“绿色建筑运动”提倡可持续建筑实践。Hexion通过采取可持续发展的综合方法,通过环境和产品管理、安全和合规,为利益相关者创造长期价值,支持这一努力的基本目标。这一可持续发展倡议指导现有绿色建筑倡议的产品开发。本文中的特种环氧树脂和胺类固化剂可提高性能,降低VOC含量,降低室内排放。

基础设施翻新与更换

经过多年的延迟维护,业主和市政当局正在认识到维护良好的基础设施组件的好处,如地板、屋顶、甲板、路面、支撑结构和在高调应用中的加固元件。在当今对成本敏感的环境中,实现质量和美学要求的首选方法是翻新而不是更换。在大多数情况下,成本较低的选择是维护和维修,以延长基础设施的使用寿命。

高性能水性环氧树脂系统

政府和公共部门越来越倾向于可持续发展,这推动了全球范围内VOC法规的降低。这场“绿色浪潮”正在激励整个建筑行业发生变化。高性能水性环氧树脂系统满足了市场对更长的使用寿命、更低的VOC含量和更高的性能的不断增长的需求。随着水性涂料系统在全球范围内不断取代传统的溶剂型环氧树脂/聚酰胺涂料,利用更好的性能和更低的VOCs成本的关键驱动因素非常重要。1

通过使用无共溶剂环氧分散体EPI-REZ™树脂7720-W-50和疏水胺加合乳液EPIKURE™固化剂6870-W-53,可以实现超低VOC含量(小于50 g/L)和更高的性能。环氧树脂和固化剂都使用了专有的非离子表面活性剂,这些表面活性剂预先反应到树脂骨架中。树脂和固化剂的性能总结如表1所示。

超低voc水性环氧树脂及疏水胺固化剂性能研究。
表1超低voc水性环氧树脂及疏水胺固化剂性能研究。

图1显示了超低voc、高光白搪瓷和高光透明密封剂的起始配方示例。

环氧涂料配方基于EPI-REZ 7720-W-50分散在混凝土上(3-4 mil DFT)。
图1环氧涂料配方基于EPI-REZ 7720-W-50分散在混凝土上(3-4 mil DFT)。

在低于50g /L VOC的白色底漆中,可以配制出高性能水性环氧体系,以提供优越的耐水性,提高耐腐蚀性和长锅寿命。表2汇编了应用于混凝土和金属的两种涂层系统的数据。

超低voc配方,采用新型无共溶剂环氧分散体。
表2超低voc配方,采用新型无共溶剂环氧分散体。

图2比较了采用新型环氧树脂分散体的超低voc底漆配方与商用溶剂型固体环氧树脂/聚酰胺固化剂的1000小时盐雾性能。两种涂层都以3mils干膜厚度应用于冷轧钢材上,然后在环境条件下(77°F, 55% R.H.)固化7天。水性环氧涂层在耐腐蚀(现场起泡和蠕变)方面优于溶剂控制。

冷轧钢上的超低voc水性与溶剂型配方。
图2冷轧钢上的超低voc水性与溶剂型配方。

高固体,溶剂型环氧树脂体系

2018年6月,美国环保署将全国51个地区指定为不达标区。这些地区有望在未来采用更低的VOC限值。2因此,溶剂型、1型固体环氧树脂的使用将继续受到挑战。满足这些低VOC要求的最简单方法是改用中等分子量、高固体含量的树脂。如表3所示,epkote™树脂874L-X-90的粘度明显低于1型溶剂型树脂(如EPON™树脂1001-X-75)的溶液粘度。改用高固相环氧树脂可使涂料配方满足250 g/L VOC的最大要求,同时保持优异的性能。

半固态和固态环氧树脂溶液的性能。
表3半固态和固态环氧树脂溶液的性能。

与1型环氧树脂相比,这些高固相环氧树脂具有较低的粘度和等效的耐腐蚀性。这种具有成本效益的环氧树脂可与无苄醇固化剂EPIKURE固化剂3175相结合,用于金属或混凝土保护。与标准的液态环氧树脂相比,这种高固体体系具有更快的干燥时间,更好的耐腐蚀性和更长的锅寿命。

无溶剂胺固化剂

降低室内空气排放的胺固化剂

在建筑行业中,适当固化的环氧树脂和胺固化剂体系可以配制成具有高机械强度和优异耐化学性的特殊用途涂料。金宝搏app下载安装一种独特的胺固化剂,EPIKURE固化剂580,当与改性环氧树脂,EPIKOTE树脂240结合时,产生与商业环脂肪族固化剂相同的高性能,如表4所示。

低排放固化剂与改性环脂肪胺的性能比较。
表4低排放固化剂与改性环脂肪胺的性能比较。

本胺类固化剂不含苄醇或沸点低于250°C的任何其他成分。此外,该胺类固化剂不含壬基酚,且BPA含量超低。基于该固化剂的配方在自流平地板应用中提供了优越的和易性,良好的表面质量,更高的反应性和优异的硬度发展。

DIN EN 13419-2测试方法使用特定的测试单元测量配方中挥发性有机化合物的排放。该方法确定了特定条件下建筑产品中VOCs的特定区域排放率。得到的排放数据可用于计算模型室内的挥发性物质浓度。

根据欧洲AgBB方案对低排放固化剂进行了室内试验。在本次AgBB评估中,不添加任何填料或溶剂的整齐环氧体系样品在室温下固化,并在23℃的封闭测试箱中保存28天。图3显示了根据DIN 13419在3天和28天后用气相色谱法测定的VOC排放量。测试结果证实,EPIKURE 580与标准环脂肪胺固化剂EPIKURE 541相比,排放水平要低得多。

使用AgBB测试方案比较VOC排放量。
图3使用AgBB测试方案比较VOC排放量。

柔性胺固化剂

EPIKURE固化剂3204是一种灵活的胺固化剂,具有低粘度、低等效重量、浅色和改善固化性能的独特组合。该柔性固化剂不含任何苄醇或壬基酚。与液态环氧树脂的组合,在期望基材高度移动的应用中,对金属和混凝土提供非常好的附着力。表5总结了物理和固化状态的性质。

柔性固化剂的性质和性能。
表5柔性固化剂的性质和性能。

水汽屏障

一种无溶剂环氧体系已专门设计用于配制防潮涂层。这种水汽抑制系统(MVSS), EPIKURE固化剂3393和EPON树脂233,已通过第三方测试,提供的烫发等级<0.10烫发。这种低烫发额定值,当适当的配方和应用于充分准备的混凝土表面时,产生的配方可以被认为是1级蒸汽扩散缓凝剂。这些1级涂料配方可能适用于各种地面覆盖物,如乙烯基瓷砖和板材,橡胶衬底地毯,硬木和无溶剂环氧地坪涂料。

在图4中,突出显示的绿色区域表示测试模型预测的1类蒸汽扩散缓速器能力。获得1级等级的最小涂膜厚度取决于混凝土固化时间。3.

MVSS具有一级蒸气扩散能力。
图4MVSS具有一级蒸气扩散能力。

低黄变环氧树脂系统

改性环脂肪胺固化剂

改善耐候性能的首要选择之一是使用低黄变的环脂肪胺固化剂。这类固化剂具有优异的耐化学性、高光泽度、低粘度,广泛用于涂料和地板、机械底座、罐衬、二级密封和低温固化应用。

氢化环氧树脂

以氢化环氧树脂EPONEX™树脂1510为基础的系统具有较低的黄变率、更好的抗白垩性和优异的保光性,适用于广泛的最终用途应用,包括凝胶涂层、装饰集料和铸件。环脂肪族树脂与改性的环脂肪族胺固化剂的组合提供了改进的抗紫外线性能。

图5比较了几种环氧体系在QUV-A暴露7天后的抗黄变性能。最上面一行的面板说明了标准环脂肪族固化剂与稀释改性的bpa基环氧树脂的性能。第二行显示EPIKURE 196使用相同环氧树脂的性能。最后一行结合氢化环氧树脂EPONEX 1510与较低的黄变,环脂肪胺固化剂EPIKURE 196。

较低的黄变性能改善(7天QUV-A)。
图5较低的黄变性能改善(7天QUV-A)。

环氧聚硅氧烷杂化树脂

将环氧聚硅氧烷杂化树脂EPOSIL™树脂5550与氨基功能硅烷固化剂相结合,可显著提高涂层性能。环氧聚硅氧烷树脂的性能总结如表6所示。

混合环氧树脂用于更高价值的防护涂料。
表6混合环氧树脂用于更高价值的防护涂料。

表7比较了基于环氧聚硅氧烷混合体系的白色搪瓷和两种商业产品,一种是标准白色搪瓷(商业a),一种是明确配方的白色搪瓷(商业B)。与商业系统相比,混合环氧磁漆的显著优点包括优越的硬度,较低的混合粘度和较长的锅寿命。

涂料性能比较。
表7涂料性能比较。

混合环氧树脂、商用A和B三种体系的粘度锅寿命如图6所示。已知商用涂料(A和B)含有混合环氧树脂/聚硅氧烷树脂,因此这是一个公平的基准比较测试。锅寿命研究表明,使用EPOSIL 5550的混合环氧配方在整个4小时的锅寿命中具有更低的混合粘度。

混合环氧树脂配方与商用涂料的粘度锅寿命。
图6混合环氧树脂配方与商用涂料的粘度锅寿命。

图7总结了混合环氧树脂、商用A和商用b三种体系的Delta E数据,经过1000小时的QUV-A暴露,白色珐琅质配方的Delta E(黄变)小于2。

混合环氧树脂体系与商业对照的比较。
图7混合环氧树脂体系与商业对照的比较。

环氧/聚硅氧烷杂化树脂可配制成低黄变、低粘度、耐高温的非异氰酸酯固化涂料。环氧聚硅氧烷技术的另一个好处是可以在应用过程中去除涂层。这为终端用户提供了巨大的价值。

环氧树脂体系以其优异的耐腐蚀性而闻名,现在其保光性显著提高,有可能将三层涂层体系转换为两层涂层体系(图8)。这降低了人工成本,并实现了更快的周转时间。

采用混合环氧树脂体系减少涂层层数。
图8采用混合环氧树脂体系减少涂层层数。

当与氨基硅烷固化剂交联时,聚硅氧烷环氧杂化树脂产生互穿网络,提供更好的耐候性,更高的耐温性和减少室外环境中的污垢吸收。这些环氧聚硅氧烷杂化面漆可以配制成透明的着色涂料,由于永久性标记墨水在24小时后完全去除,因此具有抗涂鸦的潜力(图9)。

杂化树脂体系交联密度越高,抗涂鸦性能越好。
图9杂化树脂体系交联密度越高,抗涂鸦性能越好。

标准环氧涂料的使用温度一般限制在400°F以下。如表8所示,混合环氧聚硅氧烷树脂如EPOSIL 5550在持续高温(高达~600°F)下具有更高的耐热性(更低的重量损失)。

聚硅氧烷-杂化环氧体系(TGA)分析。
表8聚硅氧烷-杂化环氧体系(TGA)分析。

结论

公共和私营部门的实体正在采取可持续发展举措,建筑行业也不例外。更环保的产品具有更低的溶剂排放(VOCs)、更低的室内空气排放和更高的性能,使配方师能够为其客户(即承包商、工程师、建筑师和业主)开发更可持续(更环保)的选择。

例如,基于无共溶剂水性环氧分散体或高固相环氧树脂溶液的超低VOC配方可以满足市场对VOC合规和更高性能的需求。无溶剂胺固化剂提供了低室内空气排放或类似聚氨酯的灵活性的选择。特殊设计的环氧树脂系统可提供<0.1 perms的水汽抑制等级(1级防潮屏障)。最后,脂肪族环氧树脂可以改善抗黄变性能,延长使用寿命。本文中的环氧体系可配制成水泥涂料、衬底、接缝填料、粘合剂、防腐底漆和面漆,可在最具挑战性的条件下使用。

参考文献

1 Vogt, H. et al.《全球变革浪潮》,涂料行业,2019年8月,第27-31页。188BET竞彩

2 https://www.paint.org/colorado-aim/“科罗拉多州制定建筑和维护目标和消费产品规则”,2018年7月17日。

3“EPON™树脂233与EPIKURE™固化剂3393环氧体系的卓越水汽控制”,Hexion Inc.出版号HXN-707。