專利名稱：環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于現(xiàn)場(chǎng)制作聚氨酯彈性體的環(huán)保坩體 育場(chǎng)地多用途組合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
氨酯彈性體被廣泛的用作體育場(chǎng)的田徑跑道和各類球場(chǎng)等比賽場(chǎng)地的面層。現(xiàn)代體 育場(chǎng)的各類比賽運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地鋪裝的防滑面層材料、復(fù)合型各類場(chǎng)地密封材料以及水泥混凝 土基礎(chǔ)的伸縮縫灌封材料均使用聚氨酯類彈性體，聚氯酯類彈性體通常是現(xiàn)常制作，其 原料大都CN1033639A相同或類似的TDI—MOCA體系生產(chǎn)，典型的是先用甲苯二異氰 酸酯TDI和聚醚二元醇制成聚氨酯預(yù)聚體，(通稱A組份)再將A組份與擴(kuò)鏈一交鏈劑 聚醚多元醇X二元氨M0CA(3， 3' —二氯一4， 4， 二氨基二本基甲垸)和填料(通稱B組 份)混合，再在催化劑作用下聚合制成聚氨酯彈性體作成面層膠，然面撒上聚氨酯顆?；?者是EPDM顆粒做防滑面層。
《化學(xué)藥品消防與急救手冊(cè)》(化學(xué)工業(yè)出版社，1966年1版)P262指出甲苯二 異氰酸酯屬化學(xué)危險(xiǎn)品，其蒸汽與空氣能形成爆炸性混合物，加熱分解放出有毒氣體， 特別是對(duì)人的皮膚和眼睛具有強(qiáng)刺激作用和致過(guò)敏作用；MOCA為致癌物質(zhì)，因此國(guó)際 田聯(lián)倡議不使用這兩種化學(xué)物質(zhì)生產(chǎn)體育場(chǎng)地鋪裝材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服由于傳統(tǒng)聚氨酯彈性體使用TD1和MOCA所帶來(lái)的對(duì)人體的傷 害、不安全隱患，以及傳統(tǒng)聚氨酯彈性體使用時(shí)容易脫粒、耐磨層不耐磨，密封和灌封 浪費(fèi)，施工繁瑣，材料消耗大等缺點(diǎn)，提供一種環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料及其制 備方法。
本發(fā)明包括A組分和B組分，兩組分分別獨(dú)立存在； 所述A組分由下列原料按重量百分比制備而成
六亞甲基二異氰酸酯(HDI)34 46%、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54 66%;
所述B組分由下列原料按重量百分比制備而成
丙三醇聚氧丙烯醚 20 25%
丙二醇聚氧丙烯醚 10 15%
4'4-亞甲基雙(3-氯-2， 6-二乙基苯胺)(M-CDEA) 3 8%
三羥甲基丙垸(TMP) 1 5%
蒙脫土 3 8%
環(huán)氧樹(shù)脂 3 8%
鄰苯二甲酸二辛酯(D0P) 8 13%
二氧化硅粉 2 7%
碳酸輕鈣 25 30%
有機(jī)膨潤(rùn)土 5 10%
顏料 0 3.0%
催化劑 0. 6 3. 0%
上述丙二醇聚氧丙烯醚的分子量為400 2000;丙三醇聚氧丙烯醚的分子量為3000; 蒙脫土是納米級(jí)的干法蒙脫土； 二氧化硅粉是氣相法生產(chǎn)的白碳黑粉；有機(jī)膨潤(rùn)土是鈣 基或者鈉基的無(wú)機(jī)粉，作為防流變劑；碳酸輕鈣作為無(wú)機(jī)填料；催化劑是金屬羧酸鹽催 化劑，選自環(huán)垸酸鐵、環(huán)烷酸鋅、異辛酸鐵或異辛酸鋅；顏料選自氧化鐵紅或檸蒙黃一 酞菁綠混合體。
本發(fā)明的制備方法如下
A組分由下列步驟制備而成
將基于丙三醇聚氧丙烯醚加入反應(yīng)釜中，在80 10(TC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時(shí)，冷卻至40 6(TC，加入六亞甲基二異氰酸酯，在70 9(TC下反應(yīng)4小時(shí)左右， 冷卻至室溫即得；
B組分由下列步驟制備而成將蒙脫土、丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚加
入到反應(yīng)釜中，在90 100'C下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時(shí)，再加入4'4-亞甲基雙 (3-氯-2， 6-二乙基苯胺)、三羥甲基丙垸、環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二辛酯、二氧化硅粉、 催化劑混合均勻，用剪切乳化機(jī)進(jìn)行剪切，最后加入碳酸輕鈣、有機(jī)膨潤(rùn)土和顏料混合用 研磨機(jī)進(jìn)行研磨后即得。 本發(fā)明的應(yīng)用方法是
將A組分與B組分按1: 3的重量比混合、攪拌后，均勻地噴涂或涂刮到場(chǎng)地面層上
待聚合固化即制得聚氨酯彈性體。
本發(fā)明所用納米級(jí)干法蒙脫土可從市場(chǎng)購(gòu)得。干法蒙脫土的制備方法和濕法蒙脫土 的制備方法有所不同。干法生產(chǎn)過(guò)程無(wú)環(huán)境污染，有利于環(huán)保；濕法生產(chǎn)過(guò)程所排放的 污水含有毒物質(zhì)不利于環(huán)保。由于干法蒙脫土生產(chǎn)成本較濕法生產(chǎn)成本低，因此本發(fā)明 給降低生產(chǎn)成本提供了可能。
本發(fā)明所用納米級(jí)干法蒙脫土用于對(duì)丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚進(jìn)行改 性反應(yīng)，以提高產(chǎn)品性能。上述納米級(jí)干法蒙脫土是一種層狀硅酸鹽，其結(jié)構(gòu)片層約1 納米(lnm)。在其層狀結(jié)構(gòu)中有一鋁氧八面體亞層，它在其中與兩個(gè)硅氧四面體的亞層通 過(guò)共用氧原子連接，由于中間夾層的鋁氧層的原子被低價(jià)離子，如Na'， Ca"等取代，片 層因而有負(fù)電荷，容易與烷基季銨鹽或其它有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行交換，生成有機(jī)化蒙脫土， 因而具有親油性。如此，它可與有機(jī)高分子單體混合，也可能單體進(jìn)入被因垸基季銨鹽 交換而擴(kuò)大的層間。進(jìn)行高分子聚合反應(yīng)后，它不僅有納米尺寸所提供的納米效應(yīng)(如高 的表面能等)，且聚合物分子存在結(jié)構(gòu)片層中，這樣晶體結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)高分子的力學(xué)性能就 大有提高。
本發(fā)明在改變傳統(tǒng)聚氨酯彈性體育場(chǎng)地用膠的配方時(shí)，著重采用干法納米復(fù)合技術(shù)， 提高彈性體的力學(xué)性能，使用壽命得到了延長(zhǎng)，并降低了生產(chǎn)成本。更重要的是克服了 傳統(tǒng)使用TDI和M0CA帶來(lái)的對(duì)人體的傷害及不安全隱患，還可以克服使用原始的聚氨酯 彈性體材料用作復(fù)合型場(chǎng)地中間層的密封、以及水泥混凝土基礎(chǔ)伸縮縫的灌封時(shí)，材料 的使用量大，浪費(fèi)能源材料，且粘結(jié)不牢的缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1:由千法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體制備的球類場(chǎng)地鋪裝材料
1) A組份制備將基于A組份總重量57X、分子量為3000的丙三醇聚氧丙烯醚為 加入到反應(yīng)釜中，在85'C土5t:下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時(shí)左右，冷卻至5(TC 6(TC， 加入基于A組份總重量43%的HDI在85"C土5'C下反應(yīng)4小時(shí)左右，冷卻至室溫備用。
2) B組份制備將基于B組份總重量4%的納米級(jí)干法蒙脫土、 22%的分子量為3000 的丙三醇聚氧丙烯醚、13%的分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反應(yīng)釜中攪拌混 合，在85。C土5。C下抽真空脫水脫氣2小時(shí)左右，再加入4%的M-CDEA, 0.6X的TMP， 9%的D0P、 5%的環(huán)氧樹(shù)脂、3%的二氧化硅粉，28%的碳酸輕鈣，6%的有機(jī)膨潤(rùn)土， 2. 4%
的氧化鐵紅(Fe203)、 2%的催化劑異辛酸鋅攪拌混合，然后用乳化剪切機(jī)剪切3-5分鐘， 包裝待用。
3)聚氨酯彈性體的制備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比h 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴涂到底膠上聚合固化，即可制備出無(wú)顆粒體育場(chǎng)地面 層鋪裝材料用的干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體。
實(shí)施例2:由干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體制備的球類場(chǎng)地鋪裝材料
1) A組份制備將基于A組份總重量56X、分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加 入到反應(yīng)釜中，在85"C土5t:下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時(shí)左右，冷卻至50'C 6(TC， 加入基于A組份總重量44%的HDI在85°C 士5'C下反應(yīng)4小時(shí)左右，冷卻至室溫備用；
2) B組份制備將基于B組份總重量3X的蒙脫土、 24%的分子量為3000的丙三醇 聚氧丙烯醚、11%的分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反應(yīng)釜中攪拌混合，在 85°C 土5。C下抽真空脫水脫氣插層反應(yīng)2小時(shí)左右，然后再加入M-CDEA 4. 1%，TMP 2. 9%， D0P10%、環(huán)氧樹(shù)脂3%、 二氧化硅粉4%，碳酸輕鈣26%，有機(jī)膨潤(rùn)土8%，檸蒙黃一酞 菁綠混合體2. 5% (混合重量比1. 5:3. 2)、催化劑異辛酸鐵1. 5%攪拌混合，然后用乳化剪 切機(jī)剪切3-5分鐘，包裝待用；
3) 聚氨酯彈性體的制備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比1: 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴涂或者用專用刮板刮到底膠上聚合固化，制備出無(wú)顆 粒體育場(chǎng)地面層鋪裝材料以及復(fù)合型場(chǎng)地防滲等用的干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體。
實(shí)施例3:由干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體制備的球類場(chǎng)地鋪裝材料 1) A組份制備將基于A組份總重量的57%、分子量為3000的丙二醇聚氧丙烯醚 加入到反應(yīng)釜中，在85'C士5'C下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時(shí)左右，冷卻至5(TC 6(TC， 加入基于A組份總重量43%的HDI的在85。C士5。C下反應(yīng)4小時(shí)左右，冷卻至室溫備用。 2) B組份制備將基于B組份總重量的6%的蒙脫土、分子量為3000的丙三醇聚 氧丙烯醚20%、分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚12%加入到反應(yīng)釜中攪拌混合，在 85'C士5。C下抽真空脫水脫氣插層反應(yīng)2小時(shí)左右，然后再加入M-CDEA 4. 5%，TMP 2. 5%， DOP 12%、環(huán)氧樹(shù)脂4%、 二氧化硅粉5%，碳酸輕鈣26. 5%，有機(jī)膨潤(rùn)土 6%、催化劑1. 5% 攪拌混合，然后用乳化剪切機(jī)剪切3-5分鐘，包裝待用；
3)聚氨酯彈性體的制備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比1: 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴涂或者用專用刮板刮到底膠上聚合固化，制備出無(wú)顆 粒體育場(chǎng)地面層鋪裝材料以及復(fù)合型場(chǎng)地防滲等用的干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于包括A組分和B組分；所述A組分由下列原料按重量百分比制備而成六亞甲基二異氰酸酯34～46％、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54～66％；所述B組分由下列原料按重量百分比制備而成丙三醇聚氧丙烯醚20～25％、丙二醇聚氧丙烯醚10～15％、M-CDEA3～8％、三羥甲基丙烷1～5％、蒙脫土3～8％、環(huán)氧樹(shù)脂3～8％、鄰苯二甲酸二辛酯8～13％、二氧化硅粉2～7％、碳酸輕鈣25～30％、有機(jī)膨潤(rùn)土5～10％、顏料0～3.0％、催化劑0.6～3.0％。
2、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于丙二醇聚氧丙烯 醚的分子量為400 2000。
3、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于丙三醇聚氧丙烯 醚的分子量為3000。
4、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于蒙脫土是干法蒙 脫土。
5、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于二氧化硅粉是氣 相法生產(chǎn)的白碳黑粉。
6、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于有機(jī)膨潤(rùn)土是鈣 基或者鈉基的無(wú)機(jī)粉。
7、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于催化劑是金屬羧 酸鹽催化劑，選自環(huán)烷酸鐵、環(huán)垸酸鋅、異辛酸鐵或異辛酸鋅。
8、 如權(quán)利要求1所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料，其特征在于顏料選自氧化鐵 紅或檸蒙黃一酞菁綠混合體。
9、 如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料的制備方法，其 特征在于-所述A組分由下列步驟制備而成將丙三醇聚氧丙烯醚加入反應(yīng)釜中，在80 10CTC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小 時(shí)，冷卻至40 60'C，加入六亞甲基二異氰酸酯，在70 90。C下反應(yīng)4小時(shí)左右，冷卻 至室溫備用前述丙三醇聚氧丙烯醚和六亞甲基二異氰酸酯的重量用量分別為54 66% 和34 46%; 所述B組分由下列步驟制備而成將蒙脫土、丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯 醚加入到反應(yīng)釜中，在90 10(TC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時(shí)，再加入4'4-亞甲 基雙(3-氯-2， 6-二乙基苯胺)、三羥甲基丙烷、環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二辛酯、二氧化 硅粉、催化劑混合均勻，用剪切乳化機(jī)進(jìn)行剪切，最后加入碳酸輕鈣、有機(jī)膨潤(rùn)土和顏料 混合用研磨機(jī)進(jìn)行研磨后待用；上述各組分的重量用量為蒙脫土 3 8%、丙三醇聚氧丙烯醚20 25%、丙二醇聚氧丙烯醚10 15%、 M-CDEA3 8%、三羥甲基丙烷1 5%、環(huán)氧樹(shù)3 8%、鄰苯二甲酸二辛酯8 13%、 二氧 化硅粉2 7%、碳酸輕鈣25 30%、有機(jī)膨潤(rùn)土5 10%、顏料0 3. 0%、催化劑0. 6 3. 0% 。
10、權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料的應(yīng)用方法，其 特征在于將A組分與B組分按1: 3的重量比混合、攪拌后，均勻地噴涂或涂刮到場(chǎng)地面 層上待聚合固化即制得聚氨酯彈性體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型體育場(chǎng)地多用途組合材料及其制備方法。該組合材料包括A組分和B組分，A組分由下列原料按重量百分比制備而成六亞甲基二異氰酸酯34～46％、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54～66％；B組分由下列原料按重量百分比制備而成丙三醇聚氧丙烯醚20～25％、丙二醇聚氧丙烯醚10～15％、M-CDEA3～8％、三羥甲基丙烷1～5％、蒙脫土3～8％、環(huán)氧樹(shù)脂3～8％、鄰苯二甲酸二辛酯8～13％、二氧化硅粉2～7％、碳酸輕鈣25～30％、有機(jī)膨潤(rùn)土5～10％、顏料0～3.0％、催化劑0.6～3.0％。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)使用TDI和MOCA帶來(lái)的對(duì)人體的傷害及不安全隱患，可延長(zhǎng)場(chǎng)地的使用壽命和節(jié)約能源材料。
文檔編號(hào)C08K13/06GK101358032SQ20081019642
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月8日
發(fā)明者波 于, 鄭有志 申請(qǐng)人:南京有志運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地鋪設(shè)有限公司