室外聚氨酯
工业地面的卓越解决方案：聚氨酯砂浆地坪的技术演进与应用研究
摘要
聚氨酯砂浆地坪（Polyurethane Concrete/Mortar Flooring）作为一种高性能工业地面系统，以其卓越的机械性能、化学耐受性及耐极端温差特性，在食品、医药及重工业领域占据重要地位。本文旨在通过对聚氨酯砂浆地坪的定义、历史演变、结构特性、竞品对比以及全球主流企业的梳理，为相关领域的工程实践与学术研究提供参考。
一、 定义与基本组成
聚氨酯砂浆地坪是一种由水性聚氨酯树脂（A组分）、多异氰酸酯固化剂（B组分）与含有特种水泥、矿物骨料及助剂的粉末（C组分）经化学反应形成的四组分（有时为三组分）复合地坪材料。
其核心原理是利用水性聚氨酯的柔韧性与水泥基材料的高强度、高模量进行复合。这种“有机-无机”杂化结构使其在固化后具备极高的密实度，能够承受极端的机械冲击和化学腐蚀。
二、 起源、传播与发展
材料起源： 聚氨酯材料的核心技术源于1937年德国化学家奥托·拜耳（Otto Bayer）及其团队发明的异氰酸酯加成聚合法。
涂料化阶段： 20世纪50年代，聚氨酯开始应用于工业涂层领域，主要解决材料的耐磨性与耐候性问题。
技术突破： 1960年代末至70年代初，英国ICI（帝国化学工业）公司研发出了世界上第一款高性能聚氨酯砂浆地坪，即后来的Ucrete系列。这一发明旨在解决食品加工车间频繁的热冲洗导致地面脱层的问题。
环保化演进： 1987年，随着环保法规的严苛，水性聚氨酯砂浆体系得到长足发展，标志着该材料进入了完全的绿色环保和高性能并重时期。 [1]
三、 结构与规格
聚氨酯砂浆地坪通常根据涂装厚度与施工工艺分为以下典型结构：
| 结构层 | 功能说明 | 常用厚度 |
|---|---|---|
| 底涂层 (Primer) | 封闭基层毛细孔，增强砂浆层与混凝土基层的粘接力。 | 0.5 - 1 mm |
| 砂浆芯层 (Core Layer) | 核心承重与功能层，由树脂与级配砂石混合而成，提供抗冲击与热震性能。 | 3 - 9 mm |
| 面涂层 (Topcoat) | 提供抗紫外线、防滑或进一步的化学保护。 | 0.1 - 0.5 mm |
常见厚度规格：
4mm： 适用于轻型载重及一般化学腐蚀环境。
6mm： 标准型，可耐受-15℃至90℃的温差波动。
9mm及以上： 重型工业级，可耐受-40℃至120℃的极端温差（热冲击）。
四、 核心特点：与环氧地坪的纵向对比
聚氨酯砂浆地坪常被拿来与传统的环氧地坪（Epoxy Flooring）进行对比。其核心优势体现在以下几个维度：
耐温差性能（Thermal Shock Resistance）： 环氧地坪在遇到高温蒸汽冲洗时易脆裂脱落；聚氨酯砂浆的线膨胀系数与混凝土接近，能同步收缩，耐受极端的冷热循环。
水分容忍度： 环氧地坪施工要求基层含水率低于4%；而聚氨酯砂浆属于水性体系，可在含水率达10%的新浇筑混凝土上施工。
机械强度： 聚氨酯砂浆具有极高的抗压强度（通常>50MPa）和韧性，抗冲击能力远超环氧。
施工周期： 固化极快，部分产品在施工后8-12小时即可投入使用（步入），极大缩短了工厂停产时间。 [2]
五、 产品分类：性能横向对比
根据施工后的表面形态与厚度，主要分为以下四类：
自流平型 (SL - Self-Leveling)： 表面平整光滑，适用于对洁净度要求极高的医药、电子车间。厚度2-4mm。
薄涂/滚涂型 (MF - Medium Fill)： 经济型方案，适用于仓库、走廊。
重载砂浆型 (HD/TG - Heavy Duty/Trowel Grade)： 采用镘刀施工，干度较高，抗冲击性最强。厚度6-12mm。
防滑/撒砂型 (SR - Slip Resistant)： 在湿滑环境下（如肉类加工）通过添加骨料提供极高的防滑系数（R11-R13）。
六、 适用场景
由于其独特的物理特性，聚氨酯砂浆地坪是以下行业的首选：
食品饮料加工： 需经受高温蒸汽清洗、有机酸腐蚀及冷库低温。
化学工业： 需抵抗各类溶剂、酸碱液滴漏。
冷库与冷链： 长期处于零下30℃至40℃的环境。
医药工厂： 符合GMP标准，耐频繁消毒清洗。
七、 全球著名企业及主推产品
1. Master Builders Solutions (前BASF旗下的MBCC集团)
历史简述： 品牌源于ICI公司，于20世纪60年代研发出全球第一款聚氨酯砂浆地坪Ucrete。长期以来被视为行业标准。
主推型号： Ucrete UD200（通用型重载防滑砂浆）、Ucrete RG（用于踢脚线及立面的专用砂浆）。
2. Sika (西卡 - 瑞士)
历史简述： 全球领先的特种化学品公司，通过技术研发和并购，其PurCem系列在全球范围内应用极广。
主推型号： SikaFloor-21 PurCem（自流平砂浆）、SikaFloor-20 PurCem（重载镘涂型砂浆）。
3. Flowcrete (富路科 - 现隶属于RPM集团)
历史简述： 英国品牌，以研发含抗菌剂的地坪系统著称。
主推型号： Flowfresh系列（添加了Polygiene银离子抗菌技术，专为食品行业设计）。
4. Sherwin-Williams (宣伟 - 美国)
历史简述： 通过收购General Polymers等品牌，宣伟在高性能工业地坪领域拥有强大实力。
主推型号： FasTop系列（以快速固化和高强度著称）。
5. Stonhard (斯特兰 - 美国)
历史简述： 全球直销模式的代表，专注于提供端到端的工业地面解决方案。
主推型号： Stonclad UT（具有极佳耐热冲击性能的聚氨酯砂浆系统）。
八、 结论
聚氨酯砂浆地坪代表了目前工业地面材料的最高水平之一。尽管其原材料成本及施工技术门槛较高，但从长期的全寿命周期成本（LCC）衡量，其耐用性及维护成本远低于普通环氧地坪。随着全球食品安全标准的提升及环保意识的加强，水性聚氨酯砂浆体系的应用范围将进一步扩大。
参考文献与数据来源
Bayer, O. (1937). Das Di-Isocyanat-Polyadditionsverfahren (Polyurethane). Angewandte Chemie.
ASTM C482 - Standard Test Method for Bond Strength of Ceramic Tile to Portland Cement Paste.
Sika AG. (2023). SikaFloor PurCem Technical Data Sheets.
Master Builders Solutions. (2024). Ucrete Application Manual & History.
International Concrete Repair Institute (ICRI). Guideline for Selecting Protective Systems.