一种抗菌型聚氨酯砂浆地坪及其制备方法与流程

本发明涉及地坪和其制备方法，尤其是一种抗菌型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，地坪、地面的抗菌性能主要通过涂刷抗菌涂料来进行，或者通过设计施工、尽量减少地面缝隙、提高地面的一体性(整体性)来降低细菌的滋生。但无论哪种方式，都存在其明显缺陷与不足。涂刷抗菌地面涂料，无论是环氧地坪涂料还是聚氨酯地坪涂料，其整体地坪的硬度、耐磨、防滑、耐腐蚀等方面，均受到其涂层类地坪的先天不足(抗菌型可以通过涂层来达到，但涂层的力学性能是无法满足工业化、商业化地坪的物理机械使用要求)制约，综合性能与耐久性存在瓶颈。专利cn201410211415.3公开了一种高效抗菌水性聚氨酯地坪涂料及其制备方法，就是这种水性聚氨酯涂料、涂层类的方法。

而地坪的一体化设计，虽然可以有效减少细菌滋生环境，但其地坪的抗开裂等物理力学性能(解决大面积无缝隙工业地坪的抗开裂是较为困难的)和施工工艺性受到明显制约，而且这种方法也是治标不治本的方法。

技术实现要素：

为了得到物理机械性能更好、抗菌性能与抗菌持久性更优异的地坪，本发明提供一种抗菌型聚氨酯砂浆地坪，包括基层和设置在基层表面的聚氨酯砂浆层；聚氨酯砂浆层的厚度在3-6mm范围；

聚氨酯砂浆层所用材料是聚氨酯砂浆，聚氨酯砂浆包括质量比为1:1.5～3:12～25的组分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、25.0～27.0％的水、1.0～3.0％的复合抗菌剂mlc-703；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。优选地，所述组分a、所述组分b和所述组分c的质量比为1:1.5～2.5:12～18。聚氨酯砂浆层的厚度在3-6mm范围，完全可以满足较高载荷的工业厂房地面的需求。

优选地，基层所用材料选自混凝土。

进一步地，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，聚酯多元醇的分子量为1900～2100道尔顿。

进一步地，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-丁二醇中的一种或者多种；二元酸包括已二酸、苯二甲酸、卤代苯二甲酸中的一种或者多种；酸酐包括苯二甲酸酐。

进一步地，多元醇是乙二醇和一缩二乙二醇；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，水性复合抗菌剂为默利卡公司生产的mlc-703，使用比例为1.0-3.0％。

进一步地，聚异氰酸酯是万华公司生产的cdmdi-100l，其nco含量29％，黏度25～60mpa·s。

进一步地，所述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，聚氨酯砂浆层包括由下到上依次涂覆在基层表面的底层和面层。底层和面层所用的聚氨酯砂浆为同一种或者不是同一种(即组分a、b、c的质量配比有差异)。

本发明还提供一种如上所述的抗菌型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，制得底层涂料，将底层涂料均匀摊铺在经步骤一处理后的基层的表面，得到底层，并使得底层的厚度为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，制得面层涂料，并将面层涂料均匀摊铺在底层上，得到面层，使得面层与底层的总厚度在3.0～6.0mm之间，制得抗菌型聚氨酯砂浆地坪。

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

进一步地，步骤三中面层涂料的摊铺采用自流平摊铺工艺。所述聚氨酯砂浆面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。

进一步地，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，制得面层涂料，并将所述面层涂料均匀摊铺在所述底层上，得到面层，使得所述面层与所述底层的总厚度在3.0～6.0mm之间，制得所述抗菌型聚氨酯砂浆地坪。

本发明的有益效果在于：

1、水性复合抗菌剂与水泥砂浆体系及聚氨酯配方体系具有良好的相容性与适应性，使得这种具有优异的物理机械性能的聚氨酯砂浆地坪可以拥有良好的抗菌性能与抗菌持久性，并且在聚氨酯砂浆厚度在3-12mm的产品体系中都可以实现这种优异抗菌性能。

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、本发明的抗菌型水性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抗菌型水性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。

有机材料——水性复合抗菌剂与无机材料——水泥砂浆的混合，从理论上来说，类似于油和水间的混合。一般情况下这两种材料是无法完全相容、并且达到混合的非常均匀的状态的。由于水泥砂浆是可以在水的体系下均匀分散的，因此本发明通过上述各材料的配方、配比来调整水性聚氨酯的乳液状态，使之像牛奶一样，然后再去和水泥砂浆混合，从而达到一定级别的混合均匀。

上述一定级别的混合均匀在本发明这个体系中，要想达到最终完美的产品状态，需要控制好两个关键点，一个是混合均匀的状态，另一个是这种混合均匀状态所持续的时间长短。其中，控制好第二个关键点更为重要，因为这直接关系到施工时间和能否达到最终完美产品的状态。对于这两个关键点的控制，本发明同样是通过上述各材料的配方、配比来实现的。

对于这两个关键点的检测，目前本行业中还没有相应标准化、公开的检测方法，本发明主要通过以下两种方法来检测：一种是外观目测，即混合的是否充分，根据本发明的聚氨酯砂浆的施工指导操作下，从外观上直接目测，看是否有未分散均匀的团或块；另一种是分散完成后，放置5-15分钟，观察是否有浓度梯度(也就是沉降、分层)这种表观上可以观察到的现象。通过这两种方法，再辅助最终施工完成后、对最终产品——抗菌型聚氨酯砂浆地坪的综合性能检测(比如表1所示)，来最终确定这种混合是否达到了最佳的、理想的混合均匀效果。从表1中可以看出，本发明所采用的聚氨酯砂浆的水性复合抗菌剂与水泥砂浆类无机胶凝材料是充分混合、反应了的，达到了最佳的、理想的混合均匀效果。因此，实现了自流平摊铺工艺，使得地坪安全、环保，具有优异的抗菌性能。

附图说明

图1是本发明所涉及的一种抗菌型聚氨酯砂浆地坪的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。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。

图1示出了本发明的抗菌型聚氨酯砂浆地坪的一种具体实施方式。该抗菌型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又包括底层21和面层22。基层1、底层21和面层22由下到上依次排列。

基层1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、25.0～27.0％的水，1.0～3.0％的复合抗菌剂mlc-703。复合抗菌剂mlc-703优选默利卡公司生产的mlc-703。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的cdmdi-100l，nco含量29％，黏度25-60mpa·s。

所述的组分c是混凝土砂浆，比如包含质量百分比为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

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％减水剂、25.0～27.0％的水，1.0～3.0％的复合抗菌剂mlc-703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、25.0-27.0％的水，复合抗菌剂mlc-703,1.0％-3.0％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、25.0-27.0％的水，复合抗菌剂mlc-703,1.0％-3.0％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、本发明的抗菌型聚氨酯砂浆地坪的制备方法

实施例4

实施例4的抗菌型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在3-6mm，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的抗菌型聚氨酯砂浆地坪。

实施例5

实施例5的抗菌型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6.0～9.0mm，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5的抗菌型聚氨酯砂浆地坪。

实施例6

实施例6的抗菌型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9.0～12.0mm，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的抗菌型聚氨酯砂浆地坪。

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》,gb/t21866-2008《抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》。

引用实施例3的配方+实施例5的施工工艺生产的抗菌型聚氨酯砂浆地坪，经检测所有项目均合格，如表1所示。

表1检测结果

实施例1、2配方与实施例4、5或6组合后生产的砂浆地坪检测项目与表1结果相近。

现有聚氨酯砂浆地坪中，在抗菌性能上面并没有明确的规定或指标要求，而且单纯的添加抗菌剂在聚氨酯砂浆体系中并不能很好地解决抗菌剂系统与水泥砂浆及聚氨酯体系的相容性与适应性，所以在某些对抗菌型要求较高的场所例如中央厨房、食品厂等，常规的聚氨酯砂浆地坪的抗菌型无法满足这些场所对抗菌型与抗菌耐久性的要求。

本发明在充分发挥“同质透芯”类聚氨酯砂浆地坪体系的优点的前提下，通过配方、工艺优化，筛选出能与水性聚氨酯砂浆体系相容的水性复合抗菌体系，从而实现了聚氨酯砂浆体系在抗菌性能方面的明显提升，得到一种综合性能优异的抗菌型聚氨酯砂浆地坪，也叫做抗菌型水性聚氨酯砂浆地坪。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，仅为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。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。