做稀釋劑。 助劑的選擇 稀釋劑 達(dá)到如下黏度所用稀釋劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù) % s Pas Pas 烯丙基縮水甘油醚 丁基縮水甘油醚 苯乙烯氧化物 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 22 為使涂料及涂層獲得優(yōu)異的性能 ,可以加入一定量的助劑來完成。因此 ,在涂料中加入適當(dāng)?shù)闹鷦╋@得尤為重要。 潤濕分散劑 地坪涂料中顏填料含量高，粘度相對較高，同時為了達(dá)到良好的裝飾性而選用了有機顏料，采用通常方法分散時，分散效率低，易產(chǎn)生浮色、發(fā)花現(xiàn)象。 實 驗中，對于不同的顏料，選用兩種或兩種以上的分散劑，并且加入潤濕分散劑 (防浮色劑 )加以改善，發(fā)現(xiàn)幾種分散劑配合使用有理想的潤濕、降粘、分散、防浮色和發(fā)花作用，還有提高涂膜的光澤，促進(jìn)流平，防止涂料沉淀的作用 [9]。分散劑的用量為涂料甲組分總量的 ～ ％ 。本實驗中采用德國 EFKA的潤濕分散劑。 消泡劑 溶劑環(huán)氧自流平涂料內(nèi)含有多種 具有表面活性的物質(zhì) ,容易產(chǎn)生氣泡 ,另一方面在施工時機械攪拌及刮板會使大量空氣陷入漆膜內(nèi) ,由于涂料本身的黏度大 ,氣泡在漆膜中穩(wěn)定 ,不易排出 ,這些原因使得涂料中需要加入消泡劑使其表面張力降低 ,使氣泡壁表面張力差而導(dǎo)致涂膜表層流動 ,使泡壁變薄而破裂 ,加速氣泡的排出 ,減少針孔、氣泡痕等缺陷。 消泡包括兩方面的含義：一是“抑泡”，即防止氣泡或泡沫產(chǎn)生；二是“破泡”，即消除已