專利名稱：環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材纟4~~體育場(chǎng)地面層噴涂鋪裝材料，尤其涉及一 種由納米蒙脫土/環(huán)保聚氨酯塑膠制備的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴 涂材料及其制備方法，屬于體育場(chǎng)地面層噴涂鋪裝材料的生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代體育場(chǎng)的田徑跑道比賽場(chǎng)地鋪裝的防滑面層材料的聚氨酯彈性體，已知的方法是先用甲苯二異氰酸酯(即TDI)和聚醚二元醇制成聚氨酯預(yù)聚體 (下稱A組份)；再將A組份與擴(kuò)鏈-交鏈劑聚醚多元醇X二元醇的丁二醇、二元氨(即M0CA, 3， 3' -二氯-4， 4' -二氨基二苯基甲垸)和填料(通稱B組份) 混合，再用催化劑作用聚合制成的聚氨酯彈性體作成面層膠，再撒上聚氨酯顆 ?；蛘呤荅PDM顆粒作防滑面層。這種傳統(tǒng)方法的缺陷是，面層顆粒粘接不牢靠， 有脫粒掉?，F(xiàn)象，造成場(chǎng)地的使用質(zhì)量下降和環(huán)境的污染。至今，我國各生產(chǎn) 廠家用作體育場(chǎng)地鋪裝材料的聚氨酯彈性體的配方，均沿用中國發(fā)明專利公開 號(hào)為CN1033639A所公開的TDI-M0CA體系。如《化學(xué)藥品消防與急救手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社于1966年第一次出版的 P262所指出的，甲苯二異二異氰酸酯屬化學(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 和致過敏作用；MOCA為致癌物質(zhì)。由此，國際田聯(lián)倡議不要使用這兩種化學(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)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種由千法納米無顆粒聚氨 酯彈性體制備的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料及其制備方法，本發(fā)明的材料使用納米環(huán)保型的MDI-DMTDA體系，無毒且粘接牢靠。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明中的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，由彈性體A組份 及B組份混合而成，其中，A組份與B組份的重量配比為1 : 3;所述A組份的組成及重量百分比為-二苯基甲烷二異氰酸酯34——46%聚醚二元醇54——66%所述B組份的組成及重量百分比為聚醚三元醇so-—30%聚醚二元醇io——20%干法蒙脫土3———5%3， 5-二甲硫基甲苯二胺3——-6%三羥甲基丙垸0. 4-——2%環(huán)氧樹脂15——25%二辛酯10——20%二氧化硅粉5———12%碳酸輕鈣20——30%有機(jī)膨潤土5———10%氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體1.5-——3.i金屬羧酸鹽2——-3%作為本發(fā)明的最佳方案，在上述各組成成份中，所述金屬羧酸鹽催化劑可 以為環(huán)烷酸鐵、環(huán)垸酸鋅、異鋅酸鐵或異鋅酸鋅。所述環(huán)氧樹脂是工業(yè)級(jí)的。所述二苯基甲垸二異氰酸酯是MDI3051，即4， 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯、2， 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯或它們的混合物。所述聚醚三元醇是丙三醇聚氧丙烯醚，其分子量為3000。所述聚醚二元醇是丙二醇聚氧丙烯醚，其分子量為400 ——2000。所述二氧化硅粉是氣相法生產(chǎn)的白碳黑粉。所述有機(jī)膨潤土是鈣基 或鈉基的無機(jī)粉，為防流變劑。所述碳酸輕鈣是無機(jī)填料。所述二辛酯是鄰苯 二甲酸二辛酯。所述氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體是顏料。本發(fā)明中的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料的制備方法，包括 如下步驟(1) A組份的制備先將聚醚二元醇加入到反應(yīng)釜中，在80——IO(TC下 攪拌，再抽真空脫水脫氣l——2小時(shí)，冷卻至4(TC——60°C，再加二苯基甲 烷二異氰酸酯，在70——9CTC下反應(yīng)2小時(shí)左右，冷卻至室溫備用；(2) B組份的制備將干法蒙脫土和聚醚三元醇、聚醚二元醇加入到反應(yīng) 釜中，在80——IO(TC下攪拌，再抽真空脫水脫氣l——2小時(shí)，再加3， 5-二 甲硫基甲苯二胺、三羥甲基丙垸、二氧化硅粉、環(huán)氧樹脂、二辛酯、有機(jī)膨潤 土、碳酸輕鈣、氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體、金屬羧酸鹽攪拌混合均勻， 用乳化剪切機(jī)剪切待用；(3) 將A組份與B組份按重量比1 :3的比例混合，攪拌聚合固化，即得 由干法納米無顆粒聚氨酯彈性體制備的體育場(chǎng)地面層鋪裝材料。本發(fā)明所用干法蒙脫土可從市場(chǎng)購得。干法蒙脫土的制備方法與濕法蒙脫 土的制備方法有所不同。干法生產(chǎn)過程無環(huán)境污染，有利于環(huán)保；濕法生產(chǎn)過 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)明所用干法蒙脫土是一種層狀硅酸鹽，其結(jié)構(gòu)片層約1納米。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，容易與浣基季銨鹽或其它有機(jī)陽離子進(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) 入被因烷基季銨鹽交換而擴(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)明的有益效果在于本發(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帶來的對(duì)人體的傷害及不安全隱患，是 典型環(huán)保型材料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述以下實(shí)施例均為用干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體制備的球類場(chǎng)地鋪裝材料。實(shí)施例h首先，制備A組份材料先將基于A組份總量的60%、其分子量為1000和 2000的聚醚二元醇加入到反應(yīng)釜中，在85士5'C下攪拌，抽真空脫水脫氣2小 時(shí)，冷卻至5(TC——60°C,再加入基于A組份總量的40%的4， 4， -二苯基甲 烷二異氰酸酯，在85士5。C下反應(yīng)2小時(shí)，冷卻至室溫備用；接下來進(jìn)行B組份材料的制備將基于B組份總量的3. 5%的千法蒙脫土和 基于B組份總量的20. 5%、其分子量為3000的丙三醇聚氧丙烯醚以及基于B組 份總量的10%、其分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反應(yīng)釜中攪拌混合， 在85土5。C下抽真空脫水脫氣2小時(shí)，再加入基于B組份總量的4%的3， 5-二 甲硫基甲苯二胺、基于B組份總量的0.69&的三羥甲基丙烷、基于B組份總量的 6%的二氧化硅粉(用氣相法生產(chǎn)而得)、基于B組份總量的15y。的環(huán)氧樹脂、基于B組份總量的10%的鄰苯二甲酸二辛酯、基于B組份總量的5%的鈣基有機(jī)膨 潤土、基于B組份總量的20. 99&的碳酸輕鈣、基于B組份總量的2. 5%的氧化鐵 紅(三氧化二鐵)、基于B組份總量的2%的環(huán)垸酸鐵攪拌混合均勻，用乳化剪 切機(jī)剪切3——5分鐘，包裝待用；最后，完成聚氨酯彈性體的制備將A組份與B組份按重量比1 : 3的比例 混合，并攪拌均勻，用專用工具噴涂到底膠上聚合固化，制備出無顆粒體育場(chǎng) 地面層鋪裝材料用的干法納米環(huán)保型聚氨酯彈性體。在采用與實(shí)施例1相同方法的基礎(chǔ)上，將制備A組份材料和B組份材料的 各原料分別占A組份總量和B組份總量的重量百分比改為以下數(shù)值即可(1) A 組份材料中分子量為1000和2000的聚醚二元醇54%; 4， 4' -二苯基甲垸 二異氰酸酯46%。 (2)干法蒙脫土 3%;分子量為3000的丙三醇聚氧丙烯 醚22%;分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚10%; 3, 5-二甲硫基甲苯二胺 3%;三羥甲基丙烷0.4%;用氣相法生產(chǎn)而得的二氧化硅粉7%;環(huán)氧樹脂 15%;鄰苯二甲酸二辛酯10%;鈣基有機(jī)膨潤土 5%;碳酸輕l^: 20. 9%;氧化 鐵紅(三氧化二鐵)1.5%;環(huán)烷酸鐵2.2%。實(shí)施例3:在采用與實(shí)施例1相同方法的基礎(chǔ)上，將制備A組份材料和B組份材料的 各原料分別占A組份總量和B組份總量的重量百分比改為以下數(shù)值即可(1) A組份材料中分子量為1000和2000的聚醚二元醇66%; 4， 4， -二苯基甲烷 二異氰酸酯34%。 (2)干法蒙脫土 5%;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10%; 3， 5-二甲硫基甲苯二胺 3%;三羥甲基丙烷1.2%;用氣相法生產(chǎn)而得的二氧化硅粉5%;環(huán)氧樹脂15%;鄰苯二甲酸二辛酯11%;鈣基有機(jī)膨潤土 5.6%;碳酸輕鈣20%;氧化 鐵紅(三氧化二鐵)2%;環(huán)烷酸鐵2.2%。通過上述各實(shí)施例的原料和方法制備的聚氨酯彈性體均為納米環(huán)保型的MDI-DMTDA體系的體育場(chǎng)地面層鋪裝材料，只是在柔軟度方面略有差異，均有 無毒且粘接牢靠的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)使用TDI-M0CA體系材料帶來的對(duì)人體的傷 害及不安全隱患。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特征在于由彈性體A組份及B組份混合而成，其中，A組份與B組份的重量配比為1∶3；所述A組份的組成及重量百分比為二苯基甲烷二異氰酸酯 34——46％聚醚二元醇 54——66％所述B組份的組成及重量百分比為聚醚三元醇 20——30％聚醚二元醇 10——20％干法蒙脫土 3——5％3，5-二甲硫基甲苯二胺3——6％三羥甲基丙烷 0.4——2％環(huán)氧樹脂 15——25％二辛酯 10——20％二氧化硅粉 5——12％碳酸輕鈣 20——30％有機(jī)膨潤土 5——10％氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體1.5——3.0％金屬羧酸鹽 2——3％
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體育場(chǎng)地防滑面層無顆粒噴涂鋪裝材料，其特征在 于所述金屬羧酸鹽催化劑可以為環(huán)垸酸鐵、環(huán)烷酸鋅、異鋅酸鐵或異鋅 酸鋅。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特征在于所述二苯基甲烷二異氰酸酯是4， 4' -二苯基甲垸二異氰酸酯、2， 4' -二苯基甲烷二異氰酸酯或它們的混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特征在于所述聚醚三元醇是丙三醇聚氧丙烯醚。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特征在于所述聚醚二元醇是丙二醇聚氧丙烯醚。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特 征在于所述二氧化硅粉是氣相法生產(chǎn)的白碳黑粉。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特 征在于所述有機(jī)膨潤土是鈣基或鈉基的無機(jī)粉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，其特 征在于所述二辛酯是鄰苯二甲酸二辛酯。
9、 一種如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料的 制備方法，其特征在于包括如下步驟(1) A組份的制備先將聚醚二元醇加入到反應(yīng)釜中，在80——100'C下攪拌，再抽真空脫水脫氣1——2小時(shí)，冷卻至4(TC——60°C，再加二 苯基甲垸二異氰酸酯，在70——9CTC下反應(yīng)2小時(shí)左右，冷卻至室溫(2) B組份的制備將干法蒙脫土和聚醚三元醇、聚醚二元醇加入到反應(yīng) 釜中，在80"^100。C下攪拌，再抽真空脫水脫氣l——2小時(shí)，再加 3， 5-二甲硫基甲苯二胺、三羥甲基丙烷、二氧化硅粉、環(huán)氧樹脂、二 辛酯、有機(jī)膨潤土、碳酸輕鈣、氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體、金 屬羧酸鹽攪拌混合均勻，用乳化剪切機(jī)剪切待用；(3) 將A組份與B組份按重量比1 : 3的比例混合，攪拌聚合固化，即得由 干法納米無顆粒聚氨酯彈性體制備的體育場(chǎng)地面層鋪裝材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型聚氨酯體育場(chǎng)地面層無顆粒噴涂材料，由彈性體A組份及B組份混合而成，其中，A組份與B組份的重量配比為1∶3；所述A組份由二苯基甲烷二異氰酸酯、聚醚二元醇按一定比例混合而得；所述B組份由聚醚三元醇、聚醚二元醇、干法蒙脫土、3，5-二甲硫基甲苯二胺、三羥甲基丙烷、環(huán)氧樹脂、二辛酯、二氧化硅粉、碳酸輕鈣、有機(jī)膨潤土、氧化鐵紅或檸檬黃-酞菁綠混合體、金屬羧酸鹽按一定比例混合而得。本發(fā)明還公開了一種上述材料的制備方法，先分別在特定條件下制備A組份和B組份，再將A組份和B組份混合攪拌即得本發(fā)明材料。由于本發(fā)明材料不含TDI和MOCA，所以無毒，無安全隱患，是環(huán)保型材料。
文檔編號(hào)C09D175/08GK101245223SQ200810044990
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者濤 黃 申請(qǐng)人:四川奧海體育工程有限公司