CN105819766B - 一种薄层聚氨酯砂浆地坪及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄层聚氨酯砂浆地坪，包括基层和设置其上的聚氨酯砂浆层，聚氨酯砂浆层的厚度≤3mm；聚氨酯砂浆层所用材料选自聚氨酯砂浆，聚氨酯砂浆包括组分A、组分B和组分C；组分A包括质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水；组分B包括质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂；组分C为混凝土砂浆；组分A、组分B和组分C的质量比为1∶1.5‑3∶12‑25。本发明还提供其制备方法。本发明所采用的聚氨酯砂浆由于水性聚氨酯与水泥砂浆类无机胶凝材料充分混合、反应后，实现了自流平摊铺工艺，使得施工厚度≤3mm，且在施工中无刺激性气味，完全达到安全、环保的要求。

Description

一种薄层聚氨酯砂浆地坪及其制备方法

技术领域

本发明涉及地坪和其制备方法，尤其是一种薄层聚氨酯砂浆地坪及其制备方法。

背景技术

目前在地坪行业内已在应用的聚氨酯自流平砂浆地坪，其厚度主要为4mm以上的规格产品，使此类产品的实际使用成本居高不下，相关应用受到限制。专利CN200510087986.1公开了一种水系聚氨酯砂浆组合物虽然其涂膜厚度为2mm以上4mm以下，但是其有机组分——聚酯多醇和异氰酸酯，与无机组分——水硬性砂浆的重量配比大约为2:1，有机组分占比大，使得产品成本较高。同时由于此专利中的产品需要通过涂布施工，没有自流平施工性能，所以在最终产品的外观平整度等方面相较自流平产品差距明显。

而一些聚氨酯涂层类产品由于是仅在表面涂刷一层聚氨酯涂料，其物理机械性能与耐化学性能相较于聚氨酯砂浆类产品差。而同厚度的环氧自流平砂浆地坪类产品由于环氧材料的脆性与对水、潮湿环境的局限，使用寿命较短、使用范围受到不小的限制。

发明内容

为了得到性能更好、成本更低，同时又能够做到更薄的地坪，本发明提出一种薄层聚氨酯砂浆地坪，包括基层，还包括设置在基层表面的聚氨酯砂浆层，该聚氨酯砂浆层的厚度≤3mm；

聚氨酯砂浆层所用材料选自聚氨酯砂浆，该聚氨酯砂浆包括组分A、组分B和组分C；组分A包括质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水；组分B包括质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂；组分C为混凝土砂浆；其中，组分A、组分B和组分C的质量比为1∶1.5-3∶12-25。

优选地，基层所用材料选自混凝土。

进一步地，所述聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s。

进一步地，所述聚酯多元醇的分子量为1900-2100道尔顿。

进一步地，所述聚酯多元醇是多元醇与二元酸或酸酐在140～230℃进行酯化和缩聚反应而成；多元醇包括乙二醇、一缩二乙二醇、丁基乙基丙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇中的1种或者多种；二元酸包括已二酸、苯二甲酸、卤代苯二甲酸中的1种或者多种；酸酐包括苯二甲酸酐。

进一步地，所述多元醇是乙二醇和一缩二乙二醇；所述二元酸是己二酸；在生成聚酯多元醇时，多元醇和二元酸的摩尔比为1.12～1.28:1，其中一缩二乙二醇在多元醇中的质量百分比为85％～98％，使用钛酸四异丙酯或者醋酸锌作为催化剂。

进一步地，所述聚异氰酸酯是万华公司生产的CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s；混凝土砂浆包括质量百分比为70％的水泥和30％的沙子。

进一步地，所述聚氨酯砂浆层包括由下到上依次涂覆在基层表面的底涂层和面涂层；底涂层和面涂层所用的聚氨酯砂浆为同一种或者不是同一种。

本发明还提供一种如上所述的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、对基层进行清洁处理和平整度处理；

步骤二、按质量比1∶1.5-3∶12-25称取组分A、组分B和组分C，搅拌混合，制得底涂料，并将底涂料均匀摊铺在经步骤一处理后的基层的表面，得到底涂层，并使得底涂层的厚度为0.8-1.0mm；

步骤三、按质量比1∶1.5-3∶12-25称取组分A、组分B和组分C，搅拌混合，制得面涂料，并将面涂料均匀摊铺在底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为2.5-3.0mm，制得薄层聚氨酯砂浆地坪。

优选地，所述步骤二、按质量比1∶1.5-2.5∶12-18称取组分A、组分B和组分C，搅拌混合，制得底涂料，并将底涂料均匀摊铺在经步骤一处理后的基层的表面，得到底涂层，并使得底涂层的厚度为0.8-1.0mm。

优选地，所述步骤三、按质量比1∶1.5-2.5∶12-18称取组分A、组分B和组分C，搅拌混合，制得面涂料，并将面涂料均匀摊铺在底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为2.5-3.0mm，制得薄层聚氨酯砂浆地坪。

进一步地，进一步地，步骤二还包括在底涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将底涂料中的空气排除，并对底涂层进行固化，其固化条件为在15℃-30℃温度下固化23小时以上；步骤三还包括在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并对面涂层进行固化，其固化条件为在15℃-30℃温度下固化23小时以上。

进一步地，步骤三中所述面涂料的摊铺采用自流平摊铺工艺。所述聚氨酯砂浆面涂层在施工中采用自流平摊铺工艺，可以形成均一、平整、不分层的同质透芯性质的聚氨酯砂浆层，从而体现水性聚氨酯与水泥砂浆材料的充分结合。自流平摊铺工艺是液体状态下的地坪材料在铺散到地面以后自动流淌，当然这种流淌并非是任意性的，液体在地面自动找寻低洼区并将其填平，最终在将整片地面流淌成镜面般平整后静止，凝结而固化。整个过程不依赖于人力抹刮。

其有益效果在于：

1、聚氨酯砂浆的配比，使得聚氨酯砂浆层的厚度可以控制在3mm以内，即本发明可将薄层聚氨酯砂浆地坪的施工厚度做到3mm以内。

2、本发明做成的终端地坪产品，其挥发性有机化合物(VOC)含量极低，完全符合室内内墙涂料的安全技术标准。

3、本发明的薄层聚氨酯砂浆地坪的物理机械性能、耐化学性能佳。

4、本发明采用自流平摊铺工艺，制备工艺简单易行，施工操作方便快捷，十分适合于工业化的生产与应用。通过自流平摊铺工艺得到的薄层聚氨酯砂浆地坪具有均一、平整、不分层的同质透芯性质的聚氨酯砂浆层，可称为薄层聚氨酯砂浆运动自流平地坪。

本发明不仅限应用于对地坪有较高物理机械性能要求的功能化地坪区域的厂房、车间等区域，对于一对防腐、防潮及耐磨、物理机械强度等都有较高要求的斜面、立面据可适用。

附图说明

图1是本发明的薄层聚氨酯砂浆地坪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。下述实施例中所用的材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

如图1所示，本发明的薄层聚氨酯砂浆地坪包括基层1、聚氨酯砂浆层2。聚氨酯砂浆层2又包括底涂层21和面涂层22。基层1、底涂层21和面涂层22由下到上依次排列。

基层1所用的材料是混凝土等常规地面。

聚氨酯砂浆层2所用的材料是聚氨酯砂浆。该聚氨酯砂浆包含组分A、组分B及组分C；所述的组分A包含质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水。该聚酯多元醇是采用间歇法或真空脱水法制得。多元醇与二元酸或酸酐在140～230℃进行酯化和缩聚反应而成。酯化和缩聚反应中的多元醇可以是丁基乙基丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇等二元醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇等；二元酸和酸酐可以是苯二甲酸或苯二甲酸酐或其酯、己二酸、卤代苯二甲酸等。该聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s。

所述组分B包含质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂。该异氰酸酯为万华公司生产CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s。

所述的组分C是混凝土砂浆，具体而言包含质量百分比70％的水泥和30％的沙子。

本发明聚氨酯砂浆中的组分A∶组分B∶组分C＝1∶1.5-3∶12-25(质量比)。流平剂和减水剂为市面上常用流平剂和减水剂。

一、聚氨酯砂浆

实施例1

实施例1

将质量比为1∶1.5∶12的组分A、组分B、组分C搅拌混合均匀，制得实施例1的聚氨酯砂浆。其中，组分A由质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水组成。

组分A中的聚酯多元醇的制备方法为：通过己二酸(工业级)、乙二醇(工业级)和一缩二乙二醇(工业级)混合，其中一缩二乙二醇的质量百分比在所在醇中占98％，醇酸配料比(摩尔比)1.28:1，在150℃下保温反应2.0h，之后以10℃/h的升温速度升温至220℃，保温反应；待反应器顶温下降且不再回升时可抽真空，加速反应进行，但反应控制温度在220～230℃；在反应过程中，选用钛酸四异丙酯(分析级)作催化剂，其用量为反应体系总质量的0.01～0.05％；抽真空方式分三阶段，逐渐增大真空度，根据酸值适当延长抽真空时间；保温并取样，分析酸值和羟值，使分子量的范围为1900～2100道尔顿，得到需要的聚酯多元醇。如此制备的聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s。

组分B由质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂组成。该异氰酸酯为万华公司生产CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s。组分A和B中的平流剂均为硅氧烷，减水剂是木质素磺酸盐。

组分C由质量百分比70％的水泥和30％的沙子构成。

实施例2

将质量比为1∶2∶16的组分A、组分B、组分C搅拌混合均匀，制得实施例2的聚氨酯砂浆。组分A由质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水组成。组分A中的聚酯多元醇的制备方法除一缩二乙二醇的质量百分比在所在醇中占90％，醇酸配料比(摩尔比)1.2:1，以及用醋酸锌(分析级)替换钛酸四异丙酯(分析级)作为催化剂外，其余同实施例1。如此制备的聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s。

组分B由质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂组成。该异氰酸酯为万华公司生产CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s。组分A和B中的平流剂均为BYK310，减水剂是萘磺酸盐甲醛聚合物。

组分C由质量百分比70％的水泥和30％的沙子构成。

实施例3

将质量比为1∶2.5∶25的组分A、组分B、组分C搅拌混合均匀，制得实施例3的聚氨酯砂浆。其中，组分A由质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水组成。组分A中的聚酯多元醇的制备方法除一缩二乙二醇的质量百分比在所在醇中占85％，醇酸配料比(摩尔比)1.12:1外，其余同实施例1。如此制备的聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s。

组分B由质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂组成。该异氰酸酯为万华公司生产CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s。组分A和B中的平流剂均为BYK333，减水剂是聚羧酸高效减水剂。

组分C由质量百分比70％的水泥和30％的沙子构成。

二、本发明的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法

实施例4

实施例4的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将混凝土基层的表面进行清洁、清理处理，确保混凝土基层的表面无污染、无粉尘，平整度达到一定要求。

步骤二、将实施例1的聚氨酯砂浆作为底涂料，均匀摊铺在经步骤一处理后的混凝土基层的表面，得到厚度为0.8mm的底涂层，务必做到不漏底，并在15℃-30℃的温度范围内使其固化23小时。

步骤三、将实施例1的聚氨酯砂浆作为面涂料，采用自流平摊铺工艺均匀摊铺在固化后的底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为2.5mm，在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并且在15℃-30℃的条件下固化面涂层23小时，制得实施例4的薄层聚氨酯砂浆地坪。

实施例5

实施例5的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将混凝土基层的表面进行清洁、清理处理，确保混凝土基层的表面无污染、无粉尘，平整度达到一定要求。

步骤二、将实施例2的聚氨酯砂浆作为底涂料，均匀摊铺在经步骤一处理后的混凝土基层的表面，得到厚度为1.0mm的底涂层，务必做到不漏底，并在15℃-30℃的温度范围内使其固化24小时。

步骤三、将实施例2的聚氨酯砂浆作为面涂料，采用自流平摊铺工艺均匀摊铺在固化后的底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为2.8mm，在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并且在15℃-30℃的条件下固化面涂层24小时，制得实施例5的薄层聚氨酯砂浆地坪。

实施例6

实施例6的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将混凝土基层的表面进行清洁、清理处理，确保混凝土基层的表面无污染、无粉尘，平整度达到一定要求。

步骤二、将实施例3的聚氨酯砂浆作为底涂料，均匀摊铺在经步骤一处理后的混凝土基层的表面，得到厚度为1.0mm的底涂层，务必做到不漏底，并在15℃-30℃的温度范围内使其固化24小时。

步骤三、将实施例3的聚氨酯砂浆作为面涂料，采用自流平摊铺工艺均匀摊铺在固化后的底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为3.0mm，在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并且在15℃-30℃的条件下固化面涂层24小时，制得实施例6的薄层聚氨酯砂浆地坪。

实施例7

实施例7的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将混凝土基层的表面进行清洁、清理处理，确保混凝土基层的表面无污染、无粉尘，平整度达到一定要求。

步骤二、将默利卡公司的聚氨酯砂浆CK 19作为底涂料，均匀摊铺在经步骤一处理后的混凝土基层的表面，得到厚度为1.0mm的底涂层，务必做到不漏底，并在15℃-30℃的温度范围内使其固化24小时。

步骤三、将默利卡公司的聚氨酯砂浆CK 19作为面涂料，采用自流平摊铺工艺均匀摊铺在固化后的底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为3.0mm，在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并且在15℃-30℃的条件下固化面涂层24小时，制得实施例7的薄层聚氨酯砂浆地坪。

实施例8

实施例8的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将混凝土基层的表面进行清洁、清理处理，确保混凝土基层的表面无污染、无粉尘，平整度达到一定要求。

步骤二、将默利卡公司的聚氨酯砂浆CK 16作为底涂料，均匀摊铺在经步骤一处理后的混凝土基层的表面，得到厚度为1.0mm的底涂层，务必做到不漏底，并在15℃-30℃的温度范围内使其固化24小时。

步骤三、将默利卡公司的聚氨酯砂浆CK 16作为面涂料，采用自流平摊铺工艺均匀摊铺在固化后的底涂层上，得到面涂层，并使得面涂层与底涂层的总厚度为3.0mm，在面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将面涂料中的空气排除，并且在15℃-30℃的条件下固化面涂层24小时，制得实施例8的薄层聚氨酯砂浆地坪。

性能测试

检验依据：JC/T2327-2015《水性聚氨酯地坪材料》，GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》，GB18582-2008《室内装修材料内墙涂料中有害物质限量》。

如表1所示，实施例3所有检测项目均合格。

表1检测结果

现有聚氨酯砂浆地坪中，如果要在施工工艺上实现自流平性能，其地坪厚度需要达到4mm以上才能实现自流平施工，如果聚氨酯砂浆厚度要做到3mm以内，则需要做成聚氨酯涂料层(仅在砂浆地坪表面进行2mm以内的聚氨酯涂料的涂装)，其整体地坪的性能远低于本发明中所述达到“同质透芯”性质的聚氨酯砂浆地坪。

本发明相对与专利CN200510087986.1来说，除在压缩强度、耐磨性与耐腐蚀性能方面优异外，尤其在施工方面，由于本发明所用到的聚氨酯砂浆拥有自流平性能，在施工工艺的便利性方面优势明显。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种薄层聚氨酯砂浆地坪，包括基层，其特征在于，还包括设置在所述基层表面的聚氨酯砂浆层，所述聚氨酯砂浆层的厚度≤3mm；

所述聚氨酯砂浆层所用材料选自聚氨酯砂浆，所述聚氨酯砂浆包括组分A、组分B和组分C；所述组分A包括质量百分比为70％的聚酯多元醇、1％的流平剂、1％的减水剂和28％的水；所述组分B包括质量百分比为99％的聚异氰酸酯和1％的流平剂；所述组分C为混凝土砂浆；其中，所述组分A、所述组分B和所述组分C的质量比为1∶1.5-3∶12-25；所述聚酯多元醇的羟值为360～400mgKOH/g，酸值≤3.0mgKOH/g，水分≤0.1％，粘度≤6000mPa·s；所述聚酯多元醇的分子量为1900-2100道尔顿；所述聚酯多元醇是多元醇与二元酸或酸酐在140～230℃进行酯化和缩聚反应而成；所述多元醇包括乙二醇、一缩二乙二醇、丁基乙基丙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇中的1种或者多种；所述二元酸包括已二酸、苯二甲酸、卤代苯二甲酸中的1种或者多种；所述酸酐包括苯二甲酸酐；所述多元醇是乙二醇和一缩二乙二醇；所述二元酸是己二酸；在生成所述聚酯多元醇时，所述多元醇和所述二元酸的摩尔比为1.12～1.28:1，其中一缩二乙二醇在所述多元醇中的质量百分比为85％～98％，使用钛酸四异丙酯或者醋酸锌作为催化剂；所述聚异氰酸酯是万华公司生产的CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s；所述混凝土砂浆包括质量百分比为70％的水泥和30％的沙子。

2.如权利要求1所述的薄层聚氨酯砂浆地坪，其特征在于，所述聚氨酯砂浆层包括由下到上依次涂覆在所述基层表面的底涂层和面涂层；所述底涂层和所述面涂层所用的聚氨酯砂浆为同一种或者不是同一种。

3.一种如权利要求1所述的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对基层进行清洁处理和平整度处理；

步骤二、按质量比1∶1.5-2.5∶12-18称取所述组分A、所述组分B和所述组分C，搅拌混合，制得底涂料，并将所述底涂料均匀摊铺在经所述步骤一处理后的基层的表面，得到底涂层，并使得所述底涂层的厚度为0.8-1.0mm；

步骤三、按质量比1∶1.5-2.5∶12-18称取所述组分A、所述组分B和所述组分C，搅拌混合，制得面涂料，并将所述面涂料均匀摊铺在所述底涂层上，得到面涂层，并使得所述面涂层与所述底涂层的总厚度为2.5-3.0mm，制得所述薄层聚氨酯砂浆地坪。

4.如权利要求3所述的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法，其特征在于，所述步骤二还包括在所述底涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将所述底涂料中的空气排除，并对所述底涂层进行固化，其固化条件为在15℃-30℃温度下固化23小时以上；所述步骤三还包括在所述面涂层的表面开始凝结之前，用消泡滚筒在其表面滚动，将所述面涂料中的空气排除，并对所述面涂层进行固化，其固化条件为在15℃-30℃温度下固化23小时以上。

5.如权利要求3所述的薄层聚氨酯砂浆地坪的制备方法，其特征在于，所述步骤三中所述面涂料的摊铺采用自流平摊铺工艺。