本發(fā)明涉及鋪地材料
技術領域：
，尤其涉及一種聚氨酯跑道材料、其制備方法及聚氨酯跑道面層。
背景技術：
：現(xiàn)代化體育運動場的田徑跑道、籃球場、排球場、羽毛球場、網(wǎng)球場，以及幼兒園、醫(yī)院、中小學校等都有彈性適宜、運動安全、防滑、耐磨的鋪地材料的要求。傳統(tǒng)鋪地材料多采用聚氨酯、聚氯乙烯、氯丁橡膠等制備，這些材料各項性能優(yōu)良，特別是具有優(yōu)良的緩沖性，得到較為廣泛的應用。然而，上述廣泛使用的傳統(tǒng)材料也存在一些缺點，如聚氯乙烯材料本身熱穩(wěn)定性差，在使用過程中性能逐漸下降，同時也會緩慢分解，釋放出對人體有害的物質如氯化氫。為了解決聚氯乙烯熱穩(wěn)定性，一般需要加入大量的熱穩(wěn)定劑，如有機無機酸的鉛鹽；高級脂肪酸的金屬鹽主要是硬脂酸，月桂酸和棕櫚酸的鋇、鎘、鉛、鈣、鋅、鎂、鍶等金屬鹽；有機錫類熱穩(wěn)定劑；稀土類熱穩(wěn)定劑等。另外，為了降低聚氯乙烯鋪地材料的硬度，提高舒服性，需要加入大量的增塑劑如低分子氯化石蠟、DOP等。上述的熱穩(wěn)定劑、增塑劑屬于小分子化合物，在使用過程中逐漸遷移、釋放到環(huán)境中，這些物質大多具有毒性。在幼兒園、中小學校、醫(yī)院接觸這些鋪地材料的多為幼兒、老人、病人等抵抗力較弱人群；在運動場所，人體大量運動時，抵抗力也較差，容易受這些有毒、有害物質影響。氯丁橡膠存在類似情況，同時，為了軟化氯丁橡膠，一般加入多環(huán)芳烴，氯丁橡膠在加工過程中，也產(chǎn)生一些有毒有害物質，同時氯丁橡膠具有難聞的氣味。隨人們對健康要求的提高，以及對化合物毒性認識的加強，含氯化合物在鋪地材料的應用將逐漸消失。聚氨酯材料具有極強的可裁剪性，在制備成產(chǎn)品后無毒無味，是一種理想的鋪裝材料。目前，市面上的聚氨酯鋪地材料多采用聚醚多元醇(聚氧化丙烯二醇以及少量聚氧化丙烯三醇)與二異氰酸酯制備的預聚體、填料(如無機碳酸鈣、滑石粉、廢棄輪胎橡膠粒)及稀釋劑等現(xiàn)場反應制備，然而該聚氨酯鋪地材料的力學性能較差。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種聚氨酯跑道材料、其制備方法及聚氨酯跑道面層，該聚氨酯跑道材料制備的聚氨酯跑道面層具有優(yōu)異的力學性能。本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道材料，由包括以下組分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二異氰酸酯30～60份、擴鏈交聯(lián)劑4～12份、有機金屬催化劑0.1～1份、抗老化劑0.1～1份和紫外線吸收劑0.1～1份。優(yōu)選地，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量為1000～8000g/mol，二氧化碳共聚物多元醇的羥基官能度為2～6，二氧化碳共聚物多元醇的分子內(nèi)碳酸酯基團的摩爾分率為0.25～0.45。優(yōu)選地，所述二異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、改性二苯基甲烷二異氰酸酯和聚合異氰酸酯中的一種或多種。優(yōu)選地，所述擴鏈交聯(lián)劑選自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羥甲基環(huán)己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和異氟爾酮二胺中的一種或多種。優(yōu)選地，所述有機金屬催化劑選自辛酸亞錫、異辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫和有機鉍中的一種或多種。優(yōu)選地，所述抗老化劑選自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和/或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。優(yōu)選地，所述紫外線吸收劑選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮和/或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮。本發(fā)明提供了一種上述技術方案所述聚氨酯跑道材料的制備方法，包括以下步驟：將二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑混合，反應，得到預聚體；將所述預聚體與擴鏈交聯(lián)劑、抗老化劑和紫外吸收劑混合，反應，然后固化和熟化，得到聚氨酯彈性體材料；將所述聚氨酯彈性體材料擠出造粒，得到聚氨酯跑道材料。本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道面層，由上述技術方案所述聚氨酯跑道材料或上述技術方案所述制備方法制備的聚氨酯跑道材料壓延制得。優(yōu)選地，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道材料，由包括以下組分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份，二異氰酸酯30～60份、擴鏈交聯(lián)劑4～12份、有機金屬催化劑0.1～1份、抗老化劑0.1～1份和紫外線吸收劑0.1～1份。本發(fā)明提供的聚氨酯跑道材料的制備原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，該組分內(nèi)含有大量的碳酸酯鍵及醚鍵，這些鍵使得二氧化碳共聚物多元醇在制備成聚氨酯跑道材料時，容易形成較強的分子內(nèi)及分子間氫鍵，其與其它組分協(xié)同作用下，制備的聚氨酯跑道面層具有優(yōu)異的耐磨性和力學強度。實驗結果表明：該聚氨酯跑道面層的硬度為65～90邵A；拉伸強度13.7～26.4MPa；斷裂伸長率為496～658％；撕裂強度為39～110KN/m；100％定伸模量為3.36～16.61MPa；300％定伸模量為3.42～21.9MPa；磨耗為0.32～0.53(cm3/1.61km)。具體實施方式本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道材料，以重量份數(shù)計，由包括以下組分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份，二異氰酸酯30～60份、擴鏈交聯(lián)劑4～12份、有機金屬催化劑0.1～1份、抗老化劑0.1～1份和紫外線吸收劑0.1～1份。在本發(fā)明中，所述聚氨酯跑道材料，以重量份數(shù)計，制備原料包括二氧化碳共聚物多元醇100份。在本發(fā)明中，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量優(yōu)選為1000～8000g/mol，更優(yōu)選為1500～4000g/mol；二氧化碳共聚物多元醇的羥基官能度優(yōu)選為2～6，更優(yōu)選為2～3；二氧化碳共聚物多元醇的分子內(nèi)碳酸酯基團的摩爾分率優(yōu)選為0.25～0.45，更優(yōu)選為0.3～0.4。本發(fā)明對所述二氧化碳共聚物多元醇的來源沒有特殊的限制，采用本領域技術人員熟知的二氧化碳共聚物多元醇即可，如可以采用其市售商品，也可以采用本領域技術人員熟知的制備方法自行制備。在本發(fā)明中，所述二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳為起始原料，在引發(fā)劑、催化劑作用下與環(huán)氧丙烷共聚合成的。所述二氧化碳共聚物多元醇是以廉價的工業(yè)廢氣二氧化碳作為主要原材料制備，成本比較低廉，規(guī)模生產(chǎn)后對環(huán)境保護、節(jié)能減排均具有重要意義，同時解決目前鋪地材料不環(huán)保的缺點。在本發(fā)明中，制備原料包括二異氰酸酯30～60份，優(yōu)選為40～60份。在本發(fā)明的具體實施例中，所述二異氰酸酯的用量為30份或40份或50份或60份。在本發(fā)明中，所述二異氰酸酯優(yōu)選選自甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、改性二苯基甲烷二異氰酸酯和聚合異氰酸酯中的一種或多種。所述二苯基甲烷二異氰酸酯為純的固態(tài)二苯基甲烷二異氰酸酯；所述改性二苯基甲烷二異氰酸酯為經(jīng)碳化二亞胺改性的液態(tài)二苯基甲烷二異氰酸酯。在本發(fā)明的具體實施例中，所述二異氰酸酯具體為二苯基甲烷二異氰酸酯。在本發(fā)明中，制備原料包括擴鏈交聯(lián)劑4～12份，優(yōu)選為6～10.5份。在本發(fā)明的具體實施例中，所述擴鏈交聯(lián)劑的用量具體為5.6份、7.3份、9.2份或10.5份。所述擴鏈交聯(lián)劑優(yōu)選選自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羥甲基環(huán)己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和異氟爾酮二胺中的一種或多種。在本發(fā)明的具體實施例中，所述擴鏈交聯(lián)劑具體為1,4-丁二醇。在本發(fā)明中，制備原料包括有機金屬催化劑0.1～1份，優(yōu)選為0.2～0.3份。在本發(fā)明的具體實施例中，所述有機金屬催化劑的用量具體為0.2份。所述有機金屬催化劑優(yōu)選選自辛酸亞錫、異辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫和有機鉍中的一種或多種。在本發(fā)明的具體實施例中，所述有機金屬催化劑具體為辛酸亞錫。在本發(fā)明中，制備原料包括抗老化劑0.1～1份，優(yōu)選為0.5～1份。在本發(fā)明的具體實施例中，所述抗老化劑的用量具體為0.5份。所述抗老化劑優(yōu)選選自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和/或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。在本發(fā)明中，制備原料包括紫外線吸收劑0.1～1份，優(yōu)選為0.5～1份。在本發(fā)明的具體實施例中，所述紫外線吸收劑的用量具體為0.5份。所述紫外線吸收劑優(yōu)選選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮和/或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮。本發(fā)明提供了一種上述技術方案所述聚氨酯跑道材料的制備方法，包括以下步驟：將二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑混合，反應，得到預聚體；將所述預聚體與擴鏈交聯(lián)劑、抗老化劑和紫外吸收劑混合，反應，然后固化和熟化，得到聚氨酯彈性體材料；將所述聚氨酯彈性體材料擠出造粒，得到聚氨酯跑道材料。本發(fā)明將二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑混合，反應，得到預聚體。在本發(fā)明中，所述二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑的種類、用量和來源與上述技術方案所述一致，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑反應的溫度優(yōu)選為70℃～90℃，更優(yōu)選為80℃；所述二氧化碳共聚物多元醇、二異氰酸酯和有機金屬催化劑反應的時間優(yōu)選為0.5～4h，更優(yōu)選為3h。得到預聚體后，本發(fā)明將所述預聚體與擴鏈交聯(lián)劑、抗老化劑和紫外吸收劑混合，反應，然后固化和熟化，得到聚氨酯彈性體材料。在本發(fā)明中，所述擴鏈交聯(lián)劑種類、用量和來源與上述技術方案所述一致，在此不再贅述。在本發(fā)明中，所述預聚體和擴鏈交聯(lián)劑反應的溫度優(yōu)選為50℃～60℃；所述預聚體和擴鏈交聯(lián)劑反應的時間優(yōu)選為5～15min。在本發(fā)明中，所述固化的溫度優(yōu)選為75～85℃，更優(yōu)選為75～85℃；在本發(fā)明的具體實施例中，所述固化的溫度為80℃；所述固化的時間優(yōu)選為10～14h，更優(yōu)選為11～13h；在本發(fā)明的具體實施例中，所述固化的時間具體為12h。在本發(fā)明中，所述熟化的溫度優(yōu)選為95～105℃，更優(yōu)選為80～100℃；所述熟化的時間優(yōu)選為10～14h，更優(yōu)選為12h。本發(fā)明優(yōu)選將所述聚氨酯彈性體材料放置24h后破碎擠出造粒，得到聚氨酯跑道材料。在本發(fā)明中，所述聚氨酯跑道材料的粒徑優(yōu)選為0.1～5mm。本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道面層，由上述技術方案所述聚氨酯跑道材料或上述技術方案所述制備方法制備的聚氨酯跑道材料壓延制得。在本發(fā)明中，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。該聚氨酯跑道材料以二氧化碳共聚物多元醇為基礎，不僅生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程十分環(huán)保，通過壓延成型制備成一定厚度的聚氨酯跑道面層，以卷材的方式運送到施工現(xiàn)場鋪裝，不受現(xiàn)場施工環(huán)境的影響，不僅解決目前球場跑道在生產(chǎn)施工使用過程中造成的環(huán)境污染，也有利于解決日益嚴重的溫室效應。在本發(fā)明中，所述聚氨酯跑道面層的厚度優(yōu)選為0.5～2mm。本發(fā)明通過將聚氨酯跑道材料壓延成型、規(guī)格尺寸和符合質量要求的連續(xù)片狀材料，也可以按使用要求對其表面進行壓花處理，得到形式多樣的無膠粒的防滑面層。本發(fā)明制備出聚氨酯結構的跑道面層，代替通過添加大量有機填料如廢棄輪胎橡膠粒(粉)、三元乙丙橡膠粒等制備的低成本跑道材料，具有環(huán)保、無污染、施工方便等優(yōu)勢。本發(fā)明采用GB/T528-2009測試上述技術方案所述聚氨酯跑道面層的拉伸強度和斷裂伸長率；本發(fā)明按照GB/T529-2008測試上述技術方案所述聚氨酯跑道面層的撕裂強度。本發(fā)明采用GB/T6031-1998測試上述技術方案所述聚氨酯跑道面層的邵A硬度。本發(fā)明采用GB/T1689-1998測試上述技術方案所述聚氨酯跑道面層的耐磨性。本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道材料，由包括以下組分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份，二異氰酸酯30～60份、擴鏈交聯(lián)劑4～12份、有機金屬催化劑0.1～1份、抗老化劑0.1～1份和紫外線吸收劑0.1～1份。本發(fā)明提供的聚氨酯跑道材料的制備原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，該組分內(nèi)含有大量的碳酸酯鍵及醚鍵，這些鍵使得二氧化碳共聚物多元醇在制備成聚氨酯跑道材料時，容易形成較強的分子內(nèi)及分子間氫鍵，其與其它組分協(xié)同作用下，制備的聚氨酯跑道面層具有優(yōu)異的耐磨性和力學強度。實驗結果表明：該聚氨酯跑道面層的硬度為65～90邵A；拉伸強度13.7～26.4MPa；斷裂伸長率為496～658％；撕裂強度為39～110KN/m；100％定伸模量為3.36～16.61MPa；300％定伸模量為3.42～21.9MPa；磨耗為0.32～0.53(cm3/1.61km)。為了進一步說明本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的一種聚氨酯跑道材料、其制備方法及聚氨酯跑道面層進行詳細地描述，但不能將它們理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。實施例1取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反應釜中，加熱到60℃，攪拌速度為500r/min，加入二苯基甲烷二異氰酸酯30份，辛酸亞錫0.2份，逐步升溫到80℃反應3小時，得到預聚體；取預聚體100份降溫到60℃，再將含有事先脫水的擴鏈劑1,4-丁二醇5.6份加入反應釜中，再加入抗老化劑2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5份，紫外線吸收劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，高速攪拌反應5分鐘后快速倒入預熱好的模具，在烘箱中80℃下固化12h后，再在100℃熟化12h，并在室溫放置24h后破碎，在擠出機中擠出造粒，粒徑為0.1～5mm，壓延成型，得到新型環(huán)保型聚氨酯跑道面層，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。本發(fā)明按照上述技術方案所述測試方法對實施例1制備的聚氨酯跑道面層進行耐磨性和力學性能測試，力學性能包括拉伸強度、斷裂伸長率、100％定伸模量、300％定伸模量和硬度，測試結果見表1，表1為本發(fā)明實施例1～4制備的聚氨酯跑道面層的力學性能和耐磨性測試結果：表1本發(fā)明實施例1～4制備的聚氨酯跑道面層的力學性能和耐磨性測試結果性能參數(shù)實施例1實施例2實施例3實施例4硬度25℃(邵A)65728390拉伸強度(MPa)13.717.222.826.4斷裂伸長率％658586543496100％定伸模量(MPa)3.365.9511.4616.61300％定伸模量(MPa)3.4211.3616.2121.9撕裂強度KN/m394885110磨耗/(cm3/1.61km)0.530.420.370.32實施例2取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反應釜中，加熱到60℃，攪拌速度為500r/min，加入二苯基甲烷二異氰酸酯40份，辛酸亞錫0.2份，逐步升溫到80℃反應3小時，得到預聚體；取預聚體100份降溫到60℃，再將含有事先脫水的擴鏈劑1,4-丁二醇7.3份加入反應釜中，再加入抗老化劑2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5份，紫外線吸收劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，高速攪拌反應5分鐘后快速倒入預熱好的模具，在烘箱中80℃下固化12h后，再在100℃熟化12h，并在室溫放置24h后破碎，在擠出機中擠出造粒，粒徑為0.1～5mm，通過壓延成型得到新型環(huán)保型聚氨酯跑道面層，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。本發(fā)明按照上述技術方案所述測試方法對實施例2制備的聚氨酯跑道面層進行力學性能測試，測試結果見表1。實施例3取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反應釜中，加熱到60℃，攪拌速度為500r/min，加入二苯基甲烷二異氰酸酯50份，辛酸亞錫0.2份，逐步升溫到80℃反應3小時，得到預聚體；取預聚體100份降溫到60℃，再將含有事先脫水的擴鏈劑1,4-丁二醇9.2份加入反應釜中，再加入抗老化劑2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5份，紫外線吸收劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，高速攪拌反應5分鐘后快速倒人預熱好的模具，在烘箱中80℃下固化12h后，再在100℃熟化12h，并在室溫放置24h后破碎，在擠出機中擠出造粒，粒徑為0.1～5mm，通過壓延成型得到新型環(huán)保型聚氨酯跑道面層，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。本發(fā)明按照上述技術方案所述測試方法對實施例3制備的聚氨酯跑道面層進行力學性能測試，測試結果見表1。實施例4取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反應釜中，加熱到60℃，攪拌速度為500r/min，加入二苯基甲烷二異氰酸酯60份，辛酸亞錫0.2份，逐步升溫到80℃反應3小時，得到預聚體；取預聚體100份降溫到60℃，再將含有事先脫水的擴鏈劑1,4-丁二醇10.5份加入反應釜中，再加入抗老化劑2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.5份，紫外線吸收劑2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5份，高速攪拌反應5分鐘后快速倒人預熱好的模具，在烘箱中80℃下固化12h后，再在100℃熟化12h，并在室溫放置24h后破碎，在擠出機中擠出造粒，粒徑為0.1～5mm，通過壓延成型，得到新型環(huán)保型聚氨酯跑道面層，所述聚氨酯跑道面層的厚度為0.5～2mm。本發(fā)明按照上述技術方案所述測試方法對實施例4制備的聚氨酯跑道面層進行力學性能測試，測試結果見表1。由以上實施例可知，本發(fā)明提供了一種聚氨酯跑道材料，由包括以下組分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份，二異氰酸酯30～60份、擴鏈交聯(lián)劑4～12份、有機金屬催化劑0.1～1份、抗老化劑0.1～1份和紫外線吸收劑0.1～1份。本發(fā)明提供的聚氨酯跑道材料的制備原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，該組分內(nèi)含有大量的碳酸酯鍵及醚鍵，這些鍵使得二氧化碳共聚物多元醇在制備成聚氨酯跑道粒料時，容易形成較強的分子內(nèi)及分子間氫鍵，其與其它組分協(xié)同作用下，制備的聚氨酯跑道面層具有優(yōu)異的耐磨性和力學強度。實驗結果表明：該聚氨酯跑道面層的硬度為65～90邵A；拉伸強度13.7～26.4MPa；斷裂伸長率為496～658％；撕裂強度為39～110KN/m；100％定伸模量為3.36～16.61MPa；300％定伸模量為3.42～21.9MPa；磨耗為0.32～0.53(cm3/1.61km)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3