一种可再生弹性聚氨酯磨石材料及其应用
阅读说明：本技术 一种可再生弹性聚氨酯磨石材料及其应用 (Renewable elastic polyurethane millstone material and application thereof ) 是由 刘萍 徐新华 吴金接 余贵 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可再生弹性聚氨酯磨石材料及其应用,属于建筑材料技术领域。该磨石材料由质量比为3–5：1的多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料组成且固含量为100％,该自流平涂料由按质量百分比计的25％–40％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.1％–0.4％膨润土、40％–55％填料、4％–7％功能助剂和15％–25％固化剂组成,弹性骨料为不规则形状的弹性聚氨酯树脂彩色体系片材或细颗粒,用于展馆、医疗、教育、办公、娱乐或零售的室内公共场所地面不仅视觉效果美观舒适,满足高强度、高延伸率和不易开裂使用要求的同时具有柔软弹性和隔音降噪功能,且实现可再生效果,施工和后期养护方便,环保安全。(The invention discloses a renewable elastic polyurethane grindstone material and application thereof, and belongs to the technical field of building materials. The grinding stone material is prepared from the following components in percentage by mass of 3-5: the self-leveling coating is composed of 25-40% of polyol elastic polyurethane resin, 0.1-0.4% of bentonite, 40-55% of filler, 4-7% of functional auxiliary agent and 15-25% of curing agent according to mass percentage, the elastic aggregate is an irregularly-shaped elastic polyurethane resin color system sheet or fine particle, and the self-leveling coating is used for indoor public places ground of exhibition halls, medical treatment, education, office, entertainment or retail, has beautiful and comfortable visual effect, meets the use requirements of high strength, high elongation and difficult cracking, has soft elasticity and sound insulation and noise reduction functions, realizes a reproducible effect, is convenient to construct and maintain later, and is environment-friendly and safe.)
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种可再生弹性聚氨酯磨石材料及其应用。
背景技术
地坪是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面，如环氧自流平地坪、金刚砂耐磨地坪、环氧水磨石地坪、水泥基水磨石、环氧彩砂地坪、环氧防静电地坪、环氧防滑地坪、聚脲防腐地坪、聚氨酯地坪、硅PU地坪、混凝土密封固化剂地坪等。水磨石地坪是地坪的一种，水磨石是将碎石、玻璃、石英石等骨料拌入水泥粘接料制成混凝制品后经表面研磨、抛光的制品，以水泥粘接料制成的水磨石叫无机磨石，用环氧粘接料制成的水磨石又叫环氧磨石或有机磨石，水磨石按施工制作工艺又分现场浇筑水磨石和预制板材水磨石地面。
但是，上述普遍使用的水磨石地坪存在如下问题：
(1)基底材料一般为刚性水泥或者热固型环氧树脂，材料自身刚性/脆性大，容易因环境变化和受力不均而产生开裂问题；
(2)硬度大，用于室内公共场所柔韧性不佳影响舒适体验感，容易形成噪音污染；
(3)施工困难且不可再生，不适用于设计感强、更新速度高的室内娱乐场所。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种可再生弹性聚氨酯磨石材料，以弹性聚氨酯材质的弹性骨料替代传统的无机水磨石，结合独特设计的磨石外观与多元醇弹性聚氨酯自流平涂料复配用于室内公共场所地面，满足高强度、高延伸率和不易开裂使用要求的同时具有柔软弹性和隔音降噪功能，实现再生效果。
本发明的另一目的是提供上述可再生弹性聚氨酯磨石材料在医疗、教育、办公、娱乐、零售的室内公共场所地面中的应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种可再生弹性聚氨酯磨石材料，由质量比为3–5：1的多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料组成，其固含量为100％；其中：
所述多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A由按质量百分比计的25％–40％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.1％–0.4％膨润土、40％–55％填料、4％–7％功能助剂和15％–25％固化剂组成；其中：
所述功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；
所述多元醇弹性聚氨酯树脂由按质量百分比计的40％–45％植物多元醇、40％–45％二异氰酸酯和10％–20％颜料组成；
所述弹性骨料为不规则形状的片材或细颗粒，选自弹性聚氨酯树脂彩色体系的一种或两种以上组合。
优选地，所述多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料的体积比为0.5–1：1。
更优选地，所述多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料的体积比为0.8125：1，质量比为4：1。
优选地，所述膨润土的蒙脱石质量百分含量大于60％，平均粒度小于0.07mm。
优选地，所述填料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、重晶石或云母粉中的一种或两种以上组合，平均粒度为0.1–1um。
本发明还提供所述可再生弹性聚氨酯磨石材料在展馆、医疗、教育、办公、娱乐或零售的室内公共场所地面中的应用。
优选地，所述室内公共场所地面自内而外依次包括弹性聚氨酯基底层、弹性聚氨酯磨石自流平层和水性聚氨酯透明高光罩面层；其中：
所述弹性聚氨酯基底层的用量为0.3–0.5kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型得到，所述多元醇弹性聚氨酯底涂料由按质量百分比计的50％–70％所述多元醇弹性聚氨酯树脂、15％–25％水和15％–25％固化剂组成；
所述弹性聚氨酯磨石自流平层的厚度为5–15mm，密度为0.6–1.3kg/m2/mm厚度，用量为3-20kg/m2，采用权利要求1至5任一项所述可再生弹性聚氨酯磨石材料流延成型得到；
所述水性聚氨酯透明高光罩面层的用量为0.03-0.06kg/m2，采用水性聚氨酯透明高光面涂料经刮涂或流延成型得到，所述水性聚氨酯透明高光面涂料由按质量百分比计的35％–55％脂肪族水性聚氨酯树脂、1％–2％功能助剂、15％–25％固化剂和29％–38％去离子水组成，所述功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
优选地，所述弹性聚氨酯基底层和弹性聚氨酯磨石自流平层之间设有弹性聚氨酯颗粒找平层的厚度大于5mm，密度为0.6–1.3kg/m2/mm厚度，用量为1-30kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B流延成型得到，所述多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B由按质量百分比计的47％–60％所述多元醇弹性聚氨酯树脂、0.2％–0.5％膨润土、15％–25％填料、3％–6％功能助剂和15％–25％固化剂组成，所述功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
优选地，所述室内公共场所地面通过包括以下步骤(a)至(d)的施工方法得到：
(a)待装饰地基表面研磨和清洁处理后，采用所述多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型，得到弹性聚氨酯基底层；
(b)用所述多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B在步骤(a)中所述弹性聚氨酯基底层的表面流延成型，得到弹性聚氨酯颗粒找平层；
(c)步骤(b)中所述弹性聚氨酯颗粒找平层经表面研磨和清洁处理后，用所述可再生弹性聚氨酯磨石材料在其表面流延成型，得到弹性聚氨酯磨石自流平层；
(d)步骤(c)中所述弹性聚氨酯磨石自流平层经表面研磨和清洁处理后，用水性聚氨酯透明高光面涂料在其表面经刮涂或流延成型，得到水性聚氨酯透明高光罩面层，进行表面清洁和抛光处理，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的可再生弹性聚氨酯磨石材料由多元醇弹性聚氨酯自流平涂料和不规则形状的弹性骨料组成，具有如下性能优势：弹性静音降噪；无缝抗开裂；良好的物理及化学抗性；无溶剂、环保；使用寿命长；良好的附着力及强度；防滑、耐磨；施工过程中研磨后的粉料可回收利用且不影响产品质量。
(2)本发明以弹性聚氨酯材质的弹性骨料替代传统的无机水磨石，结合独特设计的磨石外观与多元醇弹性聚氨酯自流平涂料复配，用于医疗、教育、办公、娱乐和零售等室内公共场所地面，是一种柔软隔音无缝且符合人体工程学的降噪地坪系统，不仅视觉效果美观舒适，满足高强度、高延伸率和不易开裂使用要求的同时具有柔软弹性和隔音降噪功能，实现可再生效果，施工和后期养护方便，环保安全。
(3)本发明的可再生弹性聚氨酯磨石材料用于室内公共场所地面防火阻燃达到B1级，临界热辐射通量CHF不低于9.4Kw/m2(标准要求大于8.0Kw/m2)，产烟量小于147.2％×min(标准要求小于750％×min)，可燃值20s内焰尖高度小于120Fs(mm)(标准要求小于150Fs(mm))。
参考以下详细说明更易于理解本发明的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更显著：
图1是本发明中可再生弹性聚氨酯磨石材料制备的室内公共场所地面外观形貌图；其中，1–弹性聚氨酯基底层、2–弹性聚氨酯颗粒找平层、3–弹性聚氨酯磨石自流平层；
图2是不同弹性骨料磨石外观的可再生弹性聚氨酯磨石材料外观形貌图；
图3是实施例中室内公共场所地面的施工效果图，办公场所(上)和医疗场所(下)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中采用的多元醇弹性聚氨酯树脂由按质量百分比计的40％–45％植物多元醇、40％–45％二异氰酸酯和10％–20％颜料组成。通过本发明的可再生弹性聚氨酯磨石材料制备展馆、医疗、教育、办公、娱乐或零售等室内公共场所地面，自内而外依次包括弹性聚氨酯基底层、弹性聚氨酯磨石自流平层和水性聚氨酯透明高光罩面层；其中：
弹性聚氨酯基底层的用量为0.3–0.5kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯底涂料由按质量百分比计的50％–70％多元醇弹性聚氨酯树脂、15％–25％水和15％–25％固化剂组成；
弹性聚氨酯颗粒找平层的厚度大于5mm，密度为0.6–1.3kg/m2/mm厚度，用量为1-30kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B由按质量百分比计的47％–60％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.2％–0.5％膨润土、15％–25％填料、3％–6％功能助剂和15％–25％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；
弹性聚氨酯磨石自流平层的厚度为5–15mm，密度为0.6–1.3kg/m2/mm厚度，用量为3-20kg/m2，采用任一可再生弹性聚氨酯磨石材料流延成型得到；
水性聚氨酯透明高光罩面层的用量为0.03-0.06kg/m2，采用水性聚氨酯透明高光面涂料经刮涂或流延成型得到，水性聚氨酯透明高光面涂料由按质量百分比计的35％–55％脂肪族水性聚氨酯树脂、1％–2％功能助剂、15％–25％固化剂和29％–38％去离子水组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
上述室内公共场所地面通过包括以下步骤(a)至(d)的施工方法得到：
(a)待装饰地基表面研磨和清洁处理后，采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型，得到弹性聚氨酯基底层；
(b)用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B在步骤(a)中弹性聚氨酯基底层的表面流延成型，得到弹性聚氨酯颗粒找平层；
(c)步骤(b)中弹性聚氨酯颗粒找平层经表面研磨和清洁处理后，用可再生弹性聚氨酯磨石材料在其表面流延成型，得到弹性聚氨酯磨石自流平层；
(d)步骤(c)中弹性聚氨酯磨石自流平层经表面研磨和清洁处理后，用水性聚氨酯透明高光面涂料在其表面经刮涂或流延成型，得到水性聚氨酯透明高光罩面层，进行表面清洁和抛光处理，即得。
一些实施例中，涂料和弹性骨料的体积比为0.8125：1，质量比为4：1；一些实施例中，膨润土的蒙脱石质量百分含量大于60％，平均粒度小于0.07mm；一些实施例中，填料选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、重晶石或云母粉中的一种或两种以上组合，平均粒度为0.1–1um。
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进一步解释说明。
实施例1
本实施例中采用的多元醇弹性聚氨酯树脂由按质量百分比计的40％植物多元醇、40％二异氰酸酯和20％颜料组成，通过可再生弹性聚氨酯磨石材料制备展馆室内公共场所地面的方法同上。该展馆室内公共场所地面自内而外依次为弹性聚氨酯基底层、弹性聚氨酯颗粒找平层、弹性聚氨酯磨石自流平层和水性聚氨酯透明高光罩面层；其中：
弹性聚氨酯基底层采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型得到，用量为0.3kg/m2，多元醇弹性聚氨酯底涂料由50％多元醇弹性聚氨酯树脂、25％水和25％固化剂组成；
弹性聚氨酯颗粒找平层的厚度大于5mm，密度为0.6kg/m2/mm厚度，用量为1-30kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B由55％弹性聚氨酯树脂、0.5％膨润土、15％填料、4.5％功能助剂和25％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；
弹性聚氨酯磨石自流平层的厚度为5mm，密度为0.6kg/m2/mm厚度，用量为3kg/m2，采用由质量比为4：1的多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料组成的可再生弹性聚氨酯磨石材料流延成型得到，其中多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A的固含量为100％，由40％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.1％膨润土、40％填料、4.9％功能助剂和15％固化剂组成，其中功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；弹性骨料为不规则形状的片材，采用三种以上颜色的弹性聚氨酯树脂研磨得到；膨润土的蒙脱石质量百分含量大于60％，平均粒度小于0.07mm；填料为平均粒度0.1–1um的重质碳酸钙和轻质碳酸钙混合物；
水性聚氨酯透明高光罩面层的用量为0.03kg/m2，采用水性聚氨酯透明高光面涂料经刮涂或流延成型得到，水性聚氨酯透明高光面涂料由40％脂肪族水性聚氨酯树脂、1％功能助剂、25％固化剂和34％去离子水组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
实施例2
本实施例中采用的多元醇弹性聚氨酯树脂由按质量百分比计的45％植物多元醇、45％二异氰酸酯和10％颜料组成，通过可再生弹性聚氨酯磨石材料制备办公室室内公共场所地面的方法同上。该办公室内公共场所地面自内而外依次为弹性聚氨酯基底层、弹性聚氨酯颗粒找平层、弹性聚氨酯磨石自流平层和水性聚氨酯透明高光罩面层；其中：
弹性聚氨酯基底层的用量为0.4kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯底涂料由60％多元醇弹性聚氨酯树脂、20％水和20％固化剂组成；
弹性聚氨酯颗粒找平层的厚度大于5mm，密度为1.3kg/m2/mm厚度，用量为1-30kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B由55％弹性聚氨酯树脂、0.5％膨润土、20％填料、4.5％功能助剂和20％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；
弹性聚氨酯磨石自流平层的厚度为10mm，密度为1.3kg/m2/mm厚度，用量为13kg/m2，采用由质量比为4：1的多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料组成的可再生弹性聚氨酯磨石材料流延成型得到，其中多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A的固含量为100％，由35％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.4％膨润土、38％填料、6.6％功能助剂和20％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；弹性骨料为不规则形状的细颗粒，采用三种以上颜色的弹性聚氨酯树脂研磨得到；膨润土的蒙脱石质量百分含量大于60％，平均粒度小于0.07mm；填料为平均粒度0.1–1um的滑石粉；
水性聚氨酯透明高光罩面层的用量为0.05kg/m2，采用水性聚氨酯透明高光面涂料经刮涂或流延成型得到，水性聚氨酯透明高光面涂料由40％脂肪族水性聚氨酯树脂、1.5％功能助剂、21％固化剂和37.5％去离子水组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
实施例3
本实施例中采用的多元醇弹性聚氨酯树脂由按质量百分比计的42％植物多元醇、42％二异氰酸酯和16％颜料组成，通过可再生弹性聚氨酯磨石材料制备医疗室内公共场所地面的方法同上。该医疗室内公共场所地面自内而外依次为弹性聚氨酯基底层、弹性聚氨酯颗粒找平层、弹性聚氨酯磨石自流平层和水性聚氨酯透明高光罩面层；其中：
弹性聚氨酯基底层的用量为0.5kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯底涂料经刮涂或流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯底涂料由70％多元醇弹性聚氨酯树脂、15％水和15％固化剂组成；
弹性聚氨酯颗粒找平层的厚度大于5mm，密度为1kg/m2/mm厚度，用量为1-30kg/m2，采用多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B流延成型得到，多元醇弹性聚氨酯自流平涂料B由60％弹性聚氨酯树脂、0.5％膨润土、4.5％功能助剂、15％填料和20％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；
弹性聚氨酯磨石自流平层的厚度为15mm，密度为1kg/m2/mm厚度，用量为15kg/m2，采用可再生弹性聚氨酯磨石材料流延成型得到，可再生弹性聚氨酯磨石材料由质量比为4：1的多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A和弹性骨料组成，其中多元醇弹性聚氨酯自流平涂料A的固含量为100％，由38％多元醇弹性聚氨酯树脂、0.4％膨润土、40％填料、6.6％功能助剂和15％固化剂组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成；弹性骨料为不规则形状的细颗粒，采用三种以上颜色的弹性聚氨酯树脂研磨得到；膨润土的蒙脱石质量百分含量大于60％，平均粒度小于0.07mm；填料为平均粒度0.1–1um的云母粉；
水性聚氨酯透明高光罩面层的用量为0.06kg/m2，采用水性聚氨酯透明高光面涂料经刮涂或流延成型得到，水性聚氨酯透明高光面涂料由50％脂肪族水性聚氨酯树脂、2％功能助剂、18％固化剂和30％去离子水组成，功能助剂由质量比为1：1：1：1的流平剂、消泡剂、润湿剂和稳泡剂组成。
经测试，上述实施例1至3制备的室内公共场所地面的防火阻燃达到B1级，临界热辐射通量CHF不低于9.4Kw/m2(标准要求大于8.0Kw/m2)，产烟量小于147.2％×min(标准要求小于750％×min)，可燃值20s内焰尖高度小于120Fs(mm)(标准要求小于150Fs(mm))。
将上述实施例1至3制备的室内公共场所地面与对比例1(环氧基磨石地坪)和对比例2(水泥基磨石地坪)进行其他性能测试，结果如表1所示。
表1
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