李萍 刘建钊 吴佳俐 贾艳征 刘鹏程 李佳珊

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024）

1 聚氨酯地坪材料

聚氨酯地坪是一种以聚氨酯树脂为主要成膜物，再配以颜料、溶剂、催化剂以及其他辅助材料[1]，经现场铺装而成的一种彩色、整体无缝的地坪材料。

1.1 发展历程

聚氨酯地坪的起源可以追溯至上世纪中期。英国的帝国化工公司首先研发出了聚氨酯地坪材料。这之后，以聚氨酯树脂为基料的地坪材料在欧美得到迅速发展。

我国聚氨酯地坪的发展相对欧美市场较为落后。聚氨酯地坪于上世纪90年代开始进入中国市场。经过近二十年的发展，聚氨酯地坪材料现已广泛应用于食品厂、饮料厂、化工厂、体育场馆和场地等众多领域。但是目前，聚氨酯地坪在我国地坪行业中占比依然相对较小，但随着市场需求的多样性转变及技术的发展，聚氨酯地坪未来发展空间很大。

1.2 聚氨酯地坪的分类

按照分散介质的不同，通常将聚氨酯地坪分为溶剂型聚氨酯地坪、无溶剂型聚氨酯地坪、水性聚氨酯地坪。

按照地坪的用途可将聚氨酯地坪分为底漆、中涂和面涂。

按照成膜物质的化学结构不同可以分为芳香族聚氨酯地坪和脂肪族聚氨酯地坪。

聚氨酯地坪按照产品供应形式的不同可以分为单组份聚氨酯地坪、双组份聚氨酯地坪以及多组分聚氨酯地坪。

1.3 聚氨酯地坪的特点

1.3.1 优点

1）具有良好的物理性能，如优异的柔韧性，耐磨且耐冲击。

2）整体无缝，有良好的装饰作用，且易清洁。

3）具有优良的耐久性及低温稳定性，适用于多种环境，广泛地应用在多种室内、室外场地，不受温差影响。

4）其自身结构具有可调节性，可以根据用户需求，制作成具有不同特殊功能的地坪。

5）固化过程反应速度快，施工效率高，易修补、易翻新。

1.3.2 缺点

1）聚氨酯材料的表面张力大，基材有污染物时，涂膜易产生缩孔，因此，聚氨酯地坪在施工过程中对基材表面的清洁程度要求很高。

2）聚氨酯地坪材料分散稳定性不佳，因此，若分散过程控制不当，易使涂膜产生麻点，影响漆膜质量。

3）造价高，且核心生产技术仅少数企业可以掌握，因此，致使聚氨酯地坪材料的应用在一定程度上受到了限制。

2 聚氨酯地坪发展趋势

2.1 环保型聚氨酯地坪受到青睐

随着科技的发展以及人们环保意识的增强，地坪材料与其他涂料品种一样，均有向水性化、高固体分化等绿色环保方向发展的趋势[2]。而地坪材料相关国家标准及行业标准中对有害物质限量做出的日益严格的规定，在规范地坪材料市场的同时，也推动了绿色环保型地坪材料的发展。具体做法包括使用低污染的树脂基料、材料水性化、高固体份化等。

2.1.1 使用低毒性聚氨酯树脂

聚氨酯树脂生产技术的发展为聚氨酯地坪材料的推广奠定了坚实的基础。聚氨酯地坪材料在应用初期，常使用高毒性的甲苯二异氰酸酯（TDI）作为固化剂组份，致使产品的生产及使用过程都存在很大的环境污染问题。而近年来，相对低毒性的二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）的量产解决了这一问题。国内的研发工作者们已经研发出了以MDI代替TDI来制备聚氨酯地坪固化剂的方法[6]。这一技术在无溶剂聚氨酯地坪材料中的应用，使得聚氨酯地坪材料的环保性能得到了进一步发展。

2.1.2 水性聚氨酯地坪应用广泛

1）水性聚氨酯砂浆地坪系统

水性聚氨酯砂浆地坪是一种多组份（三组份或四组份）的复合地坪材料，其复合物同时具备有机高分子和无机混凝土材料的所有优点，如优良的抗化学腐蚀性能、抗重冲击和热冲击性能等。

聚氨酯砂浆地坪系统自20世纪70年代诞生应用至今，全球范围内大量的工程案例均可作为其优异性能的充分证据。其中，尤以巴斯夫、西卡等生产的水性聚氨酯砂浆最具代表性。由于聚氨酯砂浆地坪材料具有超高的物理机械性能，如高抗压强度、良好的柔韧性、抗裂性、耐磨、耐腐蚀、耐高低温及耐基层潮湿等性能，因此，特别适用于很多极端工业环境中，如食品卫生、化学品腐蚀、高温湿热、低温冷冻、重荷载强冲击等环境中。

2）水性聚氨酯地坪

水性聚氨酯地坪材料，因其低VOC含量的特点正在被逐渐认识并使用。水性聚氨酯地坪涂料通常有单组份和双组份两种。而单组份水性聚氨酯地坪涂料因其相对分子质量较低，交联度不高，因此漆膜耐溶剂和化学品性能不佳，涂膜硬度及表面光泽度也相对较低。而近来的研究发现，通过交联、复合改性等方法，可以在一定程度上提高单组份聚氨酯地坪涂料涂膜的物理性能[3]。

上述两种水性聚氨酯地坪材料除了自身优异的物理性能外，其突出的环保性能更是推动其逐渐被广泛应用的主要动力。对于水性聚氨酯地坪材料的环保性能，2016年1月1日开始正式实施的建材行业标准JC/T2327-2015《水性聚氨酯地坪》中进行了明确规定，详见表1。本标准中对于挥发性有机化合物的限量值的要求相较于GB/T22374-2008中的水性地坪限量值更为严格。

表1 室内用水性聚氨酯地坪有害物质限量

2.1.3 硅PU运动地坪

硅PU运动地坪是一种专业运行型地坪。这种材料通常以单组份有机硅改性聚氨酯（PU）材料作为弹性主体，表面再施涂一层改性丙烯酸面层材料[4]，以提高表面的耐磨性及耐候性。

硅PU是一种环保型专业弹性运动场地材料。这种地坪材料通常采用弹性层和加强层复合施工的双层结构，且组成成分均为单组份有机硅改性聚氨酯，其固化机理为：-NCO基团与环境中的水分发生反应，生成脲键从而固化成膜。固化过程中无VOC产物生成，且不会残留其他有害化学物质[3]。除此之外，原来占据硅PU地坪面层主要市场的溶剂型聚氨酯涂料也逐渐被水性聚氨酯涂料替代，使硅PU成为了名副其实的绿色环保材料。

2.1.4 无溶剂聚氨酯地坪

无溶剂地坪的重要优势就是低VOC（挥发性有机化合物）。对于无溶剂聚氨酯地坪，不仅要求其在生产、施工过程中不添加易挥发溶剂，还应满足其全寿命周期的低毒害和低VOC挥发的要求。而在无溶剂聚氨酯地坪中使用MDI替代TDI[4]就是一个典型例证。与此相呼应的，地坪材料国家标准，GB/T22374《地坪涂装材料》中，不仅对无溶剂聚氨酯地坪的VOC、游离甲醛、苯类及重金属含量做出了规定，还明确提出了游离TDI的限量值。

综上，随着研发及生产技术的不断提升，在相关政策及标准的持续引导下，聚氨酯地坪材料的环保性能必将得到进一步提升。

2.2 聚氨酯地坪多功能化

聚氨酯地坪材料在向绿色环保的方向发展的同时，同样重视使用功能的扩展。无溶剂聚氨酯地坪因其自身结构特点，可通过改变聚氨酯树脂中柔性链段和刚性链段的种类、配比来调节漆膜性能[5]，从而制成具有不同硬度及柔韧性的地坪材料，因此可广泛应用于运动场所、室内外工商业场所、工业防腐及有透水要求的室外等多种场所[6]。

2.2.1 弹性聚氨酯地坪

众所周知，学校、医院、图书馆以及一些办公区对地面的降噪功能有着很高的要求。这样有利于营造舒适安静的环境。因此，研究人员制备了一种具有弹性特征，可以降低噪音，同时兼具卓越的装饰性及优良的耐磨、耐污染性的地坪材料。

弹性聚氨酯涂料是由柔性链段和刚性链段嵌段形成的一种高分子材料，其柔韧性和硬度介于橡胶和塑料之间[7]。这种材料的弹性特质不但具有降噪的功能，还具有缓冲效果，使人在行走过程中有舒适感[6]。

2.2.2 无溶剂聚氨酯舱室地坪涂料

海洋经济及造船业的高速发展，促使船舶用材料不断更新，新型舱室地面材料就是其中之一。传统的舱室地面多采用地坪革、橡胶板、环氧树脂地坪等铺设而成，而这些材料普遍存在着接缝多、粘接强度不足、防腐性能差、弹性低、硬度高、环保性能差和施工工艺复杂等缺陷[8，9]。海军装备技术研究所的杨光付等，制备了一种船舶舱室专用地坪[8]。这种无溶剂型聚氨酯地坪涂料除了无接缝、易清洁等常规整体地坪性能外，还兼具弹性适中、耐磨、防腐蚀、环境友好等优异性能，可满足海洋气候和船舶环境要求，是最具发展潜力的船舱地坪涂料之一[10]。

2.2.3 高透水型无溶剂聚氨酯地坪

室外地坪的发展首要考虑了其整体无缝，清洁降尘及美观等因素。而地坪材料自身具有良好的封闭作用，水分难以透过地坪下渗，因此，当遭遇强降雨天气时，很容易引起城市内涝，影响正常通行的同时，还可能引发其他衍生危害[11]。而邵洪涛等设计开发的高透水聚氨酯无溶剂地坪，是利用碎石结构体特有的开放式孔隙，来达到快速透水的目的，此外，这些孔隙结构还兼具储水功能，使其在满足地坪常规使用功能的同时，实现了室外地坪产品的高透水性，为可能发生的城市内涝[11]提出了一项解决方案。此外，透水地坪还具有非常突出的耐冻融循环性[6]，这就使其可以在寒冷地区推广应用。

除上述几种功能性聚氨酯地坪材料外，刚性、防静电型以及超耐磨型等众多具有其他不同功能的聚氨酯地坪也在不断扩大并丰富着聚氨酯地坪的应用领域。

3 结语

未来，低毒性聚氨酯树脂地坪、水性聚氨酯地坪、硅PU地坪、无溶剂聚氨酯地坪等一系列环保型聚氨酯地坪材料必将更受青睐。同时，丰富的功能性也将成为聚氨酯地坪的又一发展方向。聚氨酯地坪的突出特点是其结构的可调节性及其优异的韧性[6]。随着人类活动场所的持续增加，聚氨酯地坪的功能性也将不断丰富。此外，其自身良好的弹性、较高的延伸率、固化时间及反应时体积膨胀程度的可调节性[6]，也会进一步推动聚氨酯地坪在新兴领域的应用。