本发明属于高分子应用材料领域，具体涉及一种水性聚氨酯地坪材料及其制备方法。
背景技术：
现有地坪的材质以溶剂型聚氨酯和环氧树脂为主，而该类材质在使用中会产生较高的挥发性有机化合物(voc)排放，气味刺鼻，有毒性，对健康有害，已无法满足越来越高的环保需求。
将材料水性化被认为是克服和改进voc排放的一种有效方式。研究表明，水性聚氨酯材料比水性环氧树脂性能更好，而且不会对环境造成污染。当前，拜耳、巴斯夫等国外企业的部分水性聚氨酯材料产品已经实现了工业化生产，且已在涂料、制革、纺织、建筑和胶粘剂等诸多领域得到了应用。而我国在该领域起步较晚，发展滞后，缺乏自主知识产权，并且研发出的产品的整体性能与国外公司存在较大差距，因此，现在亟需研发出一种各方面性能都比较优异的水性环保地坪材料。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种水性聚氨酯地坪材料及其制备方法。通过对原料的选择和优化，制得的水性双组分聚氨酯地坪材料无毒无味，环保性能优异，并且力学性能也有明显提高。
一种水性聚氨酯地坪材料，所述水性聚氨酯地坪材料包括a组分和b组分，
按质量份计，所述a组分包括以下原料组分：
聚酯多元醇10-20份，
稀释剂10-20份，
六亚甲基二异氰酸酯三聚体20-70份；
按质量份计，所述b组分包括以下原料组分：
优选地，所述水性聚氨酯地坪材料包括a组分和b组分，
按质量份计，所述a组分包括以下原料组分：
聚酯多元醇10-20份，
稀释剂10-20份，
六亚甲基二异氰酸酯三聚体40-70份；
按质量份计，所述b组分包括以下原料组分：
优选地，所述水性聚氨酯地坪材料包括a组分和b组分，
按质量份计，所述a组分包括以下原料组分：
聚酯多元醇10-20份，
稀释剂10-20份，
六亚甲基二异氰酸酯三聚体60-70份；
按质量份计，所述b组分包括以下原料组分：
可选地，所述a组分中聚酯多元醇为10-15份；可选地，所述a组分中聚酯多元醇为15-20份。
可选地，所述a组分中稀释剂为10-15份；可选地，所述a组分中稀释剂为15-20份。
进一步地，所述稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯(pma)和/或丙酮，优选丙二醇甲醚醋酸酯。pma属于环保型亲水稀释剂，相比传统稀释剂具有更好的环保性能和施工性能，其使用量对体系的流动性有很大影响。当使用量低于10质量份(例如5份)时，体系流动性较差，高于20质量份时，流动性高，但过高用量易对最终地坪的性能产生不利影响。
可选地，所述a组分中六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate，hdi)三聚体为20-45份；可选地，所述a组分中六亚甲基二异氰酸酯三聚体为45-70份。
可选地，所述聚碳酸酯二醇为10-20份；可选地，所述聚碳酸酯二醇为20-30份。
可选地，所述亲水扩链剂为2-6份；可选地，所述亲水扩链剂6-10份。
进一步地，所述亲水扩链剂为二羟甲基丁酸(dmba)和/或二羟甲基丙酸，优选二羟甲基丁酸。
优选地，所述ph调节剂为三乙胺。
可选地，所述二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)为10-20份；可选地，所述二苯基甲烷二异氰酸酯为20-30份。
进一步地，所述颜料包括氧化铁红，例如氧化铁红s110。进一步地，所述填料包括石英粉。进一步地，所述助剂包括流平剂(例如byk330)和/或偶联剂(例如kh-570)。
进一步地，所述聚酯多元醇(peg)为聚氧化乙烯二元醇n-220，其平均分子量为2000。
进一步地，所述聚碳酸酯二醇(pcdl)的平均分子量≤3000，例如3000、2800、2500、2000，优选地，所述聚碳酸酯二醇的平均分子量为3000。
进一步地，制得的a组分是一种预聚体，所述a组分的nco值为6.0-7.0％(例如nco值为6.0-6.5％，或者6.5-7.0％)，nco是指化学材料中异氰酸酯基，其值是指100g试样所含的异氰酸酯(-nco)基团的质量。nco值的测定可采用本领域的公知方法进行，如二正丁胺法。
进一步地，所述b组分的oh值(羟值)为5.5-6.0mgkoh/g，oh值的测定可采用本领域的公知方法进行，如gb/t12008.3-2009。
进一步地，所述a组分的制备过程包括以下步骤：将聚酯多元醇和稀释剂加入反应釜(反应釜可配置有温度计、搅拌和真空系统)中，搅拌并升温至100-115℃，在0.03-0.09mpa(例如0.06mpa)真空度下脱水至釜内物料水分含量在0.05质量％以下，降温至30-40℃，加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体，升温至50-60℃并保温反应至体系中nco值达到6.0-7.0％，降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用。
进一步地，所述b组分的制备过程包括以下步骤：将聚碳酸酯二醇和亲水扩链剂加入脱水釜内，搅拌升温至100-110℃，在0.03-0.09mpa(例如0.06mpa)真空度下脱水至物料水分含量在0.05质量％以下；转入反应釜并降温至50-60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至70-80℃并保温反应2-5h(例如3h)，然后降温至40-50℃，加入ph调节剂反应20-40分钟(例如30分钟)，接着降温至30-40℃，加入水(优选去离子水)进行分散后，通过乳化机乳化后，再加入颜料、填料、助剂，分散后(例如分散1h)过滤。
上述原料均可市购得到或者通过已知方法方便地制得。
一种水性聚氨酯地坪材料的制备方法，包括以下步骤：将所述a组分、b组分和催化剂混合均匀后，置于模具内经室温固化、熟化，得到地坪，其中a组分与b组分以nco/oh摩尔比为1.6-2.0混合，催化剂占a组分与b组分总量的0.2‰-0.8‰，优选0.4‰-0.6‰，例如0.5‰；更进一步，催化剂选自环保催化剂，其制备方法为：将有机铋、有机锌、pma按质量比为1：1-3：1-3(优选1：2：2)搅拌均匀即可制得；例如，将有机铋20份、有机锌40份、pma40份，搅拌均匀制得。任选地，在固化之前，可在混合体系中可根据性能要求在材料表面放置防滑粉以增强防滑效果。
本发明的水性双组分聚氨酯地坪材料无毒无味，用于制备地坪涂料不仅从根本上改善了环保性能，而且相比于传统的溶剂型聚氨酯或环氧树脂地坪涂料，具有更佳的力学性能，综合性能优越，是理想的环保产品。
相对于现有技术，本发明的有益效果：
(1)本发明的水性聚氨酯地坪材料属于水性产品，voc低，无毒、无味，环保性能优异，具有极高的经济效益，既环保又经济；
(2)本发明制备的水性聚氨酯地坪材料流动性好，易于施工，且耐磨、防滑、耐腐蚀性能均很优异；
(3)本发明的生产工艺更简化，生产效率更高。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。
表1：成分及含量(质量份)
实施例1-4的制备过程为：
a组分的制备：将聚酯多元醇(peg)和稀释剂(pma)加入装有温度计、搅拌和真空系统的反应釜中，搅拌并升温至100-115℃，在0.06mpa真空度下脱水至釜内材料水分含量在0.05质量％以下，降温至30-40℃，加入hdi三聚体，升温至50-60℃并保温反应至体系中nco值达到6.5％，降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用；
b组分的制备：将聚碳酸酯二醇(pcdl)和扩链剂(dmba)加入脱水釜内，搅拌升温至100-110℃，在0.06mpa真空度下脱水至材料水分含量在0.05质量％以下；转入反应釜并降温至50-60℃，加入mdi，缓慢升温至70-80℃并保温反应3h，然后降温至40-50℃，加入三乙胺进行中和反应30分钟，接着降温至30-40℃，放入分散缸中并加入10-30质量份去离子水进行分散，通过乳化机进行乳化，再加入颜料、填料和助剂，分散1小时后过滤、包装。
试片的制备：按nco/oh摩尔比为1.8的比例，将a组分、b组分和催化剂均匀混合，然后倒入预先涂有脱模剂的模具内(规格300mm×300mm×1mm)，室温固化24h。取下试片，放入75℃恒温箱熟化24h后，裁哑铃形试样以备检测。
对比例1-3的制备过程同实施例1-4。
对比例4：将聚醚多元醇(n220、n330)与tdi(甲苯二异氰酸酯)，聚醚多元醇(n220、n330)与mdi，在80-85℃反应3小时制得nco％：6.0-7.0％预聚体a组份；
b组份：用聚醚多元醇(n1618)、扩链剂、颜料、填料和助剂混合而成，oh含量设定在5.5-6.0mgkoh/g。
性能表征：
试片性能测试参照gb/t22374-2018记载的方法进行，地坪涂料试样性能测试参照gb/t22374-2018记载的方法进行。
表2：
对比例1产品的流动性太差，无法施工使用。实施例1-4产品的流动性非常好，易流动。
在制备预聚体中，选用亲水型扩链剂dmba、pcdl与mdi进行反应生产的水性的b组分，与传统的溶剂型聚氨酯和环氧树脂相比，无刺激性气味，更利于安全生产和环保施工。为了环保要求和降低成本，在b组分中选用比传统溶剂价格低的去离子水，生产出来的聚氨酯性能有很大提高。本发明产品符合企业内控指标要求，也符合gb/t22374—2018标准，水性聚氨酯的性能更好。与传统的溶剂型聚氨酯地坪涂料和环氧树脂地坪涂料相比，本发明产品无毒、无味、符合环保要求，而且综合性能优越，是理想的环保产品。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。