本發(fā)明涉及脫水方法，特別涉及一種聚氨酯球場(chǎng)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯材料是應(yīng)用廣泛的球場(chǎng)材料，是一類主鏈中含有氨基甲酸酯基重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的聚合物，英文縮寫為pu。單組分聚氨酯是利用混合聚醚進(jìn)行脫水，加入二異氰酸酯與各種助劑進(jìn)行環(huán)氧改性制成。生產(chǎn)聚氨酯選用的溶劑要著重考慮聚氨酯中重nco基，不能選用與nco基起反應(yīng)的醇、醚醇等溶劑，溶劑中還不能含水、醇等雜質(zhì)，不能含有堿類物質(zhì)，這些都會(huì)使聚氨酯變質(zhì)，所以，脫水過(guò)程顯得十分重要。
目前，現(xiàn)有專利中申請(qǐng)公布號(hào)為cn104087147a的中國(guó)專利公開了一種單組分聚氨酯防水涂料及其制備方法，包括聚醚多元醇、二異氰酸甲苯酯、有機(jī)溶劑、填料、消泡劑、增塑劑、分散劑和催化劑，有機(jī)溶劑選用甲苯、二甲苯、丙酮中的一種或兩種以上，大多是易制毒化學(xué)品，并且毒性較大，不符合現(xiàn)代生產(chǎn)的環(huán)保理念。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種聚氨酯球場(chǎng)材料，該材料中所選用的原料均是安全、環(huán)保的組分，以保證所制備的球場(chǎng)材料安全無(wú)毒。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：
一種聚氨酯球場(chǎng)材料，包括如下重量份的組分：
聚醚多元醇60～100份、二苯基甲烷二異氰酸酯8～15份、增強(qiáng)填料15～30份、脫芳烴溶劑油10～20份、復(fù)合催化劑0.05～0.1份以及助劑0.5～3份。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，向聚醚多元醇中添加二苯基甲烷二異氰酸酯以及其他填料，在脫芳烴溶劑油的環(huán)境中，有助于將聚醚多元醇和其他填料中的水分帶出；脫芳烴溶劑油的空間位阻減小，脫芳烴溶劑油與其他組分之間的極性差異減小，防止與醇的羥基形成氫鍵而影響反應(yīng)速度，有利于提高脫水效率，增強(qiáng)反應(yīng)的徹底性。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述脫芳烴溶劑油是以中低溫煤焦油加氫生成的石腦油為原料，在加氫與催化劑的條件下，收集的100～120℃下的餾分。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，以石腦油為原料，采用加氫飽和的方式制備烷烴溶劑，并且在100～120℃下收集的餾分，即為脫芳烴溶劑油，有效去除了硫和氮組分，固化后氣味小，脫芳效率較高，。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述聚醚多元醇為聚氧化丙烯多元醇與聚四氫呋喃二醇按照重量比為3:1比例混合的混合物。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述聚醚多元醇的分子量為4000～4200。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，聚氧化丙烯多元醇用于制造軟質(zhì)、硬質(zhì)和半硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，聚氧化丙烯多元醇中醚鍵內(nèi)聚能較低，并易于旋轉(zhuǎn)，所制備的聚氨酯球場(chǎng)材料的柔順性較好；聚四氫呋喃二醇具有較高的模量和強(qiáng)度，優(yōu)異的耐水解、耐磨、耐霉菌性，將聚氧化丙烯多元醇與聚四氫呋喃二醇復(fù)配使用，有利于提高聚醚多元醇的反應(yīng)性能，限定聚醚多元醇的分子量為4000～4200之間，有利于保證聚醚多元醇具有適中的粘性，以進(jìn)一步提高反應(yīng)速度。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述增強(qiáng)填料為礦物質(zhì)粉與煅燒陶土按照重量比為1:1比例的混合物。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，礦物質(zhì)粉包括蛋殼粉、貝殼粉和骨粉，重鈣是重質(zhì)碳酸鈣的簡(jiǎn)稱，將高蛋白的蛋殼粉、貝殼粉、骨粉和重鈣混合在一起，且礦物質(zhì)粉與重鈣的重量比為1:1時(shí)，二者形成復(fù)配作用，混合效果最佳，從而提高該球場(chǎng)材料的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、白度、抗紫外線以及耐老化性，同時(shí)能夠提高與其他填料之間的密實(shí)度、抗裂紋能力、防霉、抗黃變以及耐磨性。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述助劑包括聚乙烯醇0.2～1.1份、聚氧乙烯脂肪醇醚0.1～1.5份、有機(jī)硅化合物0.1～0.3份以及5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮0.1～0.3份。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮是通過(guò)斷開細(xì)菌和藻類蛋白質(zhì)的鍵而起殺生作用的，在與微生物接觸時(shí)，能夠迅速地不可逆地抑制其生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞的死亡，殺菌效果好，降解性高，具有不殘留、操作安全、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；聚氧乙烯脂肪醇醚是發(fā)展最快、用量最大的非離子表面活性劑，由聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚，分子中的醚鍵不易被酸、堿破壞，所以穩(wěn)定性較高、水溶性較好，易于生物降解，顯著降低了去離子水的表面張力和界面張力，親油基團(tuán)附著在固體表面，親水基向外伸向液體中，使液體在固體表面形成連續(xù)相，實(shí)現(xiàn)將固體物料潤(rùn)濕的效果；隨著分散劑聚乙烯醇的加入，增強(qiáng)填料的平均粒徑能夠逐漸減小，特別是在聚醚多元醇和二苯基甲烷二異氰酸酯的反應(yīng)體系中，隨著受到攪拌過(guò)程中剪切力的作用，體系中產(chǎn)生微小的液滴，聚乙烯醇迅速吸附到液滴表面，降低了液滴聚合時(shí)的收縮力，使聚合體系趨于穩(wěn)定，聚乙烯醇作為分散劑有助于各組分相互的分散作用；有機(jī)硅化合物能夠消除聚合過(guò)程中物料形成的泡沫，破壞和抑制氣泡所具有的雙分子膜，消泡劑進(jìn)入雙分子膜內(nèi)，破壞分子膜的力學(xué)平衡，達(dá)到破泡的作用；向反應(yīng)體系內(nèi)加入上述各種助劑，有利于提高所制備的球場(chǎng)材料的綜合使用性能。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述復(fù)合催化劑包括異辛酸稀土、異辛酸鋅、異辛酸鉍、氣相白炭黑與聚醚多元醇按照重量比為2:1:1:2:5比例的混合物。
本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述復(fù)合催化劑經(jīng)由如下步驟制備：向攪拌罐內(nèi)加入聚醚多元醇、異辛酸稀土、異辛酸鋅、異辛酸鉍與氣相白炭黑，并調(diào)節(jié)攪拌罐的轉(zhuǎn)速為120r/min，待攪拌均勻。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，異辛酸稀土是以鈰為主的輕稀土與異辛酸合成的羧酸鹽，異辛酸稀土的催化性能好，色澤淺、氣味小、流動(dòng)性佳等優(yōu)點(diǎn)，在制備膠黏劑時(shí)，其中的稀土與功能性基團(tuán)進(jìn)行配位，提高了產(chǎn)物的穩(wěn)定性，當(dāng)與多個(gè)有機(jī)物配位時(shí)，起到團(tuán)聚作用，使得水相與有機(jī)相分離度提高，促進(jìn)干燥；聚醚多元醇是主鏈含有醚鍵，端基或側(cè)基含有兩個(gè)以上羥基的低聚物；聚醚多元醇通常以多羥基、含伯胺基化合物或醇胺為起始劑，以氧化丙烯、氧化乙烯等環(huán)氧化合物為聚合單體，開環(huán)均聚或共聚而成。作為膠黏劑用的聚醚樹脂中不含有聚合時(shí)殘留的堿性催化劑，防止堿性催化劑催化異氰酸酯二聚，減小對(duì)膠黏劑質(zhì)量的影響；在聚醚多元醇分子中，醚鍵內(nèi)聚能較低，并易于旋轉(zhuǎn)，所制備的產(chǎn)物低溫柔順性能好，耐水解性能優(yōu)良，體系粘度較低，易與異氰酸酯、助劑等組分互溶，加工性能優(yōu)良；
異辛酸鋅能使產(chǎn)物徹底干燥，從而具有較好的硬度，并且具有酸值及分子量穩(wěn)定、優(yōu)良的貯存穩(wěn)定性，色澤淺、氣味小、含量高等特點(diǎn)；
異辛酸鉍具有安全、環(huán)保特性，有良好的耐水解穩(wěn)定性，降低與水反應(yīng)的選擇性，在水系聚氨酯分散液中，減少水與異氰酸酯基的副反應(yīng)，減少co2的生成；本申請(qǐng)的異辛酸鉍與異辛酸鋅復(fù)配使用時(shí)，能夠產(chǎn)生協(xié)同作用，以提高催化效率，固化效果好，塑膠跑道固化后氣味更小，無(wú)有害重金屬殘留；
氣相白炭黑是在氫氧燃燒火焰中高溫水解制得的一種無(wú)定形二氧化硅，比表面積一般為50～400m2/g，具有優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)、增稠和觸變性能和粒子的納米效應(yīng)；
所制備的復(fù)合催化劑是一種新型環(huán)保塑膠跑道用催化劑，具有良好的安全、環(huán)保的使用性。
本發(fā)明的另一目的在于公開了一種聚氨酯球場(chǎng)材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)按照重量份數(shù)計(jì)，聚醚多元醇60～100份、二苯基甲烷二異氰酸酯8～15份、增強(qiáng)填料15～30份、脫芳烴溶劑油10～20份、復(fù)合催化劑0.05～0.1份以及助劑0.5～3份進(jìn)行配料；
(2)將60～100份聚醚多元醇、15～30份增強(qiáng)填料以及10～20份脫芳烴溶劑油加入脫水釜中，升高溫度在115～120℃減壓脫水，并控制真空度在-0.09mpa，將抽出的溶劑和水分冷凝收集，溶劑和水分分離后，溶劑可回收重復(fù)使用；
(3)脫水完畢，降溫至70～80℃，加入8～15份二苯基甲烷二異氰酸酯和0.05～0.1份復(fù)合催化劑，反應(yīng)2～3小時(shí)；
(4)然后控制70℃條件下，加入0.5～3份助劑，反應(yīng)0.5～1小時(shí)。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，溶劑選用脫芳烴溶劑油取代傳統(tǒng)的甲苯溶劑，具有良好的安全、環(huán)保性能，并且在115～120℃、真空度在-0.09mpa下減壓脫水，有助于將聚醚多元醇和其他填料中的水分帶出；脫芳烴溶劑油的空間位阻減小，脫芳烴溶劑油與其他組分之間的極性差異減小，防止與醇的羥基形成氫鍵而影響反應(yīng)速度，有利于加快反應(yīng)速度，提高脫水效率。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、在制備聚氨酯球場(chǎng)材料時(shí)，若聚氨酯球場(chǎng)材料的含水量過(guò)大，會(huì)影響聚氨酯球場(chǎng)材料的粘性，采用脫芳烴溶劑油取代現(xiàn)有技術(shù)中常用的甲苯溶劑，能夠保證所制備的聚氨酯球場(chǎng)材料具有優(yōu)良的安全、環(huán)保性，還能將體系內(nèi)的各種填料中的水分進(jìn)行吸收，以降低體系內(nèi)的含水量，從而保證聚氨酯球場(chǎng)材料的優(yōu)良粘性；
2、聚氨酯球場(chǎng)材料中選用復(fù)合催化劑，替代現(xiàn)有技術(shù)中的重金屬催化劑，其中的異辛酸稀土、異辛酸鋅、異辛酸鉍會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，異辛酸鋅有助于體系內(nèi)部的快速干燥，異辛酸鉍有助于增強(qiáng)體系的柔軟性，異辛酸稀土作為中間介質(zhì)，有助于將異辛酸鋅與異辛酸鉍進(jìn)行連接，從而制備復(fù)合催化劑，具有較高的催化效率；
3、聚醚多元醇選用聚氧化丙烯多元醇與聚四氫呋喃二醇的混合物，具有較低的內(nèi)聚能，分子鏈易于旋轉(zhuǎn)，有利于提高體系的柔軟性，同時(shí)，聚四氫呋喃二醇具有較低的粘性，用以平衡所制備的球場(chǎng)材料的粘性。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
脫芳烴溶劑油的制備：
以中低溫煤焦油加氫生成的石腦油為原料，向石腦油注入高壓罐內(nèi)，并注入氫氣，以及催化劑，催化劑選用以w-ni為活性成分的加氫脫芳催化劑，保持溫度在25～28℃，使氣壓保持在8mpa、氫油比為500、空速為1.0h-1預(yù)熱到反應(yīng)溫度465℃，發(fā)生加成反應(yīng)，制得烷烴類溶劑，再去除含硫、含氮雜質(zhì)，截取100～120℃下的餾分，即得本方法的脫芳烴溶劑油
實(shí)施例一：
(1)按照重量份數(shù)計(jì)，選取聚氧化丙烯多元醇75份、聚四氫呋喃二醇25份、二苯基甲烷二異氰酸酯8份、礦物質(zhì)粉15份、煅燒陶土15份、脫芳烴溶劑油20份、復(fù)合催化劑0.05份進(jìn)行配料；
(2)將75份聚氧化丙烯多元醇、25份聚四氫呋喃二醇、15份礦物質(zhì)粉、15份煅燒陶土以及20份脫芳烴溶劑油加入脫水釜中，在115℃下減壓脫水，控制真空度在-0.09mpa，將抽出的溶劑和水分冷凝收集，溶劑和水分分離后，溶劑可回收重復(fù)使用；
(3)脫水完畢，降溫至75℃，并加入8份二苯基甲烷二異氰酸酯和0.05份復(fù)合催化劑，反應(yīng)2小時(shí)；
(4)然后控制溫度在70℃條件下，加入3份助劑，反應(yīng)1小時(shí)。
實(shí)施例二：
(1)按照重量份數(shù)計(jì)，選取60份聚氧化丙烯多元醇、20份聚四氫呋喃二醇、二苯基甲烷二異氰酸酯10、礦物質(zhì)粉10份、煅燒陶土10份、脫芳烴溶劑油15份、復(fù)合催化劑0.07份以及助劑2份進(jìn)行配料；
(2)將60份聚氧化丙烯多元醇、20份聚四氫呋喃二醇/10份礦物質(zhì)粉、10份煅燒陶土以及15份脫芳溶劑油加入脫水釜中，在115℃下減壓脫水，控制真空度在-0.09mpa，將抽出的溶劑和水分冷凝收集，溶劑和水分分離后，溶劑可回收重復(fù)使用。
(3)脫水完畢，降溫至75℃，并加入10份二苯基甲烷二異氰酸酯和0.07份復(fù)合催化劑，反應(yīng)2小時(shí)；
(4)然后控制溫度在70℃條件下，加入2份助劑，反應(yīng)1小時(shí)。
實(shí)施例三：
(1)按照重量份數(shù)計(jì)，選取45份聚氧化丙烯多元醇、15份聚四氫呋喃二醇、二苯基甲烷二異氰酸酯12份、礦物質(zhì)粉7份、煅燒陶土8份、脫芳烴溶劑油20份、復(fù)合催化劑0.08份以及助劑2份進(jìn)行配料；
(2)將45份聚氧化丙烯多元醇、15份聚四氫呋喃二醇、7份礦物質(zhì)粉、8份煅燒陶土以及20份脫芳溶劑油加入脫水釜中，在115℃下減壓脫水，控制真空度在-0.09mpa，將抽出的溶劑和水分冷凝收集，溶劑和水分分離后，溶劑可回收重復(fù)使用；
(3)脫水完畢，降溫至75℃，并加入12份二苯基甲烷二異氰酸酯和0.08份復(fù)合催化劑，反應(yīng)2小時(shí)；
(4)然后控制溫度在70℃條件下，加入2份助劑，反應(yīng)1小時(shí)。
實(shí)施例四：
(1)按照重量份數(shù)計(jì)，選取聚氧化丙烯多元醇75份、聚四氫呋喃二醇25份、二苯基甲烷二異氰酸酯15份、礦物質(zhì)粉10份、煅燒陶土10份、脫芳烴溶劑油10份、復(fù)合催化劑0.1份以及助劑0.5份進(jìn)行配料；
(2)將聚氧化丙烯多元醇75份、聚四氫呋喃二醇25份、10份礦物質(zhì)粉、10份煅燒陶土以及10份脫芳溶劑油加入脫水釜中，在115℃下減壓脫水，控制真空度在-0.09mpa，將抽出的溶劑和水分冷凝收集，溶劑和水分分離后，溶劑可回收重復(fù)使用；
(3)脫水完畢，降溫至75℃，并加入15份二苯基甲烷二異氰酸酯和0.1份復(fù)合催化劑，反應(yīng)2小時(shí)；
(4)然后控制溫度在70℃條件下，加入0.5份助劑，反應(yīng)1小時(shí)。
以現(xiàn)有專利申請(qǐng)公布號(hào)為cn104087147a的專利為對(duì)比例。
將實(shí)施例中所制備的產(chǎn)物倒入預(yù)先涂有脫模劑的模具中進(jìn)行室溫固化，形成彈性樣片，熟化7天后進(jìn)行性能測(cè)試。
(1)t/31010100-c003-2016《學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地塑膠面層有害物質(zhì)限量》液體部分。
(2)沖擊吸收：采用沖擊吸收測(cè)試儀檢測(cè)場(chǎng)地沖擊吸收的能力。將質(zhì)量為20公斤的重物自由下落到一個(gè)鐵砧上，鐵砧通過(guò)彈簧將力傳向測(cè)力臺(tái)底部，測(cè)力臺(tái)通過(guò)球形底盤安裝在地面。測(cè)力臺(tái)由力量傳感器組成，并能在沖擊過(guò)程中記錄下沖擊返回力的最大值。將該最大值與在堅(jiān)固地面上(如混凝土)所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)計(jì)算出合成表面沖擊返回作用力的百分比。
(3)垂直形變：采用垂直變形測(cè)試儀檢測(cè)場(chǎng)地的垂直變形。將質(zhì)量為20公斤的重物下落到彈簧上，通過(guò)彈簧將負(fù)荷傳遞到放置在被檢測(cè)物表面的測(cè)力臺(tái)，測(cè)力臺(tái)內(nèi)包含一力量傳感器，傳感器可以在沖擊過(guò)程中記錄下力量的增量，通過(guò)測(cè)力臺(tái)兩側(cè)的變形攝取器的平均數(shù)來(lái)測(cè)量出被檢測(cè)物表面的變形量。
(4)拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率：用gb/t1.654規(guī)定的方法測(cè)定，按照規(guī)定中附錄d中d3.1制備試樣，控制拉伸速度為100±10mm/min。
檢測(cè)結(jié)果如下表所示：
通過(guò)上表可知，利用本申請(qǐng)的配方制備的聚氨酯球場(chǎng)材料具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率，取代了現(xiàn)有技術(shù)的甲苯溶劑所產(chǎn)生的缺陷，具有安、環(huán)保性能，并且催化效率高，對(duì)球場(chǎng)材料中的含水量進(jìn)行充分吸收，從而提高了球場(chǎng)材料的粘性。
本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。