下文简单介绍一下聚氨酯塑胶铺地材料的性能特点和应用等情况。
一、聚氨酯铺地材料的性能特点
聚氨酯应用于铺地材料,与它的性能特点密切相关。聚氨酯弹性体材料具有弹性好、耐磨、耐老化、耐低温、软硬程度可按需定制等特点,这是聚氨酯材料的性能特点。另外,根据使用要求,聚氨酯塑胶地面材料具有优良的防滑、阻燃、吸震性能优、抗静电、色彩美观等特点。可按需要现场铺设,施工灵活,是聚氨酯材料的另一个特点。聚氨酯用于铺地材料,多数情况是在现场将双组分液体组分进行混合,浇注到地面上固化成型,并且可以在混合时添加填料等,也可在浇注抹平而未完全固化前在其表面撒防滑颗粒等。还可以在铺设时就把各种场地的颜色标志设计好,分区铺设,使得运动场地色彩美观,给人一种舒适感。
聚氨酯铺地材料是一类高档的铺装材料,主要用于耐磨要求高的场合,尤多用于运动场地,如塑胶跑道、球场等。聚氨酯塑胶跑道、塑胶球场地面、塑胶体育场地,与煤渣、泥土、木质、混凝土等材质的运动场地相比,具有弹性好、防滑、色彩美观、整洁、易于维护、不受气候条件影响等优点。聚氨酯跑道平坦、防滑、有弹性,还有助于提高运动员的成绩,颇受运动员所喜爱。聚氨酯塑胶地面能吸收震动,运动员如遇跌跤等情况,可减轻受伤程度。
聚氨酯塑胶场地可不受下雨积水、寒冷冰冻等影响,有了这种场地,雨过天晴就可使用,大大提高了场地的利用率。
聚氨酯塑胶场地可不受下雨积水、寒冷冰冻等影响,有了这种场地,雨过天晴就可使用,大大提高了场地的利用率。
用较软质的聚氨酯铺地材料铺设幼儿园的游乐场地,既清洁美观又安全舒适。如果小朋友摔倒就不至于像水泥地造成擦伤或损伤,因此受到家长及儿童们的欢迎。聚氨酯铺地材料还具有防水作用,有时兼用于地面的防水材料。
二、聚氨酯铺地材料的应用
运动场地:田径运动场塑胶跑道、跳高/ 标枪/ 跳远等运动的助跑道、网球场、篮球场、羽毛球场、乒乓球场、足球场、体育馆地板、游泳池边道、高尔夫球场通道等。
幼儿及游乐场地:幼儿园地面、儿童游乐场地、楼梯过道,游乐场地面,等等。
地板材料:除运动场所、幼儿及游乐场所以外的各种地面,如特殊的生产车间、电子机房、实验室、火车、汽车、船舶等地板材料。
聚氨酯材料还可用于某些公共场所道路的铺设,以显示出特定的标记。
三、聚氨酯铺地材料的原材料
聚氨酯铺地材料,从其化学成分来说,其主要原料是聚醚多元醇与二异氰酸酯制成的预聚体组分,以及色浆组分。对于不同用途的铺地材料,需要的聚氨酯胶料性能各不相同。有的需要有底层胶料、面层胶料,地面底涂剂、表涂层等多种聚氨酯液态原料系统。因为聚醚多元醇比聚酯多元醇耐水解,所以用于铺地材料的聚氨酯一般采用聚氧化丙烯二醇以及少量聚氧化丙烯三醇,分子量范围在1000~6000 范围。以聚醚多元醇制备的聚氨酯弹性材料,其低温柔性也比较优异。近年来也采用低不饱和度的较高分子量的聚氧化丙烯多元醇,采用这种聚醚制得的弹性体强度比同样分子量和官能度普通聚醚的要高一些。
传统的聚氨酯铺地材料采用的二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(TDI)。用TDI 和聚醚制备的预聚体粘度较低,施工方便。但TDI 的挥发性大,毒性比较高,近年来已受到某些限制。由于聚氨酯预聚体中存在或多或少的游离TDI 单体,在液态铺地聚氨酯材料的施工、固化过程中TDI的挥发可能会对操作人员造成稍许毒害,所以近年来国内媒体对TDI毒性这个问题比较重视,有的外行人过分夸大这种毒性。其实完全固化后的聚氨酯弹性材料中不存在TDI,在长期使用过程中基本上是无毒害的。近年来因为塑胶跑道TDI的毒性问题传言甚嚣,并且最近TDI价格奇贵,用低蒸汽压、低挥发毒性的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)制造“环保型”铺地材料成为研究热门。用聚醚-MDI 预聚体制造的铺地材料,现场施工时公害少,也提高了胶面层的物理性能。
传统的聚氨酯铺地材料采用的二异氰酸酯是甲苯二异氰酸酯(TDI)。用TDI 和聚醚制备的预聚体粘度较低,施工方便。但TDI 的挥发性大,毒性比较高,近年来已受到某些限制。由于聚氨酯预聚体中存在或多或少的游离TDI 单体,在液态铺地聚氨酯材料的施工、固化过程中TDI的挥发可能会对操作人员造成稍许毒害,所以近年来国内媒体对TDI毒性这个问题比较重视,有的外行人过分夸大这种毒性。其实完全固化后的聚氨酯弹性材料中不存在TDI,在长期使用过程中基本上是无毒害的。近年来因为塑胶跑道TDI的毒性问题传言甚嚣,并且最近TDI价格奇贵,用低蒸汽压、低挥发毒性的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)制造“环保型”铺地材料成为研究热门。用聚醚-MDI 预聚体制造的铺地材料,现场施工时公害少,也提高了胶面层的物理性能。
色浆组分中一般含有聚醚多元醇、MOCA、粉末填料、催化剂、防老剂、阻燃剂、色料、防霉剂、增塑剂、白炭黑等助剂。
在聚氨酯铺装材料中,一般也使用部分填料。无机填料有陶土、白土、滑石粉、粉煤灰等。适量地使用微细粉末填料不仅降低成本,而且同时也能提高材料的性能,降低固化收缩率和热膨胀系数。胶粉、胶粒也是聚氨酯铺装材料常用的填料,多采用废橡胶如废旧轮胎等粉碎而成,采用胶粉、胶粒不仅可降低铺地成本,而且铺撒与面层的胶粒、胶粉还赋予塑胶地面防滑等性能。也有聚氨酯弹性体胶粒。胶粒的用量为胶面层35%~45%,用量太大影响胶层物理性能。使用粉煤灰、废胶粒等回收物,不仅降低成本,也有利于环保。
胶面层的表面材料(胶面或涂层)均需加入防老剂,延长使用寿命,防老剂主要是紫外线吸收剂和抗氧剂,紫外线吸收剂可采用UV-327、UV-531 等,抗氧剂可采用抗氧剂1010、防老剂264 等,采用复合抗氧剂和紫外线吸收剂的防老剂效果较好。
催化剂是铺地材料的一种重要助剂,对催化剂的一般要求是:能够在室温甚至在冬季起明显的催化作用,不会起泡而使得胶料固化时明显发泡膨胀、变形,用量低而效果好,无毒或低毒。以前使用的有机汞、有机铅催化剂如异辛酸铅(或称辛酸铅)因为对潮气不敏感,催化效果较好。但汞、铅是重金属,对人体有毒害,需小心处理,所以发达国家多要求液态铺地材料中不含这类重金属催化剂,我国业界也开发了替代品,如异辛酸锌以及复配物,效果虽不如有机汞、有机铅,但毒性小,属于环保型的催化剂。
四、聚氨酯铺地材料的种类和施工
聚氨酯铺地材料一般是液态胶料在现场施工,常规聚氨酯塑胶跑道等铺地材料经数小时到十多小时固化后即可获得初始强度。喷涂型聚氨酯铺地材料很快就固化。根据用途,铺地材料的组成类型有多种多样,例如:
(1)由聚氨酯胶料与聚氨酯弹性胶粒制造的全聚氨酯塑胶跑道,性能优异,但成本高,只用于特殊场合。
(2)将聚氨酯黏合剂与橡胶颗料混合均匀,固化后形成15~20mm厚橡胶颗粒弹性层,这种聚氨酯铺地材料可用于高尔夫球场通道铺设,可在基层涂刷聚氨酯底胶作胶黏剂。
(3)用聚氨酯黏合剂与较多的橡胶颗料混合均匀,保持有约30%的孔隙,在空气中固化后形成透水的橡胶颗粒弹性层,表面再用聚氨酯涂料处理,此外还可以在表面再贴合带有聚氨酯弹性胶粒的面层,可以提高跑道的耐候性能。这种颗粒型高弹性聚氨酯铺地材料可用于儿童游乐场、网球场等。
(4)底层是将废轮胎胶粒与聚氨酯胶料混合均匀后铺设(厚10~15mm),中间为纯的聚氨酯弹性体浇注层(2~5mm),面层为耐磨聚氨酯弹性层(厚0.3~2mm),这种复合型聚氨酯跑道适用于一般运动场地。
(5)将含有10~20%胶粒的聚氨酯胶浆(约10mm)铺设在基层上,面层上部也粘有聚氨酯胶粒作为摩擦面层,这种混合型跑道适用于比赛用运动场地。
(6)聚氨酯地板通常不使用粒径相对较大的橡胶颗粒作为填充物,铺设的厚度也比较薄,例如0.5~2mm,其模量和硬度相对较大。聚氨酯地板无接缝,有一定的弹性,并且防水、耐磨,用途也广。
(7)近年来开发的喷涂聚氨酯-脲技术可以用于铺设聚氨酯地板,可以形成比较硬的耐磨聚氨酯地板,在双组分聚氨酯胶料喷涂到地面未完全固化前,在其表面撒砂或者其它颗粒,可以得到防滑聚氨酯地面材料。这种材料适合用于室内、船舶、列车等地板材料。
另外,除了液态胶料在现场施工,还有工厂预成型聚氨酯铺地地砖。由聚氨酯胶料(即黏合剂)与橡胶颗粒拌合厚在模具固化成型,这种弹性地砖可以制造得低硬度、高弹性,并且可以透水。施工时用聚氨酯胶黏剂把这种弹性地砖拼接粘接在地面基层上。
另外,除了液态胶料在现场施工,还有工厂预成型聚氨酯铺地地砖。由聚氨酯胶料(即黏合剂)与橡胶颗粒拌合厚在模具固化成型,这种弹性地砖可以制造得低硬度、高弹性,并且可以透水。施工时用聚氨酯胶黏剂把这种弹性地砖拼接粘接在地面基层上。
为了使聚氨酯铺地材料的性能发挥至最佳,要求地面基材(基层)强度高、不开裂、不沉降。聚氨酯跑道的基层有水泥混凝土和沥青混凝土两种。对于塑胶跑道,运动场地必须有良好的排水系统,除了其层下面隔断地下水外,将基层压平成1∶100 斜度向内,使表面积水易于排入沟内,使得聚氨酯跑道全天候使用并且长期稳固。
在铺设聚氨酯铺地材料胶层前,基层必须干燥、干净,和有一定的粗糙度,以保证胶面层与基层的良好粘接。施工时,也可在基层地面涂刷聚氨酯底胶作为胶黏剂,再在上面铺设比较厚的聚氨酯弹性材料。如此可使得基层与胶层粘接更牢固。
聚氨酯跑道胶面层的铺设有机械化与手工铺设两种,采用哪种铺设方法,可视胶面层铺设面积大小决定。一般面积在2000m2 以下,采用手工铺设较经济。
五、结束语
聚氨酯铺地材料是一类独特的聚氨酯弹性材料,具有其它高分子材料不可替代的优点,广泛应用于运动场所、娱乐场所、交通工具、实验室、走廊等场地的地面铺设。其技术和应用一直在发展之中。近年来已经开发适应环保要求的环保型聚氨酯铺地材料。因篇幅关系,铺设工艺以及各种铺地材料的物性指标就不作介绍,有兴趣者可参考有关聚氨酯专著。