蓖麻油改性环氧基聚脲底漆的研究
张虎，张伶俐，陈博远，李国荣，廖昔虬，纪凤龙
( 广州秀珀化工股份有限公司，广州511495)

聚脲是基于聚氨酯双组分涂料研制开发的一种新型无溶剂、无污染的涂料，具有可喷涂、快速固化、强度高、延展性好、防水、耐磨等特点。由于材料本身具有许多优异的理化性能，对环境温度、湿度有很强的容忍度，已在防水、防腐、地坪等领域得到了广泛应用［1 － 2］。聚脲的反应速度非常快，从几秒到几十秒不等，所以对基材的浸润时间短，附着力差，导致涂层与基材之间容易剥离脱落［3 － 4］。因此，有必要开发一种优异的底漆以抵抗混凝土的弱碱性，并封闭基材表面，避免聚脲涂层出现附着力失效、鼓泡、针孔等不良漆膜现象; 同时起搭桥过渡作用，提高聚脲涂层与混凝土基材的粘结强度，增加层间附着力，进而提高耐剥离性能。
本研究主要以环氧树脂为成膜物质，采用蓖麻油、硅烷等单体物理改性，添加适量助溶剂制成高固含量的环氧聚脲底漆，用高活性环氧固化剂固化，既可薄涂又可制成砂浆漆找平用，其中除水蓖麻油在固化过程中与基材、聚脲形成桥接网络，使底漆、基材、聚脲3 者之间拥有良好的附着力和耐剥离性能。

1 试验
1. 1 主要原料
实验主要原材料见表1。

注: E20( 75%) 、E44( 100%) 、E51( 100%) 中括号里数字表示固含量，下同。
1. 2 底漆的制备
蓖麻油的除水: 将蓖麻油加入到三口烧瓶中，升温至95 ～ 100 ℃，开启抽真空装置，除水1 h，关掉抽真空装置，冷却至40 ～ 50 ℃，出料装罐待用。
将环氧树脂加入到容器中，添加除水的蓖麻油、硅烷偶联剂、二甲苯等，高速搅拌30 min，混合均匀出料待用，标记为A 组分。按照一定质量比称取A 组分与环氧固化剂B 组分混合均匀，涂刷在干燥的混凝土和马口铁( 测试底漆的耐介质性时用) 上，室温固化; 待底漆干燥后，按照一定质量比称取A、B 组分，添加中砂搅拌均匀，找平混凝土基材表面，干燥后喷涂聚脲涂料，养护7 d 后测试基本相关性能。
1. 3 性能测试
试验混凝土试块，表面无浮浆和油污，抗压强度＞ 40 MPa，经过底漆处理后喷涂聚脲( 2 ± 0. 2) mm，在室温条件下放置5 d 后，用合适的胶粘剂粘结金属拉拔接头，7d 后进行拉拔测试。
马口铁上的附着力测定参照GB /T 1720—1979( 1989) ; 混凝土上的附着力测定参照ASTM D4541;柔韧性测定参照GB /T 1731—1993; 耐冲击性测定参照GB /T 1732—1993; 耐碱性测试参照GB /T 9274—1988; 聚脲涂料的喷涂参照GB /T 23446—2009; 耐剥离性的测试参照GB /T 2792—1998; 表干时间、实干时间参照GB /T 1728—1979( 1989) ; 黏度测试参照美国ASTM D2196《用旋转黏度计( Brookfield) 测定非牛顿材料的流变性》。

2 结果与讨论
2. 1 环氧树脂种类的选择
环氧树脂中含有的羟基及醚键，对基材具有优异的附着力; 同时，环氧树脂分子链上的羟基与基材产生的氢键提升了附着力; 如果参与漆膜固化，形成网状的三维结构具有优异的耐化学介质性能; 此外，树脂主链上的醚键有利于分子旋转，故具有一定的柔韧性。目前常见的环氧树脂是E20、E44、E51 3 种，采用二甲苯稀释至合适的黏度，按照底漆组分A、B 的质量比为2. 5∶ 1施工，室温自干( 以下同) ，其主要性能测试数据见表2。
表2 环氧树脂种类对漆膜性能的影响

表2 的结果表明，随着环氧树脂的环氧值升高，柔韧性变差，在混凝土基材上的附着力先上升后下降，主要是因为环氧值越多，形成了高交联密度的三维网状结构，导致应力过于集中; 环氧树脂的芳环结构赋予漆膜较高的强度。考虑E20 相对分子质量大、黏度大，需要添加大量二甲苯作为溶剂，不利于环保; E51 相对分子质量太小固化成膜后硬、脆; E44 性能适中，因此，选择E44 作为底漆的主体树脂。
2. 2 增韧剂的选择
环氧树脂在固化剂存在下，获得的固化产物是具有较高交联密度的三维网状结构体，具体表现为刚性有余，脆性十足，在外力的冲击下会因形变及应力而开裂，柔韧性不足还会影响附着力。聚脲是一种弹性涂料，要求底漆具有一定的柔韧性，因此有必要添加合适的增韧剂进行改性，改善漆膜的柔韧性。考虑到聚脲涂层的特殊性，充当增韧剂的物质含有可与—NCO反应的基团适宜。蓖麻油含有—OH 和—COOH可以提高附着力，且是长链碳化合物，具有一定的柔韧性，故采用除水蓖麻油作为环氧树脂的增韧剂［5 － 6］，本研究主要考查了除水蓖麻油不同添加量对漆膜性能的影响，实验数据见表3。