环保型聚氨酯地坪涂料的研制

0  引  言
目前应用较为广泛的地面材料主要有以下几种: 环氧树脂地坪材料、水泥地坪、陶瓷地砖、塑料地坪、地板等。这些材料各有其特点和优势, 同时也存在比较明显的缺点, 环氧树脂地坪材料硬度高、耐压强度高、耐磨性好, 但质脆易裂; 水泥地坪机械强度高、价格低, 但易渗水、渗油, 难以清洁, 耐腐蚀性差; 陶瓷地砖硬度高、装饰性好, 但承重能力差, 不耐冲击碾压, 接缝处容易积聚灰尘; 塑料地坪易划伤, 吸音减震性差; 地板价格高, 容易受潮变形, 不易保养, 应用范围有限。
聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性和硬度可调性, 在较宽的硬度范围内具有高弹性, 在- 30~ 50度 的温度范围内具有曲挠性, 并具有良好的耐冲击、耐划伤和优异的装饰性, 成为工业地坪涂料的首选高分子材料[ 1] 。同时聚氨酯地坪涂料柔韧性好, 行走时脚感舒适, 缓解疲劳, 并可隔音减噪; 可整体铺设, 表面光滑无接缝, 能耐各种油类及化学品侵蚀, 防水防潮、易于清洁保养, 局部损坏便于维修; 可根据需要调配成各种颜色, 美观大方, 具有极好的装饰效果; 使用方法简便易行, 无需专业施工人员及设备, 固化速度快, 施工效率高。但由于异氰酸酯预聚体在合成过程中残留少量游离异氰酸酯, 对环境及人体造成很大危害, 因此其应用受到很大限制。
本实验采用拜耳公司环保材料制备聚氨酯地坪涂料,100%固体含量, 基本不含有机溶剂和游离TDI, 克服了传统聚氨酯地坪材料的不足, 同时具有优异的理化性能, 可满足不同场所的使用要求, 如医院、办公室、教室、宾馆、餐厅及医药、食品、电子、航空航天等行业的地坪铺装。

1 实  验
1. 1  原  料
Desmophen1150、Desm odurVL: 拜耳公司产品; 助剂及颜填料等均为市售。

1. 2  地坪涂料色浆的制备
将Desm ophen1150、助剂及颜填料加入搅拌罐中搅拌均匀, 然后经砂磨、过滤后出料, 即为地坪涂料色浆。

1. 3  环保弹性地坪涂料的制备
该涂料为双组分常温固化型聚氨酯弹性地坪涂料, 其中甲组分为Desm odurVL, 乙组分由Desmophen1150、助剂及颜填料等组成, 使用时按甲组分: 乙组分= 2: 5混合均匀。

2  结果与讨论
2. 1  检测依据的确定
目前尚无专门针对聚氨酯地坪涂料产品的检测标准, 本实验中主要参考HG /T 3829- 2006、GB /T9279- 1988和GB /T14833- 1993的相关规定, 并根据聚氨酯地坪涂料性能特点,制定了企业标准。
本实验中环保性能的检测主要依据GB18581- 2001 相关规定进行。

2. 2  产品主要性能分析
2. 2. 1  n ( – NCO ): n ( – OH )对产品性能的影响
n( – NCO ) :n( – OH )对产品性能的影响见表1。

随着n ( – NCO): n ( – OH ) 的提高, 产品硬度明显增加, 而弹性和强度随之降低, 涂膜变得质脆易裂, 失去实用性, 这主要是由聚氨酯树脂本身化学结构决定的, 当n (-NCO): n(- OH ) = 1:1时, 产品综合性能较好, 尽管此时涂膜表面硬度仅为57, 但耐磨性、抗划刻性良好, 且压缩复原率达到98%以上, 表现出良好的弹性。

2. 2. 2  颜填料的影响
颜填料对涂膜性能的影响见表2。

在聚氨酯涂料中加入一定的颜填料可增加涂膜强度、硬度及耐磨性, 使地坪涂料涂膜饱满, 色彩鲜艳, 并且降低涂膜收缩率。由表2可知, 加入15% ~ 25% 的无机颜料和硬度较大的填料如石英砂等效果较好。

2. 2. 3  助剂的影响
在聚氨酯地坪涂料中助剂的用量很小但效果十分明显,尤其是消泡剂和润湿分散剂, 试验结果见表3和表4。

通过加入消泡剂和润湿分散剂可有效消除地坪材料在搅拌过程中产生的气泡, 使颜填料和树脂分散均匀, 颜色一致,避免涂膜表面出现发花、气孔等弊病, 还可有效提高产品强度。本实验中消泡剂和润湿分散剂加入量为0.3%左右。

2. 2. 4  吸水剂和催化剂的影响
吸水剂能吸收微量水分, 提高产品贮存稳定性和涂膜理化性能, 催化剂能促进双组分地坪材料- NCO 与- OH 的交联固化反应, 并减少副反应的发生, 还能调节涂膜的固化时间,使之具有一定的适用期便于施工, 且尽快固化以提高施工效率。吸水剂和催化剂对产品性能的影响见表5和表6。


从表5和表6可以看出, 吸水剂用量为8% 左右, 催化剂用量为0. 4%左右为宜, 产品综合性能较佳。

2. 2. 5  抗压强度
由于聚氨酯地坪材料具有很好的弹性, 试块在压缩过程中受力面积发生变化, 且没有明显的屈服点, 因此, 无法准确测量试块的抗压强度, 但在进行压缩复原率检测过程中将试块压缩至70%时, 根据压力及试块承压面积可估算出抗压强度在40M Pa以上, 且此时试块完整, 解除压力后仍可恢复原状, 完全可以满足一般工业与民用建筑的强度要求。

2. 2. 6 性能检测
环保弹性聚氨酯地坪涂料性能测试见表7。

2. 2. 7  环保性能
环保弹性聚氨酯地坪涂料的环保性能见表8。

根据检测结果可以看出, 本产品环保性能优异, 各项检测指标均远高于标准要求, 不会对环境及人体健康产生危害, 可满足各种场所的需要。

2. 2. 8  流平性
将两组分充分混合均匀后, 按1. 5~ 2 kg /m2的用量缓慢倾倒在经过处理的基材表面, 并用刮板简单刮涂, 涂料即可自动流平, 形成平整光滑、色泽均一的涂膜, 固化后具有良好的装饰效果。

3  结  语
( 1)制备了环保型聚氨酯地坪涂料, 各项环保指标达到或高于相关标准要求, 对环境及人体基本无危害。
( 2)该产品理化性能优异, 且硬度、弹性和强度等力学性能可在很宽范围内进行调整, 可满足不同场所需要。
( 3)该产品具有良好的施工性, 操作时间大于20 m in, 且能自动流平, 提高施工效率, 固化时间不超过24 h, 缩短施工周期。
( 4)漆膜固化后光亮平整, 色彩鲜艳, 具有良好的装饰效果, 具有一定弹性, 行走时脚感舒适, 并可隔音减噪。

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