0 前 言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展 , 以環(huán)氧為主的地坪涂料獲得了廣泛應(yīng)用 , 至今幾乎已涉足現(xiàn)代工業(yè)的所有行業(yè) , 尤以電子、制藥、食品、化妝品、輕工、機(jī)械、造紙等行業(yè)最為廣泛采用。環(huán)氧砂漿以其強(qiáng)度高、固化快、耐磨、粘結(jié)性能好等眾多優(yōu)點(diǎn)已被環(huán)氧地坪涂裝系統(tǒng)所采用 [1] 。目前大部分環(huán)氧地坪涂裝體系中底涂層和中涂層都采用環(huán)氧砂漿的形式 , 其砂漿層強(qiáng)度性能將直接影響著環(huán)氧地坪體系的整體力學(xué)性能和使用范圍。本文通過固化劑的選擇、加砂比例的調(diào)節(jié)及普通砂和級(jí)配砂的對(duì)比研究 , 探討了環(huán)氧砂漿層的強(qiáng)度因素 , 對(duì)實(shí)際施工中砂漿層材料的選擇、地坪強(qiáng)度的確定具有很好的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原材料

改性脂環(huán)胺固化劑 1618 、脂肪胺固化劑 155 、促進(jìn)劑 k54, 美國(guó)氣體化工；芳香胺固化劑 113 、端氨基聚醚 , 廣州惠聯(lián)化工； e-51 環(huán)氧樹脂 ,s h e l l828 ； 20 ～ 40 目的普通石英砂、級(jí)配砂 , 市售。

1.2 試驗(yàn)儀器設(shè)備

w e － 100 型液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)：整個(gè)試驗(yàn)期間用來測(cè)試砂漿樣快的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等力學(xué)性能。制作樣塊的工具：模具 ( 參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作 ), 刮刀 , 天平等。

1.3 試驗(yàn)方法

將環(huán)氧樹脂與各種固化劑按理論配比混合好 , 再與石英砂按各種比例混合攪拌均勻 , 然后參考國(guó)標(biāo)水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法 (i s o 法 )g b/t17671-1999 中強(qiáng)度測(cè)試樣塊制備方法制作 40 m m × 40 m m × 160 m m 的棱柱型樣塊。靜置樣塊待其完全固化， 7 d 后測(cè)試其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度。觀察記錄不同材料、不同添加比例類型石英砂情況下的強(qiáng)度性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 固化劑的選擇

固化劑的種類對(duì)環(huán)氧樹脂固化后性能影響很大 [2] 。本實(shí)驗(yàn)選取了幾種現(xiàn)在地坪工程中比較常用的固化劑 ( 改性脂環(huán)胺類、脂肪胺類、芳香胺類和端氨基聚醚類 ) 進(jìn)行對(duì)比研究 , 而現(xiàn)在常用的中底涂固化劑中還有酚醛胺類的 t31 和聚酰胺類。由于 t31 固化劑沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) , 實(shí)際中應(yīng)用的 t31 固化劑性能差別非常大 , 對(duì)環(huán)氧砂漿層強(qiáng)度性能的影響也非常大 , 很難對(duì)其進(jìn)行對(duì)比研究 , 所以本文對(duì)酚醛胺型的 t31 固化劑未進(jìn)行討論。表 1 為所選的各類型的固化劑與 e-51 環(huán)氧樹脂按理論配比在相同條件下固化后的強(qiáng)度性能。表 1 顯示 , 改性脂環(huán)胺固化劑與環(huán)氧樹脂 e-51 固化后表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度性能 , 說明改性脂環(huán)胺類固化劑與純環(huán)氧樹脂反應(yīng)后交聯(lián)度最大。

表 1 環(huán)氧樹脂與各種固化劑的強(qiáng)度

2.2 加砂比例的影響

圖 1 石英砂含量對(duì)環(huán)氧砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

圖 2 石英砂含量對(duì)環(huán)氧砂漿抗折強(qiáng)度的影響

在環(huán)氧地坪砂漿層施工過程中一般都需要加入一定比例的石英砂 , 以減少樹脂漆料的用量 , 達(dá)到降低成本的目的 , 但石英砂的加入會(huì)降低砂漿的力學(xué)強(qiáng)度性能 [3] 。本研究的目的就是找出最佳的加砂量 , 在保證環(huán)氧砂漿層實(shí)際使用強(qiáng)度性能的前提下 , 盡量降低砂漿層的成本。圖 1 和圖 2 顯示 , 當(dāng)石英砂含量大于砂漿的 75 ％ , 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 >1 ∶ 3 時(shí) , 無論使用何種類型的固化劑 , 環(huán)氧砂漿的強(qiáng)度都會(huì)迅速降低。原因是當(dāng)石英砂的比例增大到樹脂漆料不能完全浸潤(rùn)石英砂顆粒時(shí) , 砂漿層固化后就會(huì)產(chǎn)生空鼓而導(dǎo)致部分粉化 , 這就會(huì)嚴(yán)重影響砂漿層的整體強(qiáng)度性能和面涂層的附著力。實(shí)際地坪施工中 , 一般需要保證砂漿層抗壓強(qiáng)度大于 20 m p a 才能滿足整個(gè)環(huán)氧地坪的強(qiáng)度要求。從圖中可以看出 , 當(dāng)使用端氨基聚醚和脂肪胺類固化劑時(shí) , 環(huán)氧砂漿在加入高比例石英砂 , 即砂漿含砂量大于 85 ％ , 相當(dāng)于 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂＝ 1 ∶ 6 時(shí) , 砂漿層的抗壓強(qiáng)度依然能滿足環(huán)氧地坪的施工要求 , 而使用脂環(huán)胺和芳香胺類固化劑就不能達(dá)到這個(gè)要求。這是因?yàn)檫x用不同的固化劑配合砂漿漆使用時(shí) , 對(duì)高比例石英砂的浸潤(rùn)情況是不同的。只有那些能完全浸潤(rùn)高添加量石英砂的漆料 , 固化后才能保證砂漿層的強(qiáng)度性能。從本研究也可以看出 , 當(dāng)選用一般的石英砂時(shí) , 要保證環(huán)氧砂漿層的最基本的力學(xué)性能 , 其加砂比例的極限值為 85%, 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 =1 ∶ 6, 超過這個(gè)比例 , 環(huán)氧砂漿層的力學(xué)性能將不能保證。

2.3 石英砂的選取

石英砂的選取應(yīng)符合級(jí)配原則 , 砂粒與砂粒之間的空隙依靠樹脂漆料填充。為在高配比時(shí)能夠大量添加石英砂 , 石英砂必須有粗顆粒和細(xì)顆粒搭配使用 , 使得砂粒內(nèi)部不易形成空穴。表 2 為添加相同量的普通石英砂和級(jí)配石英砂時(shí)對(duì)環(huán)氧砂漿強(qiáng)度性能的影響。表 2 數(shù)據(jù)表明 , 在低配比的環(huán)氧砂漿 , 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 =1 ∶ 3 時(shí) , 普通石英砂和級(jí)配石英砂對(duì)整體砂漿層強(qiáng)度性能影響的差異不明顯 , 而在高配比環(huán)氧砂漿 , 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 =1 ∶ 6 時(shí) , 選用級(jí)配砂強(qiáng)度明顯高于添加普通 20 ～ 40 目粗砂的強(qiáng)度。這說明石英砂合理的尺寸搭配 , 能有效地降低環(huán)氧樹脂漆料的用量 , 其石英砂之間的緊密程度又能更好地提高砂漿層的強(qiáng)度性能 , 從而保證了在高比例環(huán)氧砂漿中的強(qiáng)度力學(xué)性能。所以級(jí)配砂的研究 , 本身就能充分降低環(huán)氧樹脂漆料的用量和提高砂漿層的力學(xué)性能?，F(xiàn)在國(guó)外有研究表明 , 通過粗石英砂、細(xì)石英砂、石英粉的最佳比例配合及石英砂和石英粉之間的表面浸潤(rùn)性改性 , 可以把級(jí)配砂的添加量提高到 92% 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 =1 ∶ 12, 甚至 94% 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 =1 ∶ 15, 而砂漿層的整體強(qiáng)度力學(xué)性能還能保證在一個(gè)合理的范圍。這說明級(jí)配砂的選取是在保證砂漿層強(qiáng)度性能的前提下 , 降低砂漿地坪成本的最關(guān)鍵因素。

表 2 普通石英砂和級(jí)配石英砂對(duì)環(huán)氧砂漿強(qiáng)度性能的影響

注：實(shí)驗(yàn)中使用的環(huán)氧固化劑為脂肪胺；級(jí)配砂為 20 ～ 80 目的石英砂。

2.4 溶劑的影響

在環(huán)氧砂漿實(shí)際施工過程中 , 為了降低樹脂漆料的黏度 , 提高環(huán)氧漆料對(duì)石英砂粒的潤(rùn)濕能力 , 達(dá)到增加石英砂的添加量 , 往往需要在樹脂漆料中添加一定量的溶劑 , 而溶劑量的大小是影響砂漿強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵因素。表 3 顯示 , 環(huán)氧砂漿強(qiáng)度隨著溶劑的增加順?biāo)傧陆?。這是因?yàn)殡m然在砂漿固化過程中 , 溶劑會(huì)不斷揮發(fā) , 但由于砂漿層有一定厚度 , 固化后仍然會(huì)有一定量的溶劑殘留在砂漿里。溶劑不參與固化反應(yīng) , 仍然以原來分子形式存在 , 游離于砂漿層中 , 自然會(huì)嚴(yán)重影響砂漿層的整體強(qiáng)度性能。而如果把溶劑換成少量的活性稀釋劑 , 則不僅能降低砂漿的黏度 , 提高樹脂漆料對(duì)石英砂的潤(rùn)濕性 , 又能保證砂漿層良好的強(qiáng)度。因?yàn)樵谏皾{固化過程中 , 活性稀釋劑是可以與胺類固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的 , 反應(yīng)產(chǎn)物存在砂漿中并沒有削弱整體砂漿層的強(qiáng)度值。所以在實(shí)際工程中 , 薄涂型砂漿層施工可以添加少量溶劑 , 而在灌漿地坪和壓砂地坪施工中環(huán)氧砂漿層比較厚 , 應(yīng)該選用無溶劑的環(huán)氧樹脂漆料作為砂漿材料。

表 3 溶劑 ( 二甲苯 ) 對(duì)環(huán)氧砂漿強(qiáng)度的影響

注：實(shí)驗(yàn)中使用的環(huán)氧固化劑為脂肪胺，砂漿添加的是樹脂量 3 倍的 20 ～ 40 目的普通砂。

3 結(jié) 論

(1) 環(huán)氧砂漿施工中常選用脂肪胺、改性脂環(huán)胺、芳香胺和端氨基聚醚中的一種作為固化劑。在低比例砂漿 , 添砂比例小于 75% 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 <1 ∶ 3 時(shí) , 選用改性脂環(huán)胺作為固化劑 , 其砂漿層的強(qiáng)度力學(xué)性能最佳；在高比例砂漿 , 添砂比例大于 85% 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 >1 ∶ 6 時(shí) , 宜選用端氨基聚醚和脂肪胺作為固化劑 , 這樣環(huán)氧砂漿層才能獲得比較滿意的強(qiáng)度性能。

(2) 在高比例砂漿 , 添砂比例大于 85% 即 ( 環(huán)氧樹脂＋固化劑 ) ∶石英砂 >1 ∶ 6 時(shí) , 為了保證樹脂漆料能夠完全潤(rùn)濕石英砂 , 從而使砂漿層的整體強(qiáng)度力學(xué)性能還能保證在一個(gè)合理的范圍 , 宜選用級(jí)配好的石英砂。其級(jí)配砂的性能 ( 如石英砂表面吸油量、級(jí)配尺寸和程度 ) 也最終決定環(huán)氧砂漿中添砂比例的極限值。

(3) 為得到高強(qiáng)度性能環(huán)氧地坪砂漿層 , 樹脂漆料中應(yīng)盡量不添加溶劑。如漆料黏度過高可添加少量環(huán)氧稀釋劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。