本发明涉及地坪和其制备方法，尤其是一种节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪及其制备方法。
背景技术：
目前在地坪行业内已在广泛应用的中低档聚氨酯运动地坪，基本都是通过回收的聚氨酯橡胶或塑料弹性体通过粉碎成颗粒或胶粉，通过粘合剂(通常含有甲醛成分)粘结后铺设在中小学及各个运动场地，这类运动场地由于其中含有挥发性甲醛/游离异氰酸酯/其他溶剂成分的粘合剂的存在，气味重、安全性得不到保障。
而一些高档的聚氨酯运动地坪则是由成本不菲的聚氨酯橡胶铺设而成，使用与推广受到较大局限。
技术实现要素：
为了解决上述问题，急需一种安全性高且成本低廉的产品。本发明提供一种节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪，包括基层，还包括设置在基层表面的聚氨酯砂浆层；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、28％的油水混合物；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包括回收轮胎橡胶粉、水泥和沙子；其中，组分A、组分B和组分C的质量比为1∶1.5-3∶12-25。
进一步地，油水混合物包括地沟油和水；地沟油与水的质量比为1:1.8-2.5。优选地，地沟油与水的质量比为1:2.1。
进一步地，回收轮胎橡胶粉、水泥、沙子的质量比为1:5.8-8.75:1.5-2.75。优选地，回收轮胎橡胶粉、水泥、沙子的质量比为1:7:2。
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，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，聚异氰酸酯是万华公司生产的CDMDI-100L，NCO含量29％，黏度25-60mPa·s。
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。
本发明还保护一种如上所述的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪的制备方法，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，制得节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪。
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，制得节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪。
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、本发明充分、有效地利用废旧轮胎橡胶粉和地沟油等废弃物，较少了环境污染，且成本低廉。
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、本发明的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪的物理机械性能、耐化学性能佳。
4、本发明自流平摊铺工艺，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运动地坪具有均一、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。
本发明不仅限于中小学运动场地、跑步健身道等的应用，还可以广泛应用于对地面弹性、韧性、耐久性以及环保性能都有一定要求的各类健身场所和步行道路等等。
附图说明
图1是本发明的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪的结构示意图。
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，本发明的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪包括基层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。
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、8％的地沟油和20％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、12％的回收轮胎橡胶粉和18％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、10％的地沟油和18％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、8％的回收轮胎橡胶粉和22％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、9％的地沟油和19％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、10％的回收轮胎橡胶粉和20％的沙子构成。
比较例1
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，制得比较例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、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、30％的沙子构成。
除实施例1-3中提及的物质，制备聚酯多元醇的原料——多元醇还可以是丁基乙基丙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、1，4-丁二醇等；二元酸和酸酐还可以是苯二甲酸或苯二甲酸酐或其酯、卤代苯二甲酸等。流平剂和减水剂还可以为市面上常用的其他流平剂和减水剂。
二、本发明的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪的制备方法
实施例4
实施例4的节能环保型聚氨酯砂浆运动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，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的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪。
实施例5
实施例5的节能环保型聚氨酯砂浆运动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，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的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪。
实施例6
实施例6的节能环保型聚氨酯砂浆运动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，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的节能环保型聚氨酯砂浆运动地坪。
比较例2
比较例2的聚氨酯砂浆运动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、将比较例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、将比较例1的聚氨酯砂浆作为面涂料，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，制得比较例2的聚氨酯砂浆运动地坪。
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的检测结果与比较例1几乎完全一致，且所有检测项目均合格。
表1检测结果
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。