單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于輕體地面裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單組份濕氣固化型聚氨酯 塑膠跑道材料及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著全民健身運(yùn)動(dòng)的開展，對(duì)體育設(shè)施的要求也不斷提高。塑膠跑道始于20世紀(jì) 60年代美國3M公司用聚氨酯材料鋪設(shè)的塑膠賽馬跑道。塑膠跑道與煤渣、沙石場地相比， 具有彈性好，吸震性能好，耐磨和抗老化等優(yōu)點(diǎn)。不污染環(huán)境、易于清潔和維護(hù)管理。自第 19屆奧運(yùn)會(huì)之后，歷屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的田徑賽場主跑道與輔助區(qū)均采用塑膠鋪裝，塑膠 跑道已被國際公認(rèn)為最佳比賽跑道。
[0005] 塑膠跑道從下到上一般分為基礎(chǔ)層和膠面層，一般膠面層由彈性高分子材料構(gòu) 成，膠面可以是有橡膠顆?；驘o顆粒的塑膠跑道。膠面層主要由聚氨酯材料組成的稱為聚 氨酯塑膠跑道，按原料組分可分為單組份塑膠跑道、雙組份塑膠跑道；按膠面層構(gòu)造可分為 全塑型（聚氨酯膠面層全部采用聚氨酯材料或橡膠膠粒）、復(fù)合型（又稱透氣型，膠面層為 雙層結(jié)構(gòu)）、混合型（由PU膠?；蛳鹉z膠粒混合后固化成型）。塑膠跑道有采用澆注方法 直接鋪設(shè)常規(guī)跑道，還有攜帶方便可用于多種場合折疊成卷的橡膠板形式的便攜式跑道。
[0006] 現(xiàn)國內(nèi)塑膠膠面大都采用雙組分聚氨酯膠經(jīng)場攤鋪固化成型，屬澆注型聚氨酯彈 性體。所采用的配方為甲苯二異氰酸酯（簡稱TDI)和3，3 -二氯-4，4 -二氨基二苯 甲烷（簡稱M0CA)體系。因 TDI易揮發(fā)毒性大，對(duì)現(xiàn)場施工人員帶來較大危害，MOCA屬化 學(xué)致癌物質(zhì)，強(qiáng)烈刺激人的呼吸道。近年來隨著環(huán)保要求日益迫切，替代TDI -MOCA體系的 環(huán)保配方不斷涌現(xiàn)，如采用二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI)-非鹵代二胺體系和耐水解性能 卓越的碳化二亞胺改性MDI -非鹵代二胺體系。眾所周知，MDI相對(duì)TDI而言，低揮發(fā)性且 低毒，制成的彈性體物理性能優(yōu)越，若完全由4，4 -MDI制備預(yù)聚體，則由于4位異氰酸 酯活性很高，反應(yīng)可控性差，且生成預(yù)聚體粘度大，流動(dòng)性差，不適合現(xiàn)場澆注。傳統(tǒng)的雙組 份聚氨酯塑膠跑道材料一般都是隨用隨配，保存時(shí)間不會(huì)太長，同時(shí)在混合和計(jì)量配比上 會(huì)浪費(fèi)不少時(shí)間和人力，還有可能發(fā)生差錯(cuò)導(dǎo)致原料的浪費(fèi)，從而使跑道的施工成木增加。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服目前雙組份雙組份聚氨酯塑膠跑道材料使用時(shí)的缺陷，以及目前塑膠跑 道材料不安全環(huán)保的問題，本發(fā)明提供一種單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料及其制 備方法，配方中所有組分均安全無毒，使用時(shí)無需進(jìn)行化學(xué)計(jì)量，也無須加入交聯(lián)劑和擴(kuò)鏈 劑等添加劑，只用利用空氣或基材表面的水分即可固化產(chǎn)生交聯(lián)粘接作用，操作簡單，施工 方便，鋪設(shè)的塑膠跑道無毒無害，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB/ T 14833 -1993要求，耐水性能和 耐熱空氣老化性能優(yōu)良。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：二苯基甲烷 二異氰酸酯15~30份，4,4'_二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯1~3份，聚醚多元醇15~25 份，羥乙基十二烷基醇5~10份，苯甲酸二丁酯2~4份，二月桂酸二丁基錫1~3份， 己內(nèi)酰胺1~2. 5份，油酸三乙醇胺0. 8~1. 6份，聚乙烯蠟1. 5~2. 8份，硫代二丙酸二 月桂酯0. 5~1. 6份，三羥甲基丙烷1. 5~4. 5份，乙酸乙酯10~20份，氨基硅油2~4 份，填料1~4份，防老劑0. 5~2. 5份，促進(jìn)劑1. 5~3. 0份。
[0010] 所述填料為碳酸鈣或者氧化鋅中的至少一種。
[0011] 所述防老劑為防老劑D、防老劑A或者防老劑RD中的至少一種。
[0012] 所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑CZ、促進(jìn)劑M或者促進(jìn)劑DM中的至少一種。
[0013] 所述聚醚多元醇為聚醚二元醇或者聚醚三元醇，分子量在2000~5000之間。
[0014] 所述一種單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料，優(yōu)選由以下質(zhì)量份的原料組 成：二苯基甲烷二異氰酸酯20~25份，4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯1.5~2. 3份， 聚醚多元醇18~22份，羥乙基十二烷基醇6~8份，苯甲酸二丁酯2.4~3.6份，二月 桂酸二丁基錫1. 5~2. 5份，己內(nèi)酰胺1. 6~2. 2份，油酸三乙醇胺1. 2~1. 4份，聚乙烯 蠟1. 8~2. 4份，硫代二丙酸二月桂酯0. 8~1. 4份，三羥甲基丙烷2. 5~3. 5份，乙酸乙 酯12~16份，氨基硅油2. 6~3. 3份，填料1. 8~3. 2份，防老劑1. 4~1. 8份，促進(jìn)劑 1. 8 ~2. 6 份。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選由以下質(zhì)量份的原料組成：二苯基甲烷二異氰酸酯22份，4, 4' -二環(huán) 己基甲烷二異氰酸酯1.8份，聚醚多元醇20份，羥乙基十二烷基醇7份，苯甲酸二丁酯3 份，二月桂酸二丁基錫2份，己內(nèi)酰胺2份，油酸三乙醇胺1. 3份，聚乙烯蠟2. 1份，硫代二 丙酸二月桂酯1.1份，三羥甲基丙烷3份，乙酸乙酯14份，氨基硅油3份，填料2. 2份，防 老劑1.6份，促進(jìn)劑2. 2份。
[0016] 所述單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料的制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、羥乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反應(yīng)器中，攪拌，升溫至 100~110°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1*10-3,降溫至40~60°C備用； 2) 向步驟1)的反應(yīng)器中加入二苯基甲烷二異氰酸酯、己內(nèi)酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基錫，升溫至80~90°C，反應(yīng)1~3h后降溫至50~60°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應(yīng)器中，50~60°C條件下攪拌混合2~ 5h，降溫至室溫，得到單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0017] 步驟1)中優(yōu)選升溫至105°C。
[0018] 步驟2)中優(yōu)選升溫至85°C，反應(yīng)2h后降溫至55°C。
[0019] 步驟3)中優(yōu)選在55°C條件下攪拌混合4h。
[0020] 有益效果：本發(fā)明提供的單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料，配方中采用安 全無毒組分制備得到，使用時(shí)無需進(jìn)行化學(xué)計(jì)量，也無須加入交聯(lián)劑和擴(kuò)鏈劑等添加劑，只 用利用空氣或基材表面的水分即可固化產(chǎn)生交聯(lián)粘接作用，操作簡單，施工方便，鋪設(shè)的塑 膠跑道無毒無害，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB/ T 14833- 1993要求，耐水性能和耐熱空氣老化性 能優(yōu)良。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022] 聚醚二元醇N240和聚醚三元醇N330均為工業(yè)級(jí)，購自江蘇鐘山化工有限公司， 其他組分均可從商業(yè)途徑購買得到。
[0023] 實(shí)施例1 一種單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：二苯基甲烷 二異氰酸酯30份，4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯3份，聚醚三元醇25份，羥乙基十二烷 基醇10份，苯甲酸二丁酯4份，二月桂酸二丁基錫3份，己內(nèi)酰胺2. 5份，油酸三乙醇胺 1.6份，聚乙烯蠟2. 8份，硫代二丙酸二月桂酯1.6份，三羥甲基丙烷4. 5份，乙酸乙酯20 份，氨基硅油4份，填料氧化鋅4份，防老劑A 2. 5份，促進(jìn)劑DM 3. 0份。
[0024] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、羥乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反應(yīng)器中，攪拌，升溫至 105°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1*10 3,降溫至50°C備用； 2) 向步驟1)的反應(yīng)器中加入二苯基甲烷二異氰酸酯、己內(nèi)酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基錫，升溫至85°C，反應(yīng)2h后降溫至55°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應(yīng)器中，55°C條件下攪拌混合4h，降溫至 室溫（25°C)，得到單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0025] 實(shí)施例2 一種單組份濕氣固化型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：二苯基甲烷 二異氰酸酯15份，4, 4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯1份，聚醚三元醇15份，羥乙基十二烷 基醇5份，苯甲酸二丁酯2份，二月桂酸二丁基錫1份，己內(nèi)酰胺1份，油酸三乙醇胺0.8 份，聚乙烯蠟1.5份，硫代二丙酸二月桂酯0.5份，三羥甲基丙烷1.5份，乙酸乙酯10份， 氨基硅油2份，填料氧化鋅1份，防老劑A 0.5份，促進(jìn)劑M 1.5份。
[0026] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、羥乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反應(yīng)器中，攪拌，升溫至 105°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1*10 3,降溫至50°C備用； 2) 向步驟1)的反應(yīng)器中加入二苯基甲烷二異氰酸酯、己內(nèi)酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基錫，升溫至85°C，反應(yīng)2h后降溫至55°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)