本發(fā)明屬于改性有機(jī)材料，具體地說(shuō)，涉及一種改進(jìn)的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、自流平地面材料作為現(xiàn)代建筑和工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的一部分，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。這種材料具有自動(dòng)流平、表面平整、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)廠房、商業(yè)空間、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用。然而，隨著環(huán)保意識(shí)的提升和可持續(xù)發(fā)展理念的深入，傳統(tǒng)自流平材料所面臨的環(huán)境問(wèn)題和性能局限性日益凸顯，亟需新型環(huán)境友好材料來(lái)滿足市場(chǎng)需求。

2、傳統(tǒng)的自流平地面材料主要由環(huán)氧樹(shù)脂、水泥基或聚氨酯等成分組成。這些材料雖然在硬度、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出色，但也存在諸多問(wèn)題。首先，環(huán)氧樹(shù)脂基材料在固化過(guò)程中會(huì)釋放有害氣體，對(duì)施工人員和使用者的健康造成潛在威脅。其次，水泥基材料雖然環(huán)保性較好，但存在干縮開(kāi)裂、抗?jié)B性能不佳等缺陷。而聚氨酯基材料則因其生產(chǎn)過(guò)程中使用的異氰酸酯原料具有較高毒性，不符合日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

3、近年來(lái)，研究人員開(kāi)始探索各種新型環(huán)境友好材料來(lái)改善自流平地面的性能。硅基材料因其優(yōu)異的耐候性、化學(xué)穩(wěn)定性和低毒性而受到關(guān)注。聚二甲基硅氧烷(pdms)作為一種重要的有機(jī)硅聚合物，具有良好的柔韌性、耐熱性和電絕緣性，在自流平材料中的應(yīng)用前景廣闊。然而，單純使用pdms難以達(dá)到理想的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，需要與其他材料復(fù)合使用。

4、環(huán)氧樹(shù)脂作為傳統(tǒng)的自流平材料主要成分，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和粘接性能。但其脆性較大，且在紫外線照射下容易黃變。因此，將環(huán)氧樹(shù)脂與pdms復(fù)合，可以在保持環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)良性能的同時(shí)，提高材料的柔韌性和耐候性。然而，如何實(shí)現(xiàn)兩種材料的有效復(fù)合，避免相分離，是研究人員面臨的一大挑戰(zhàn)。

5、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)是一種優(yōu)良的粘結(jié)劑和增韌劑，在復(fù)合材料中的應(yīng)用日益廣泛。將pvb引入pdms/環(huán)氧樹(shù)脂體系中，有望進(jìn)一步改善材料的力學(xué)性能和界面結(jié)合性。但pvb的用量和分散方式對(duì)最終材料性能的影響尚需深入研究。

6、在環(huán)境友好型添加劑方面，木質(zhì)素磺酸鈣作為造紙工業(yè)的副產(chǎn)品，具有低成本、可再生的特點(diǎn)。其在復(fù)合材料中可起到增強(qiáng)、增韌的作用，同時(shí)具有一定的阻燃效果。然而，木質(zhì)素磺酸鈣的親水性與有機(jī)基體的相容性較差，如何提高其分散性和界面結(jié)合性是一個(gè)重要問(wèn)題。

7、山梨醇酯類表面活性劑，如span?20，可以改善復(fù)合材料中各組分的相容性和分散性。但其用量需要精確控制，過(guò)多會(huì)影響材料的力學(xué)性能。鄰苯二甲酸二辛酯(dop)作為常用增塑劑，可以提高材料的柔韌性和加工工性性能，但其潛在的環(huán)境激素作用引起了廣泛關(guān)注，需要尋找更加環(huán)保的替代品。

8、4-氨基苯基二硫醚是一種新型的硫化促進(jìn)劑和抗氧化劑，在橡膠和塑料工業(yè)中應(yīng)用廣泛。將其引入自流平材料中，有望提高材料的抗老化性能和熱穩(wěn)定性。但其在硅基材料中的作用機(jī)理和最佳用量尚需深入研究。

9、β-甘油磷酸作為一種生物相容性良好的有機(jī)磷化合物，在生物材料領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。將其引入自流平地面材料中，不僅可以提高材料的環(huán)境友好性，還賦予材料一定的抗菌性能。然而，如何保證β-甘油磷酸在有機(jī)基體中的均勻分散和穩(wěn)定性是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

10、石油醚作為一種常用的有機(jī)溶劑，可以調(diào)節(jié)材料的流動(dòng)性和固化速度。但其揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)含量較高，不符合日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。因此，開(kāi)發(fā)低voc或無(wú)voc的環(huán)保型溶劑系統(tǒng)是未來(lái)研究的重要方向。

11、綜上所述，開(kāi)發(fā)新型環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料面臨諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。如何在保證材料性能的同時(shí)，降低環(huán)境影響，提高可持續(xù)性，是未來(lái)研究的重點(diǎn)。此外，材料各組分之間的相容性、分散性和界面結(jié)合性，以及材料的長(zhǎng)期使用性能和可回收性等問(wèn)題，都需要進(jìn)一步深入研究和探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料及其制備方法和應(yīng)用，采用聚二甲基硅氧烷、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯醇縮丁醛的復(fù)合體系，利用三者的協(xié)同作用，提高材料的力學(xué)性能和耐候性；添加木質(zhì)素磺酸鈣、4-氨基苯基二硫醚等環(huán)保型添加劑，在提高材料性能的同時(shí)，降低環(huán)境影響；通過(guò)優(yōu)化各組分的配比，實(shí)現(xiàn)材料的高性能化和環(huán)境友好化；制備方法簡(jiǎn)單，將各組分按比例混合、攪拌均勻，澆鑄固化即可，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備；材料可廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、辦公樓、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所的地面涂裝，尤其適用于對(duì)環(huán)保和性能要求較高的領(lǐng)域。本發(fā)明開(kāi)發(fā)的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料在環(huán)保性、力學(xué)性能、耐候性、施工性等多方面實(shí)現(xiàn)了突破，整體性能全面超越現(xiàn)有技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、一種環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料，以重量份計(jì)，包括如下組分：

4、a組分：

5、聚(二甲基硅氧烷)：43份-52份；

6、環(huán)氧樹(shù)脂：20份-25份；

7、聚乙烯醇縮丁醛：4份-8份；

8、b組分：

9、木質(zhì)素磺酸鈣：0.2份-0.6份；

10、山梨醇酯：0.1份-0.5份；

11、鄰苯二甲酸二辛酯：2份-5份；

12、4-氨基苯基二硫醚：5份-10份；

13、β-甘油磷酸：1份-3份；

14、石油醚：2份-7份；

15、改性穩(wěn)定劑：0.5份-2份；

16、所述的改性穩(wěn)定劑的制備方法如下：將60mg/l糠醛溶液在40-60℃的攪拌器混勻，然后按照糠醛溶液：丙烯酸的質(zhì)量比(8-10)：(2-3)將糠醛溶液與丙烯酸混合并在80-85℃反應(yīng)3-4h。

17、優(yōu)選的，所述的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料，

18、以重量份計(jì)，包括如下組分：

19、a組分：

20、聚(二甲基硅氧烷)：46份-50份；

21、環(huán)氧樹(shù)脂：22份-25份；

22、聚乙烯醇縮丁醛：4份-8份；

23、b組分：

24、木質(zhì)素磺酸鈣：0.4份-0.6份；

25、山梨醇酯：0.1份-0.3份；

26、鄰苯二甲酸二辛酯：2份-4份；

27、4-氨基苯基二硫醚：5份-7份；

28、β-甘油磷酸：1份-3份；

29、石油醚：2份-5份；

30、改性穩(wěn)定劑：0.5份-2份；

31、所述的改性穩(wěn)定劑的制備方法如下：將60mg/l糠醛溶液在40-60℃的攪拌器混勻，然后按照糠醛溶液：丙烯酸的質(zhì)量比(8-10)：(2-3)將糠醛溶液與丙烯酸混合并在80-85℃反應(yīng)3-4h。

32、優(yōu)選的，所述的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料，

33、以重量份計(jì)，包括如下組分：

34、a組分：

35、聚(二甲基硅氧烷)：48份；

36、環(huán)氧樹(shù)脂：24份；

37、聚乙烯醇縮丁醛：6份；

38、b組分：

39、木質(zhì)素磺酸鈣：0.5份；

40、山梨醇酯：0.2份；

41、鄰苯二甲酸二辛酯：3份；

42、4-氨基苯基二硫醚：6份；

43、β-甘油磷酸：2份；

44、石油醚：4份；

45、改性穩(wěn)定劑：1.5份；

46、所述的改性穩(wěn)定劑的制備方法如下：將60mg/l糠醛溶液在50℃的攪拌器混勻，然后按照糠醛溶液：丙烯酸的質(zhì)量比9：2.5將糠醛溶液與丙烯酸混合并在83℃反應(yīng)3.5h。

47、所述的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料的制備方法，包括如下步驟：

48、將木質(zhì)素磺酸鈣、山梨醇酯、鄰苯二甲酸二辛酯、4-氨基苯基二硫醚、β-甘油磷酸、石油醚加入到聚(二甲基硅氧烷)溶液中，攪拌處理，接著加入環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯醇縮丁醛及改性穩(wěn)定劑，并均勻混合，形成預(yù)聚體，預(yù)聚體澆鑄成成品，室溫下固化。

49、優(yōu)選的，所述的聚(二甲基硅氧烷)溶液的溫度為65℃-80℃。

50、優(yōu)選的，所述的聚(二甲基硅氧烷)溶液的質(zhì)量濃度百分比為55％-70％。

51、優(yōu)選的，所述的攪拌的溫度為90℃-110℃；

52、所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為60rpm-120rpm；

53、所述的攪拌的時(shí)間為30min-50min。

54、優(yōu)選的，所述的均勻混合的方式為機(jī)械攪拌，其轉(zhuǎn)速為120rpm-180rpm，其溫度為90℃-110℃。

55、優(yōu)選的，所述的形成預(yù)聚體的方式為梯度降溫，降溫的速率為1-5℃/min，降溫后溫度為4℃；

56、所述的澆鑄的參數(shù)如下：環(huán)境濕度為40％-60％，環(huán)境溫度為20℃；

57、所述的固化的時(shí)間為24h-48h。

58、改性穩(wěn)定劑通過(guò)與聚(二甲基硅氧烷)和環(huán)氧樹(shù)脂的相互作用，提高地面材料的流動(dòng)性和自流平性能。聚(二甲基硅氧烷)的加入有助于提高材料的耐磨性和抗裂性。

59、如上述所述的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料在制備防火部件中的應(yīng)用。

60、同時(shí)，根據(jù)專利申請(qǐng)文件，上述各種原料之間主要發(fā)生以下反應(yīng)和相互作用：

61、聚二甲基硅氧烷(pdms)、環(huán)氧樹(shù)脂和聚乙烯醇縮丁醛(pvb)形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。pvb分子鏈中的羥基可與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(pvb分子鏈中含有大量羥基(-oh)，這些羥基可以與環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)，pvb中的-oh與環(huán)氧基團(tuán)的氧原子形成氫鍵在催化劑作用下，羥基進(jìn)攻環(huán)氧環(huán)，使其開(kāi)環(huán)羥基與開(kāi)環(huán)后的碳原子形成共價(jià)鍵，同時(shí)生成新的羥基這個(gè)反應(yīng)過(guò)程使pvb與環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián))，提高材料的力學(xué)性能。木質(zhì)素磺酸鈣中的酚羥基、羰基、磺酸基等活性基團(tuán)可與環(huán)氧樹(shù)脂等基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理相互作用，提高填料與基體間的界面結(jié)合力。其中化學(xué)反應(yīng)：a)酚羥基與環(huán)氧基的反應(yīng)：木質(zhì)素磺酸鈣中的酚羥基可以與環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基發(fā)生開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)。這種反應(yīng)會(huì)形成新的共價(jià)鍵，將木質(zhì)素磺酸鈣與環(huán)氧樹(shù)脂基體化學(xué)連接起來(lái)，提高界面結(jié)合力。反應(yīng)方程如下：r-oh+ch2-ch-r′→r-o-ch2-ch(oh)-r′r-oh+ch2-ch-r′→r-o-ch2-ch(oh)-r′其中r代表木質(zhì)素磺酸鈣分子，r′代表環(huán)氧樹(shù)脂分子。b)羰基與環(huán)氧基的反應(yīng)：木質(zhì)素磺酸鈣中的羰基也可以與環(huán)氧基發(fā)生加成反應(yīng)，形成β-羥基酮結(jié)構(gòu)。這種反應(yīng)同樣增強(qiáng)了木質(zhì)素磺酸鈣與環(huán)氧樹(shù)脂基體之間的化學(xué)鍵合。反應(yīng)方程如下：r-c＝o+ch2-ch-r′-→r-c(oh)-ch2-ch(o)-r′r-c＝o+ch2-ch-r′→r-c(oh)-ch2-ch(o)-r′。c)磺酸基的催化作用：磺酸基雖然不直接參與化學(xué)反應(yīng)，但可以作為酸性催化劑，促進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)，加速固化過(guò)程。物理相互作用：a)氫鍵作用：木質(zhì)素磺酸鈣中的酚羥基、羰基和磺酸基都可以與環(huán)氧樹(shù)脂分子中的極性基團(tuán)(如羥基、醚鍵等)形成氫鍵。這種氫鍵作用增強(qiáng)了木質(zhì)素磺酸鈣與基體之間的界面結(jié)合力，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。b)范德華力：木質(zhì)素磺酸鈣分子與環(huán)氧樹(shù)脂分子之間存在范德華力。雖然單個(gè)范德華力較弱，但大量分子間的范德華力累積效應(yīng)可以顯著增強(qiáng)界面結(jié)合。c)靜電相互作用：磺酸基帶負(fù)電荷，可以與環(huán)氧樹(shù)脂中的極性基團(tuán)產(chǎn)生靜電吸引力，進(jìn)一步增強(qiáng)界面結(jié)合。木質(zhì)素磺酸鈣在受熱時(shí)還可發(fā)生分子內(nèi)縮合等反應(yīng)，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4-氨基苯基二硫醚分子中的氨基可與環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高材料的交聯(lián)密度。具體來(lái)說(shuō)，反應(yīng)基團(tuán)：4-氨基苯基二硫醚分子中含有氨基(-nh2)、環(huán)氧樹(shù)脂分子中含有環(huán)氧基團(tuán)。反應(yīng)類型：這是一個(gè)典型的環(huán)氧樹(shù)脂與胺類化合物的加成反應(yīng)，屬于開(kāi)環(huán)加成反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程：(1)氨基中的氮原子上的孤對(duì)電子進(jìn)攻環(huán)氧基團(tuán)中帶部分正電荷的碳原子。(2)環(huán)氧環(huán)打開(kāi)，氧原子獲得一個(gè)質(zhì)子，形成羥基。(3)氮原子與碳原子形成新的共價(jià)鍵。反應(yīng)方程式可表示為：

62、

63、?

64、其中r代表4-氨基苯基二硫醚的苯環(huán)部分，r′代表環(huán)氧樹(shù)脂分子的其他部分。含二硫鍵的4-氨基苯基二硫醚還可發(fā)生可逆的交換反應(yīng)，賦予材料獨(dú)特的力學(xué)性能如自適應(yīng)性、應(yīng)力松弛等。山梨醇酯類表面活性劑如span?20可以改善復(fù)合材料中各組分如木質(zhì)素磺酸鈣填料的相容性和分散性。β-甘油磷酸作為阻燃劑，可在材料燃燒時(shí)發(fā)生成炭、釋放惰性氣體等反應(yīng)，抑制材料的燃燒。鄰苯二甲酸二辛酯(dop)作為增塑劑，可插入到聚合物分子鏈間隙，增大分子鏈間距，提高材料的柔韌性。石油醚作為溶劑，可調(diào)節(jié)各組分的相容性，改善材料的流動(dòng)性和制備過(guò)程中的澆注成型性能。綜上，該環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料中，各組分間通過(guò)化學(xué)反應(yīng)(如縮合、加成反應(yīng)等)、物理相互作用(如氫鍵、范德華力等)、形成互穿網(wǎng)絡(luò)或交聯(lián)結(jié)構(gòu)等多種方式發(fā)生作用，共同影響材料的力學(xué)性能、阻燃性、工藝性能等。合理優(yōu)化各組分用量和反應(yīng)條件，可實(shí)現(xiàn)協(xié)同增效，獲得兼具高性能和環(huán)境友好特性的自流平地面材料。

65、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

66、(1)環(huán)保性更好。本發(fā)明采用聚二甲基硅氧烷、環(huán)氧樹(shù)脂等環(huán)保型材料，添加木質(zhì)素磺酸鈣、β-甘油磷酸等天然或低毒性助劑，整體配方更加環(huán)保，揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)含量低，符合日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

67、(2)力學(xué)性能優(yōu)異。通過(guò)合理設(shè)計(jì)配比，本發(fā)明的自流平材料具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度(102.8-103.5mpa)、斷裂伸長(zhǎng)率(234-246％)等力學(xué)性能指標(biāo)，明顯優(yōu)于對(duì)比例。環(huán)氧樹(shù)脂和聚乙烯醇縮丁醛的加入對(duì)提高強(qiáng)度和韌性起到關(guān)鍵作用。

68、(3)阻燃性能突出。添加p-甘油磷酸等阻燃助劑后，本發(fā)明材料的極限氧指數(shù)可達(dá)32-37％，阻燃性能大幅提高，在高溫下不易變形。

69、(4)耐候性和耐磨性好。采用聚二甲基硅氧烷作為基體，賦予材料優(yōu)異的耐候性和耐磨性。添加4-氨基苯基二硫醚等抗氧化劑，進(jìn)一步提高耐老化性能。

70、(5)施工便捷，成本低。本發(fā)明的自流平材料具有優(yōu)異的流動(dòng)性和自流平性，施工效率高，可快速形成平整、光潔的地面。原料易得，制備方法簡(jiǎn)單，成本較低。

71、(6)裝飾性好。自流平材料可實(shí)現(xiàn)鏡面般的平整效果，裝飾性出色?？商砑痈鞣N顏料，實(shí)現(xiàn)豐富的色彩選擇。

72、綜上所述，本發(fā)明開(kāi)發(fā)的環(huán)境友好型雙組分自流平地面材料在環(huán)保性、力學(xué)性能、阻燃性、耐候性、施工性等多方面實(shí)現(xiàn)了突破，整體性能全面超越現(xiàn)有技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。