0 引言

随着低碳环保的理念日益深入人心，近年来无溶剂涂料在地坪领域的应用得到了迅猛发展。发展之初，高光环氧自流平地坪几乎是无溶剂地坪的代名词，其涂膜的光泽常超过90°，一体全色无缝的外观表现如同镜面一样，具有良好的装饰性。随后出现的哑光环氧自流平地坪，则带给无溶剂地坪不同的光感理念中国建材网cnprofit.com。

环氧彩砂地坪，尤其是环氧磨石地坪的出现，使无溶剂地坪迈入了艺术地坪的大门。聚氨酯无溶剂地坪具有硬度和韧性、性能和功能兼备的优势，并具有独特的步行舒适感和耐久抗冲性。

广泛用于运动场地坪、室内外的工商业地坪乃至透水功能性地坪。随着聚氨酯自流平地坪的技术发展，也衍生出诸多产品，如毒害低适宜室外应用的环保型聚氨酯地坪，高艺术性的聚氨酯彩砂地坪[8]，兼具透水性、艺术性、生态性的聚氨酯透水地坪，固化快速、耐磨耐、腐蚀的喷涂聚脲地坪。

这些产品的出现，改变了之前无溶剂地坪涂料限于室内使用且硬而脆的状况，它们的耐候耐腐性能、透水储水功能、丰富艺术效果等特色拓展了无溶剂地坪的应用范围。

1 无溶剂地坪的发展现状

无溶剂地坪通常按面层树脂种类分为环氧地坪、聚氨酯地坪和聚脲地坪3 大类，也可以把聚脲地坪作为一种特殊的聚氨酯地坪。总体上，无溶剂地坪都具有绿色、环保、挥发性低、固化过程收缩率低、耐水、耐油、耐洗刷等一系列优点。

1.1 环氧无溶剂地坪

在高光环氧自流平地坪的高强易用基础上，环氧无溶剂地坪已发展出环氧哑光自流平、环氧彩砂彩石等一系列不同表观效果的产品，尤以近年来异军突起的具有鲜明艺术性的环氧磨石地坪为代表。虽然也有不少改善环氧韧性的研究，但较少在地坪领域推广应用。

1.1.1 哑光环氧自流平地坪

高光泽是环氧树脂的优点之一，但制备哑光环氧自流平地坪时，这个优点却变成了最大的障碍——消光困难。哑光地坪的消光常采用3 种方法：哑光漆罩面法、粉料消光法、相不相容消光法。哑光漆罩面法施工方便、效果明显，但是哑光罩面漆中含有较多的溶剂，对环境及人危害较大，近年来越来越少采用这种方法。粉料消光法是多数涂料消光时的选择，但由于受到地坪性能要求的限制，通常只能达到半哑光的效果。

相不相容消光法则利用了环氧的胺类固化剂种类繁杂、相互间相容性差的特点来获得消光效果。余庆福等[2]将聚酰胺类固化剂与脂环胺类固化剂混配，利用2 类胺固化剂间较差的相容性，在环氧自流平涂料固化后可得到中低光泽的地坪。哑光环氧自流平地坪的开发，使环氧无溶剂地坪有了不同的光感效果，但对漆膜本身的机械性能有一定的影响。

1.1.2 环氧彩砂地坪

环氧彩砂地坪与环氧自流平地坪的区别仅在于它的面涂使用透明环氧自流平清漆，在施工时配上彩砂批刮施工。透明环氧自流平清漆固化后形成透明镜面效果，展现内部彩砂的石彩艺术效果，此类产品对漆膜透明性及耐黄变性的要求很高，通常在涂料中加入一定量的抗氧剂与紫外线吸收剂，不使用芳香胺等易黄变的固化剂，确保漆膜色泽稳定。余庆福等采用E51 环氧树脂和C12～C14脂肪缩水甘油醚配合改性脂环胺固化剂，并精选人工彩砂，制得的环氧彩砂地坪外观高雅。李天伶则将环氧彩砂地坪推广到了船舶领域。

1.1.3 环氧磨石地坪

虽然国内尚未正式将环氧磨石地坪等树脂型磨石纳入《建筑水磨石制品》行业标准，但在国际上（如美国国家水磨石与马赛克协会（NTMA））已将树脂型磨石地坪纳入到了水磨石的范畴。相比于传统水磨石，环氧磨石具有吸水性低、无缝隙存垢、图案设计难度较低等优势，近年来发展迅速。

环氧磨石地坪的工艺在环氧彩砂地坪的基础上，将一遍成型的彩砂面层细分为多道施工的镶嵌有图案层的环氧磨石层，最后再罩涂透明环氧自流平清漆。环氧磨石层是环氧磨石地坪的关键。由于图案层的艺术设计对漆料的流动性和平整度要求更高，磨石层材料应具有较低黏度并减少固化交联时的体积收缩率。孙再武等通过引入含硅类环氧基稀释剂配合解絮凝性分散剂，降低了体系黏度获得了较好的综合性能。

谢亦富等[15]通过适度提高涂料的颜基比、偶联剂和增韧剂的用量，以及延长漆料的固化时间实现了较低的体积收缩率。磨石层骨料的选择面很宽，只需骨料的粒径小于磨石层厚度1 mm以上，以便在施工时能够抹平，彩砂、彩石及诸多材料（如玻璃、塑料、贝壳等）的碎片碎渣等均可采用。

这使环氧磨石地坪有着广阔的设计想象空间和艺术表达能力。环氧磨石地坪可以看作是环氧彩砂地坪的衍生品，但它引入了繁复的施工工艺，充分发挥了环氧树脂本身高硬度、高光泽、反应慢的特点，使成品地坪在展现优异物理性能的同时，更具有出色的艺术效果，近年来得到了迅猛的发展。

1.2 聚氨酯无溶剂地坪

聚氨酯地坪开发时可以通过改变聚氨酯树脂中软段和硬段的种类与比例，大范围地调节漆膜的硬度、拉伸强度、延伸率和弹性。因此聚氨酯地坪在不同应用功能的开拓上具有很大的潜力。

1.2.1 环保型聚氨酯地坪

聚氨酯地坪在国内的应用逐渐普及，但常使用高毒性的甲苯二异氰酸酯（TDI）作为固化剂组分，产品生产与施工操作环节的环保性很差。无溶剂地坪的基本优势在于绿色环保，应避免使用高毒性原料。

异氰酸酯类材料中，二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）类异氰酸酯毒害低，符合无溶剂地坪的理念，得到越来越广泛的应用。刘身凯等以MDI代替TDI 制备的聚氨酯地坪固化剂，具有低毒、快干性能，涂料成膜后具有良好的综合性能。杨光付等开发的无溶剂环保型聚氨酯地坪涂料，范名琦等[5]开发的无溶剂喷涂型硬质聚氨酯涂层，以及周盾白等开发的聚氨酯彩砂地坪也都采用MDI 和聚醚多元醇制备的预聚体作为固化剂。

1.2.2 聚氨酯彩砂地坪

彩砂地坪常用于商业地坪领域，市场上以环氧体系为主。周盾白等[8]开发的聚氨酯彩砂地坪，采用聚醚多元醇、二胺扩链剂、高沸点油、抗氧剂、紫外线吸收剂、催化剂、脱水剂、增塑剂、消泡剂等配制主漆，以MDI预聚体作固化剂，兼顾物理性能和低毒环保的要求。虽然对操作环境的要求比环氧严格，但在抗冲击（柔韧性）、耐低温、抗紫外、低光污染、步行舒适性等使用性能上有

更好的表现。

1.2.3 聚氨酯透水地坪

城市化建设带来大量不透水的地面，减弱了地表泄流能力，遇到暴雨时易产生径流影响通行并带来诸多衍生风险。而且不透水地面阻碍了雨水下渗，隔断了雨水对地下水的补充，影响了水生态的正常循环和地表植被的正常生长，打破了城市生态系统的平衡。

聚氨酯透水地坪不同于聚氨酯彩砂地坪之处，在于保留了碎石间开放的孔隙结构，具有高透水效率和储水功能，不但可以在暴雨天气下缓解城市排水管网的压力，缓解地表径流的出现，而且能够通过逐级下渗将雨水滤过地表慢慢补充至地下，并在干燥时将水分由地下挥发而出，维持地表水分与地下水系之间的动态平衡。聚氨酯透水地坪的工艺与环氧磨石地坪的磨石层相仿，可以在同一块地面上嵌段施工来实现丰富的石彩艺术效果。

表面开放式的孔隙结构能增强聚氨酯地坪的步行舒适性，并具有一定的吸音减噪效果。聚氨酯树脂的高韧耐候性能使透水地坪有着出色的冻融稳定性和耐久耐老化性。

也有研究尝试使用环氧树脂开发透水地坪。于伟蓉等使用环氧树脂开发的透水地坪有着很好的机械强度，但对于透水地坪耐冻融稳定性的影响尚无结论。耐冻融稳定性对于透水型地坪是一个很重要的性能指标。聚氨酯透水地坪的耐冻融稳定性超过F200，可以应用于寒冷地区。使用刚性强、脆性高的环氧树脂开发透水地坪，如何确保透水地坪满足耐冻融稳定性的要求将是一个研究重点。

1.3 聚脲地坪

聚脲涂料按照固化剂种类可以分为芳香族聚脲和脂肪族聚脲2 类。芳香族聚脲的反应速度极快，可在低温高湿环境下施工，机械性能和防腐性能较好。常规脂肪族聚脲具有耐黄变的优势，但机械性能差，在地坪领域应用不多。聚天门冬氨酸酯聚脲采用聚天门冬氨酸酯为基料制备主漆，以脂肪族异氰酸酯作固化剂，具有较长的凝胶时间。

1.3.1 芳香族聚脲地坪

芳香族聚脲地坪施工时反应活性极高，无须任何催化剂，几乎不受环境温度和湿度的影响。周庆军等开发的聚脲地坪主漆使用端氨基聚醚和液胺类扩链剂，固化剂是MDI 和聚醚多元醇的预聚体，地坪具有出色的物理化学性能。

但是，该产品反应速度极快，只能使用专业设备喷涂操作。吴荣俊等通过加入仲氨基扩链剂（Wanalink6200）来控制反应速度，但提高了成本，并使涂料熟化过程延缓，交联反应复杂。

刘宗瑜等以间苯二胺、冰乙酸为原料，磷酸为催化剂，采用酰基化方法对扩链剂间苯二胺进行了改性, 合成了位阻型扩链剂二乙酰间苯二胺，该改性扩链剂可以将凝胶时间由13 s延长至85 s，且改善了聚脲的拉伸强度和断裂延伸率。但调整的效果有限，芳香族聚脲地坪涂料仍无法手工操作，只能喷涂成型。成本高、专业化强的施工机械影响了聚脲地坪的推广。

1.3.2 聚天门冬氨酸酯聚脲地坪

聚天门冬氨酸酯聚脲是一种兼具慢反应和高性能的脂肪族聚脲，通过在主漆配方中引入低活性的仲胺基长链（聚天门冬氨酸酯），有效地降低了聚脲的反应活性。聚天门冬氨酸酯是由二烷基马来酸酯与脂肪族二胺经过Michael 加成反应制备，将伯胺转化为仲胺降低了活泼氢的活性。

葛喨通过选择不同的伯胺，改变聚天门冬氨酸酯中氨基的侧基的空间位阻，以HDI 三聚体作固化剂，可以调节凝胶时间在0. 5～4 h，能够使用于传统的地坪施工工艺。孙德成等研究了胺扩链剂用量对聚天门冬氨酸酯的性能影响，制备出不同性能的涂层。聚天门冬氨酸酯聚脲涂料有着出色的机械强度[29]和化学性能，保持了高湿条件下可以施工的优势，又有较长的施工期，对施工的专业化要求较低，若能进一步突破高成本的瓶颈，聚天门冬氨酸酯聚脲在地坪领域有着良好的发展前景。

2 无溶剂地坪发展趋势

2.1 环保性

环保性一直是无溶剂地坪的重要特色。随着对环境保护的日益重视，环保性要求也在不断提高。对于无溶剂地坪，不能止步于仅仅在生产、施工中不添加溶剂，而应是整个过程的低毒害和低VOC挥发，如在聚氨酯地坪中替代TDI 的研究。此外，具有一定毒害的原材料，如邻苯类增塑剂以及一些小分子胺类等，也都应列入逐步改进的名单中。从国家标准层面，也应逐渐加强对无溶剂地坪低毒、低VOC的控制要求。

2.2 艺术性

艺术性是无溶剂地坪近年发展的亮点，地坪艺术性的开发重点也逐渐从涂料配方的创新转变为施工工艺的创新。这一点在环氧磨石地坪上已有体现。随着艺术地坪的大门被逐渐打开，越来越复杂细腻的艺术要求，也将倒逼着无溶剂地坪在艺术性的道路上越走越快，也将有越来越多的施工工艺和设备机械引入到无溶剂地坪行业中。

2.3 功能性

无溶剂地坪相比其他涂料，功能性研究进展较慢，长期以防腐、防静电、高回弹等功能为主。随着透水地坪等新型功能地坪的出现，地坪的功能性研究将引起大家的重视。选择性过滤排水、吸音降噪、光催化杀菌、释放负离子等功能，甚至对于某些化学物质、光线、温度等进行预警的传感功能，都可能成为功能性地坪新的研究方向。

3 无溶剂地坪的展望

相比于聚氨酯和聚脲树脂，环氧树脂的特点是硬度高、光泽高、反应速度慢。较早出现的环氧自流平涂料主要是发挥了环氧树脂高硬度的特点，而近年来发展迅速的环氧磨石地坪更好地发挥了环氧树脂反应慢、光泽高的特点。

较慢的反应速度让环氧树脂易于适应艺术地坪繁复的施工工艺。引入更多的施工工艺来展现丰富的艺术效果，将是环氧地坪重要的发展方向。韧性高、可调范围广是聚氨酯树脂的特点。从较早出现的运动场地坪到最近的透水地坪，在聚氨酯地坪占据优势地位的应用领域都可以看到相关的功能性应用发挥了聚氨酯树脂的特点。

强度延伸率、回弹性等机械性能、操作时间、固化时间等反应速度、不发泡、微发泡、高发泡等体积变化都可以调节控制，让聚氨酯地坪面对新功能应用时，有着更好的适应能力。功能性应用也将是聚氨酯地坪发展的强项。

聚脲树脂的特点鲜明：物化性能出色、施工环境要求低，但反应太快、施工操作困难。施工性能差、成本高严重地影响了聚脲地坪的发展。聚天门冬氨酸酯聚脲有足够长的凝胶时间，加之出色的性能是聚脲地坪拓展市场的优势所在。

邵洪涛1，李学东2，周杨春1（1.巴斯夫聚氨酯特种产品（中国）有限公司，上海200137；2. 巴斯夫聚氨酯（中国）有限公司，广州511458）