本發(fā)明涉及到建筑材料領域中的地磚，具體的說是一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料及其制備方法。
背景技術：
地磚是一種地面裝飾材料，也叫地板磚，絕大多數的地磚是用黏土燒制而成，其尺寸規(guī)格和形狀也多種多樣，具有質堅、耐壓耐磨、能防潮等優(yōu)點，而有的經上釉處理后具有裝飾作用，多用于公共建筑和民用建筑的地面和樓面?，F(xiàn)實生活中，由于地磚表面十分堅硬，老人和小孩摔倒時很容易導致擦傷和碰傷。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料及其制備方法，在地磚表面設置一層本發(fā)明的抗沖擊聚氨酯材料，不僅起到防滑的作用，提高了行走時的舒適性，而且由于該材料具有良好的抗沖擊性能，能夠在摔倒時起到很好的緩沖保護作用。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述技術目的所采用的技術方案為：一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料，該聚氨酯材料由A組分和A組分重量40-50%的B組分混合而成，其中，按照重量比，A組分由8-9份的聚環(huán)氧丙烷醚、3-5份的聚醚二元醇和2-4份的多苯基多亞甲基多異氰酸酯混合制成，B組分由6-7份的聚環(huán)氧丙烷醚、2-3份的聚醚三元醇、3-4份的環(huán)氧樹脂、3-4份的硅溶膠和2-3份的改性填料制成，所述改性填料由4-6份的改性海泡石絨粉、10-12份的改性空心玻璃微珠和3-5份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性海泡石絨粉和改性空心玻璃微珠指分別將市售的海泡石絨粉和空心玻璃微珠與其重量3-5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1-2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是將市售的納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
所述聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：
1）制備A組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚二元醇和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下進行減壓脫水，待其含水率小于0.1%后，降溫至60℃，在攪拌的條件下向其中加入稱量好的聚醚二元醇，升溫至85-90℃，攪拌反應2h，然后降溫至40℃，再向其中加入稱量好的多苯基多亞甲基多異氰酸酯，混合均勻即得到A組分；
2）制備B組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚三元醇、環(huán)氧樹脂、硅溶膠和改性填料，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下減壓脫水至含水率小于0.1%，然后向其中加入環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂融化后，降溫至50℃，然后依次向其中加入聚醚三元醇、硅溶膠和改性填料，攪拌均勻即得到B組分；
3）在使用時，將A組分和其重量40-50%的B組分混合即得到產品。
按照重量比，所述環(huán)氧樹脂由3份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、1份的脂肪族環(huán)氧樹脂、0.5份的改性納米二氧化硅和0.5份的改性硅溶膠制成，所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成；所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2-3%的硅微粉、硅溶膠重量1-2%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.8-1%的乙酸鈉，而后在70-80℃條件下攪拌1-2h得到的混合物。
所述環(huán)氧樹脂中還含有0.4份的玻璃纖維絲。
所述環(huán)氧樹脂中還含有0.3份的納米氧化鋁。
所述環(huán)氧樹脂的制備方法包括以下步驟：
1）分別制備改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，備用；
所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成；
所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2-3%的硅微粉、硅溶膠重量1-2%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.8-1%的乙酸鈉，而后在70-80℃條件下攪拌1-2h得到的混合物；
2）按照所述的比例稱取各組分，然后將雙酚A型環(huán)氧樹脂融化后，向其中加入稱量好的脂肪族環(huán)氧樹脂，攪拌待完全融化后，再向其中加入步驟1）制得的改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，攪拌均勻后即制得環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明中，聚氨酯材料的改性填料中含有改性海泡石絨粉、改性空心玻璃微珠和改性納米二氧化硅，這三種物質能夠均勻分散在聚氨酯基體中，一方面，改性海泡石絨粉具有很大的內表面積，其是具有微孔結構的微粉，這些微孔結構能夠有效削減震動的傳遞并吸收水分，另一方面是改性過程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羥基，這些基團通過化學反應將空心玻璃微珠與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結合力，材料在受到外力時，空心玻璃微珠粒子在材料中受到應力發(fā)生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能，同時還可以引發(fā)銀紋，終止裂縫擴展，在一定形態(tài)結構下引發(fā)基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，提高聚氨酯材料的壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度；
本發(fā)明中制作改性納米二氧化硅時，利用氫氧化鋇和碳酸鈉混合作為催化劑讓納米級的 SiO2粒子的表面能夠受到羥基的作用，從而含有一定數量的含氧官能團，增加了納米級SiO2粒子的有關表面相容性，在納米級SiO2粒子與其余原料充分混合時，因為SiO2顆粒很小，且比表面積大，細微化的結構使得其余物料與其的接觸面積增大，使SiO2粒子可以在物料中均勻分散，從而便于SiO2與其余物質在高溫下發(fā)生化學鍵合或者物理結合。此外，均勻分散的納米級SiO2相當于“錨點”，其能夠使高溫環(huán)境下生成的強化基體與其結合，在受到外力沖擊作用下，能夠產生 “應力集中”的效應，使得其周圍的一些基體“屈服”并吸收較多的變形功，此外也能夠產生 “釘扎-攀越”效應，增大裂紋在擴展時所受到的阻力，消耗變形功，從而使其韌性增加；
本發(fā)明的聚氨酯材料中的環(huán)氧樹脂由雙酚A型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂、改性納米二氧化硅和改性硅溶膠制成，提高了材料的韌性。在體系中加入改性硅溶膠微粒和改性納米二氧化硅，可以大大改善材料的力學性能和熱學性能，同時還發(fā)現(xiàn)改性硅溶膠微粒的加入對制備過程中的組份混合、產物的拉伸性能的提高以及產品的最終互穿形態(tài)均有利；
有益效果：與現(xiàn)有的相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1）通過在地磚表面設置一層本發(fā)明的聚氨酯材料，不僅起到防滑的作用，提高了行走時的舒適性，而且由于該材料具有良好的抗沖擊性能，能夠在摔倒時起到很好的緩沖保護作用；
2）本發(fā)明中，聚氨酯材料的改性填料中含有改性海泡石絨粉、改性空心玻璃微珠和改性納米二氧化硅，這三種物質能夠均勻分散在聚氨酯基體中，一方面，改性海泡石絨粉具有很大的內表面積，其是具有微孔結構的微粉，這些微孔結構能夠有效削減震動的傳遞并吸收水分，另一方面是改性過程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羥基，這些基團通過化學反應將空心玻璃微珠與基體連接起來，保證二者具有良好的界面結合力，材料在受到外力時，空心玻璃微珠粒子在材料中受到應力發(fā)生形變、破壞等，從而吸收沖擊能量，提高沖擊性能，同時還可以引發(fā)銀紋，終止裂縫擴展，在一定形態(tài)結構下引發(fā)基體的剪切屈服，從而消耗大量的沖擊能量，又能較好地傳遞所承受的外力，提高聚氨酯材料的壓縮強度、彎曲強度、沖擊強度。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。
實施例1
一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料，該聚氨酯材料由A組分和A組分重量40%的B組分混合而成，其中，按照重量比，A組分由8份的聚環(huán)氧丙烷醚、3份的聚醚二元醇和2份的多苯基多亞甲基多異氰酸酯混合制成，B組分由6份的聚環(huán)氧丙烷醚、2份的聚醚三元醇、3份的環(huán)氧樹脂、3份的硅溶膠和2份的改性填料制成，所述改性填料由4份的改性海泡石絨粉、10份的改性空心玻璃微珠和3份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性海泡石絨粉和改性空心玻璃微珠指分別將市售的海泡石絨粉和空心玻璃微珠與其重量3%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3:80:2:1的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是將市售的納米二氧化硅與其重量3%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
上述聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：
1）制備A組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚二元醇和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下進行減壓脫水，待其含水率小于0.1%后，降溫至60℃，在攪拌的條件下向其中加入稱量好的聚醚二元醇，升溫至85℃，攪拌反應2h，然后降溫至40℃，再向其中加入稱量好的多苯基多亞甲基多異氰酸酯，混合均勻即得到A組分；
2）制備B組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚三元醇、環(huán)氧樹脂、硅溶膠和改性填料，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下減壓脫水至含水率小于0.1%，然后向其中加入環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂融化后，降溫至50℃，然后依次向其中加入聚醚三元醇、硅溶膠和改性填料，攪拌均勻即得到B組分；
3）在使用時，將A組分和其重量40%的B組分混合即得到產品。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的優(yōu)化、限定和改進：
如，按照重量比，所述環(huán)氧樹脂由3份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、1份的脂肪族環(huán)氧樹脂、0.5份的改性納米二氧化硅和0.5份的改性硅溶膠制成，所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量3%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2%的硅微粉、硅溶膠重量1%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.8%的乙酸鈉，而后在70℃條件下攪拌1h得到的混合物；
上述環(huán)氧樹脂的制備方法包括以下步驟：
1）分別制備改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，備用；
所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量3%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2%的硅微粉、硅溶膠重量1%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.8%的乙酸鈉，而后在70℃條件下攪拌1h得到的混合物；
2）按照所述的比例稱取各組分，然后將雙酚A型環(huán)氧樹脂融化后，向其中加入稱量好的脂肪族環(huán)氧樹脂，攪拌待完全融化后，再向其中加入步驟1）制得的改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，攪拌均勻后即制得環(huán)氧樹脂；
進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.4份的玻璃纖維絲；
更進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.3份的納米氧化鋁。
實施例2
一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料，該聚氨酯材料由A組分和A組分重量50%的B組分混合而成，其中，按照重量比，A組分由9份的聚環(huán)氧丙烷醚、5份的聚醚二元醇和4份的多苯基多亞甲基多異氰酸酯混合制成，B組分由7份的聚環(huán)氧丙烷醚、3份的聚醚三元醇、4份的環(huán)氧樹脂、4份的硅溶膠和3份的改性填料制成，所述改性填料由6份的改性海泡石絨粉、12份的改性空心玻璃微珠和5份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性海泡石絨粉和改性空心玻璃微珠指分別將市售的海泡石絨粉和空心玻璃微珠與其重量5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比4:80:3:2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是將市售的納米二氧化硅與其重量5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
上述聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：
1）制備A組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚二元醇和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下進行減壓脫水，待其含水率小于0.1%后，降溫至60℃，在攪拌的條件下向其中加入稱量好的聚醚二元醇，升溫至90℃，攪拌反應2h，然后降溫至40℃，再向其中加入稱量好的多苯基多亞甲基多異氰酸酯，混合均勻即得到A組分；
2）制備B組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚三元醇、環(huán)氧樹脂、硅溶膠和改性填料，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下減壓脫水至含水率小于0.1%，然后向其中加入環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂融化后，降溫至50℃，然后依次向其中加入聚醚三元醇、硅溶膠和改性填料，攪拌均勻即得到B組分；
3）在使用時，將A組分和其重量50%的B組分混合即得到產品。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的優(yōu)化、限定和改進：
如，按照重量比，所述環(huán)氧樹脂由3份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、1份的脂肪族環(huán)氧樹脂、0.5份的改性納米二氧化硅和0.5份的改性硅溶膠制成，所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量3%的硅微粉、硅溶膠重量2%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量1%的乙酸鈉，而后在80℃條件下攪拌2h得到的混合物；
上述環(huán)氧樹脂的制備方法包括以下步驟：
1）分別制備改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，備用；
所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量3%的硅微粉、硅溶膠重量2%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量1%的乙酸鈉，而后在80℃條件下攪拌2h得到的混合物；
2）按照所述的比例稱取各組分，然后將雙酚A型環(huán)氧樹脂融化后，向其中加入稱量好的脂肪族環(huán)氧樹脂，攪拌待完全融化后，再向其中加入步驟1）制得的改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，攪拌均勻后即制得環(huán)氧樹脂；
進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.4份的玻璃纖維絲；
更進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.3份的納米氧化鋁。
實施例3
一種鋪設于地磚表面的抗沖擊聚氨酯材料，該聚氨酯材料由A組分和A組分重量45%的B組分混合而成，其中，按照重量比，A組分由8.5份的聚環(huán)氧丙烷醚、4份的聚醚二元醇和3份的多苯基多亞甲基多異氰酸酯混合制成，B組分由6.5份的聚環(huán)氧丙烷醚、2.5份的聚醚三元醇、3.5份的環(huán)氧樹脂、3.5份的硅溶膠和2.5份的改性填料制成，所述改性填料由5份的改性海泡石絨粉、11份的改性空心玻璃微珠和4份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性海泡石絨粉和改性空心玻璃微珠指分別將市售的海泡石絨粉和空心玻璃微珠與其重量4%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1.5h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是將市售的納米二氧化硅與其重量4%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
上述聚氨酯材料的制備方法包括以下步驟：
1）制備A組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚二元醇和多苯基多亞甲基多異氰酸酯，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下進行減壓脫水，待其含水率小于0.1%后，降溫至60℃，在攪拌的條件下向其中加入稱量好的聚醚二元醇，升溫至88℃，攪拌反應2h，然后降溫至40℃，再向其中加入稱量好的多苯基多亞甲基多異氰酸酯，混合均勻即得到A組分；
2）制備B組分，備用；
分別按照上述的比例稱取聚環(huán)氧丙烷醚、聚醚三元醇、環(huán)氧樹脂、硅溶膠和改性填料，然后將聚環(huán)氧丙烷醚在真空度為0.096MPa的條件下減壓脫水至含水率小于0.1%，然后向其中加入環(huán)氧樹脂，待環(huán)氧樹脂融化后，降溫至50℃，然后依次向其中加入聚醚三元醇、硅溶膠和改性填料，攪拌均勻即得到B組分；
3）在使用時，將A組分和其重量45%的B組分混合即得到產品。
以上為本實施例的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的優(yōu)化、限定和改進：
如，按照重量比，所述環(huán)氧樹脂由3份的雙酚A型環(huán)氧樹脂、1份的脂肪族環(huán)氧樹脂、0.5份的改性納米二氧化硅和0.5份的改性硅溶膠制成，所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量4%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2.5%的硅微粉、硅溶膠重量1.5%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.9%的乙酸鈉，而后在75℃條件下攪拌1-2h得到的混合物；
上述環(huán)氧樹脂的制備方法包括以下步驟：
1）分別制備改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，備用；
所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量4%的表面改性劑Ⅱ混合得到，表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
所述改性硅溶膠是在市售硅溶膠中依次加入硅溶膠重量2.5%的硅微粉、硅溶膠重量1.5%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.9%的乙酸鈉，而后在75℃條件下攪拌1.5h得到的混合物；
2）按照所述的比例稱取各組分，然后將雙酚A型環(huán)氧樹脂融化后，向其中加入稱量好的脂肪族環(huán)氧樹脂，攪拌待完全融化后，再向其中加入步驟1）制得的改性納米二氧化硅和改性硅溶膠，攪拌均勻后即制得環(huán)氧樹脂；
進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.4份的玻璃纖維絲；
更進一步的，所述環(huán)氧樹脂中還含有0.3份的納米氧化鋁。