本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種雙組分水性聚氨酯粘合劑及鋪設(shè)體育場的施工方法。
背景技術(shù)：
目前體育場地鋪裝材料主要以溶劑型聚氨酯膠粘劑和溶劑型雙組份聚氨酯塑膠為主，所用有機溶劑易燃、易爆、易揮發(fā)、氣味大，使用時造成空氣污染，帶來公害問題。同時現(xiàn)有的雙組份聚氨酯鋪裝材料中普遍含有TDI、MOCA、DOP、DBP及鉛、汞、錫類催化劑等有毒有害物質(zhì)，嚴(yán)重傷害了施工人員和使用人員的身體健康。
隨著人們環(huán)境意識的增強，傳統(tǒng)溶劑型涂料中的揮發(fā)性有機物(VOC)排放受到限制，以水替代有機溶劑作為分散介質(zhì)的水性聚氨酯以其特有的高強度、耐磨損、使用安全、無毒、不燃、無環(huán)境污染等性能可替代傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯粘合劑和塑膠，廣泛用于各種塑膠跑道和球場鋪裝中。但是目前所用的單組份聚氨酯粘合劑存在耐水性差，粘度低、初粘性不好，價格高等缺點，雙組份聚氨酯雖能解決單組份聚氨酯耐水性問題，但是具有所制作的產(chǎn)品硬度大，柔韌性差等問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雙組分水性聚氨酯粘合劑及鋪設(shè)體育場的施工方法。所述雙組分水性聚氨酯粘合劑的原料配方更為合理、性能優(yōu)良且節(jié)能環(huán)保。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，包括組分A、組分B和重量份數(shù)為70-140去離子水，所述組分A包括如下重量份數(shù)的組分：可水分散型異氰酸酯6-20；所述組分B包括如下重量份數(shù)的組分：水性羥基丙烯酸分散體40-60、柔性增塑助劑5-8、非離子型表面活性劑0.2-0.5、消泡劑0.02-0.06、顏料1-3、抗氧劑1-2。
優(yōu)選地，所述柔性增塑助劑為重量份數(shù)比為2:1:1的5-去甲氧基松脂酚、羧基丁苯膠乳和丁腈膠乳的混合物。
優(yōu)選地，所述水性羥基丙烯酸分散體是由質(zhì)量份數(shù)比為2:2:1:5的甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯和N-羥甲基丙烯酰胺經(jīng)制備得到的；所述制備工藝如下：取甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯、N-羥甲基丙烯酰胺的混合物和0.1-0.3質(zhì)量份的氧化苯甲?？焖贁嚢?0min后混合均勻，制得單體溶液；在四口燒瓶中加入碳酸氫鈉、去離子水和1/3的單體溶液，加入適量過硫酸鉀水溶液，N2保護下，升溫至70-80℃攪拌20-30min，然后2-2.5h內(nèi)緩慢滴加剩余單體溶液，80℃反應(yīng)2-3h，降至室溫后調(diào)節(jié)PH值至7，出料即得所述水性羥基丙烯酸分散體。
本發(fā)明所述的雙組分水性聚氨酯粘合劑，原料配方合理，性能優(yōu)良，是一種環(huán)保型體育場鋪裝用粘合劑，通過添加柔性增塑助劑使得所制造的產(chǎn)品韌性高，回彈性好，物理性能優(yōu)異。
優(yōu)選地，所述可水分散型異氰酸酯為以HDI、PAPI為基礎(chǔ)的脂肪族多異氰酸酯或以MDI為基礎(chǔ)的芳香族多異氰酸酯，優(yōu)選為：二苯基甲烷二異氰酸酯、多亞甲基多苯基多異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯。
進一步，所述雙組分水性聚氨酯粘合劑的組分B中還包括2-15份 的負(fù)離子添加劑，所述負(fù)離子添加劑選自齊冰石、電氣石、神州奇石、麥飯石或桂陽石中的一種或幾種，優(yōu)選地所述負(fù)離子添加劑為重量份數(shù)比為3:5的電氣石微粉和麥飯石微粉的混合物。
本發(fā)明所提供的雙組分水性聚氨酯粘合劑中添加的負(fù)氧離子添加劑，在塑膠跑道成型后，空氣中的水分子可以通過高分子膜的空隙與涂料中的負(fù)離子添加劑碰撞，在負(fù)離子粉體顆粒電極附近的強電場作用下電離成氫氧根離子和氫離子。氫氧根離子進入空氣，吸引空氣中水分子，形成水合羥基離子，即為空氣負(fù)離子，從而增加空氣中負(fù)離子的濃度，達(dá)到改善環(huán)境的目的。負(fù)離子添加劑持續(xù)釋放的H3O2-負(fù)離子能夠中和包覆在游離出的帶有正電荷的甲醛、氨、苯類等有害氣體顆粒的周圍，使其形成大粒子團并沉降下來，不漂浮在空氣中，對人體健康不再構(gòu)成危害；另一方面，上述負(fù)離子添加劑產(chǎn)生負(fù)離子的同時大大提高所述水性粘合劑的粘性，具有意想不到的效果。
進一步地，所述雙組分水性聚氨酯粘合劑的組分B中還包括1-2份的紫外線吸收劑，所述紫外線吸收劑選自水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類及受阻胺類的多種復(fù)配，優(yōu)選地，所述紫外線吸收劑為重量份數(shù)比為7:1:4的2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶和3-羥基-膽甾烷-2，5-二烯-4-酮的混合物。
上述紫外線吸收劑的添加，極大程度的提高了產(chǎn)品的光穩(wěn)定性，增加體育場的耐候性，削弱太陽光對跑道顏色、粘合劑及填料的老化作用，并改善粘合劑的力學(xué)性能。
優(yōu)選地，所述顏料為氧化鐵紅分散液，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑，優(yōu)選為沒食子酸乙酯或沒食子酸丙酯。
優(yōu)選地，所述非離子型表面活性劑選自壬基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酰二乙醇胺、椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯、月桂酸聚氧乙烯(400)酯、聚乙二醇(400)雙油酸酯、或聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述消泡劑選自炔二醇、甘油三羥基聚醚、苯乙醇油酸酯、二甲基硅油或山梨糖醇單硬脂酸酯中的一種或幾種。
另一方面，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述雙組分水性聚氨酯粘合劑鋪設(shè)體育場的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步驟：
1)彈性層的攤鋪，將配方量的組分B、去離子水和組分B原料總重量0.15-0.3倍的填料加入到反應(yīng)器中，高速攪拌至混合均勻，然后加入配方量的組分A繼續(xù)攪拌均勻，然后加入粘合劑原料總重量3-6倍的填料攪拌均勻，得到彈性層攤鋪料，將所述彈性層攤鋪料攤鋪成9mm的彈性層；
2)填充層的攤鋪，待彈性層完全干燥固化后，取重量份數(shù)為0.1-0.3倍的步驟1)所得的彈性層攤鋪料對所述彈性層進行填充和刮涂，得到所述填充層；
3)防滑層的攤鋪，取0.2-0.3倍重量份的步驟1)所得的彈性層攤鋪料，按照1:1比例加入填料高速攪拌混合均勻，然后用噴涂機噴涂于完全干燥固化的填充層上，形成表面防滑層。
優(yōu)選地，所述填料選自三元乙丙橡膠粉末、天然橡膠粉末或丁晴橡膠粉末中的一種或幾種。
本發(fā)明所提供的雙組分水性聚氨酯粘合劑，原料配方合理，性能 優(yōu)良，是一種環(huán)保型體育場鋪裝用粘合劑，通過添加柔性增塑助劑使得所制造的產(chǎn)品初粘性好，韌性高，回彈性好，物理性能優(yōu)異，同時添加的負(fù)氧離子添加劑，在塑膠跑道成型后，增加空氣中負(fù)離子的濃度，中和包覆在游離出的帶有正電荷的甲醛、氨、苯類等有害氣體顆粒的周圍，使其形成大粒子團并沉降下來，不漂浮在空氣中，達(dá)到改善環(huán)境、有益身體健康的目的；同時大大提高所述水性粘合劑的粘性，具有意想不到的效果；紫外線吸收劑的添加，不妨礙粘合劑自身粘合性能同時，極大程度的提高了產(chǎn)品的光穩(wěn)定性，增加體育場的耐候性，并改善粘合劑的力學(xué)性能。另一方面，本發(fā)明提供的鋪設(shè)體育場的施工方法，得到的體育場性能較佳，穩(wěn)定性較好。
具體實施方式
實施例1
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 6
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 40
羧基丁苯膠乳 2
丁腈膠乳 3
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羥基聚醚 0.02
氧化鐵紅 1
沒食子酸乙酯 1
去離子水 70。
實施例2
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和 去離子水組成，原料的重量份數(shù)如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯6
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 40
5-去甲氧基松脂酚 2.5
羧基丁苯膠乳 1.25
丁腈膠乳 1.25
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羥基聚醚 0.02
氧化鐵紅 1
沒食子酸乙酯 1
去離子水 70。
實施例3
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 20
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯膠乳 2
丁腈膠乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化鐵紅 3
沒食子酸丙酯 2
電氣石微粉 5.625
麥飯石微粉 9.375
去離子水 140。
其中，水性羥基丙烯酸分散體為由N-羥甲基丙烯酰胺修飾的具有核殼結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羥基酯的共聚物乳液；甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯、N-羥甲基丙烯酰胺的質(zhì)量份數(shù)比為2:2:1:5；
所述制備具體工藝如下：將甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯、N-羥甲基丙烯酰胺的混合物和0.3質(zhì)量份的氧化苯甲?？焖贁嚢?0min后混合均勻，制得單體溶液；在四口燒瓶中加入碳酸氫鈉、去離子水和1/3的單體溶液，加入適量過硫酸鉀水溶液，N2保護下，升溫至70-80℃攪拌20-30min，然后2-2.5h內(nèi)緩慢滴加剩余單體溶液，80℃反應(yīng)2-3h，降至室溫后調(diào)節(jié)PH值至7，出料即得所述水性羥基丙烯酸分散體。
實施例4
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)比如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 6
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 40
5-去甲氧基松脂酚 2.5
羧基丁苯膠乳 1.25
丁腈膠乳 1.25
聚乙二醇(400)雙油酸酯 0.2
山梨糖醇單硬脂酸酯 0.02
氧化鐵紅 1
受阻酚類抗氧劑 1
電氣石微粉 0.75
麥飯石微粉 1.25
2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 0.583
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.083
3-羥基-膽甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.334
去離子水 70。
其中，水性羥基丙烯酸分散體為由N-羥甲基丙烯酰胺修飾的具有核殼結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羥基酯的共聚物乳液；可水分散型異氰酸酯為以HDI或PAPI為基礎(chǔ)的脂肪族多異氰酸酯；顏料為氧化鐵紅分散液。
所述制備具體工藝如下：取質(zhì)量份數(shù)比2:2:1:5為甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯、N-羥甲基丙烯酰胺的混合物和0.1質(zhì)量份的氧化苯甲?？焖贁嚢?0min后混合均勻，制得單體溶液；在四口燒瓶中加入碳酸氫鈉、去離子水和1/3的單體溶液，加入適量過硫酸鉀水溶液，N2保護下，升溫至70-80℃攪拌20-30min，然后2-2.5h內(nèi)緩慢滴加剩余單體溶液，80℃反應(yīng)2-3h，降至室溫后調(diào)節(jié)PH值至7，出料即得所述水性羥基丙烯酸分散體。
實施例5
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)比如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 20
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯膠乳 2
丁腈膠乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化鐵紅 3
沒食子酸丙酯 2
電氣石微粉 5.625
麥飯石微粉 9.375
2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 1.166
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.166
3-羥基-膽甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.668
去離子水 140。
其中，水性羥基丙烯酸分散體為由N-羥甲基丙烯酰胺修飾的具有核殼結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羥基酯的共聚物乳液；可水分散型異氰酸酯為以MDI為基礎(chǔ)的芳香族多異氰酸酯；顏料為氧化鐵紅分散液；抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。
所述制備具體工藝如下：取質(zhì)量份數(shù)比2:2:1:5為甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羥基酯、N-羥甲基丙烯酰胺的混合物和0.1質(zhì)量份的氧化苯甲?？焖贁嚢?0min后混合均勻，制得單體溶液；在四口燒瓶中加入碳酸氫鈉、去離子水和1/3的單體溶液，加入適量過硫酸鉀水溶液，N2保護下，升溫至70-80℃攪拌20-30min，然后2-2.5h內(nèi)緩慢滴加剩余單體溶液，80℃反應(yīng)2-3h，降至室溫后調(diào)節(jié)PH值至7，出料即得所述水性羥基丙烯酸分散體。
實施例6
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)比如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 12
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 52
乳化松香 6
丁苯膠乳 1
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.3
二甲基硅油 0.04
氧化鐵紅 2
沒食子酸乙酯 1.54
電氣石微粉 3
麥飯石微粉 5
鄰羥基苯甲酸苯酯 1.05
2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮 0.87
去離子水 120。
實施例7鋪設(shè)體育場的施工方法
用料：實施例1所述的雙組分水性聚氨酯粘合劑和填料；
施工方法：
1)彈性層的攤鋪，將配方量的組分B、去離子水和組分B原料總重量0.15倍的紅色三元乙丙橡膠粉末加入到反應(yīng)器中，高速攪拌至混合均勻，然后加入配方量的組分A繼續(xù)攪拌均勻，然后加入粘合劑原料總重量3倍的紅色三元乙丙橡膠粉末攪拌均勻，得到彈性層攤鋪料，將所述彈性層攤鋪料攤鋪成9mm的彈性層；
2)填充層的攤鋪，待彈性層完全干燥固化后，取重量份數(shù)為0.1倍的步驟1)所得的彈性層攤鋪料對所述彈性層進行填充和刮涂，得到所述填充層；
3)防滑層的攤鋪，取0.2倍重量份的步驟1)所得的彈性層攤鋪料，按照1:1比例加入紅色三元乙丙橡膠粉末高速攪拌混合均勻，然后用噴涂機噴涂于完全干燥固化的填充層上，形成表面防滑層。
實施例8鋪設(shè)體育場的施工方法
用料：實施例2所述的雙組分水性聚氨酯粘合劑和填料；
施工方法：
1)彈性層的攤鋪，將配方量的組分B、去離子水和組分B原料總重量0.3倍的天然橡膠粉末加入到反應(yīng)器中，高速攪拌至混合均勻，然后加入配方量的組分A繼續(xù)攪拌均勻，然后加入粘合劑原料總重量6倍的天然橡膠粉末攪拌均勻，得到彈性層攤鋪料，將所述彈性層攤鋪料攤鋪成9mm的彈性層；
2)填充層的攤鋪，待彈性層完全干燥固化后，取重量份數(shù)為0.3倍的步驟1)所得的彈性層攤鋪料對所述彈性層進行填充和刮涂，得到所述填充層；
3)防滑層的攤鋪，取0.3倍重量份的步驟1)所得的彈性層攤鋪料，按照1:1比例加入天然橡膠粉末高速攪拌混合均勻，然后用噴涂機噴涂于完全干燥固化的填充層上，形成表面防滑層。
實施例9鋪設(shè)體育場的施工方法
用料：實施例5所述的雙組分水性聚氨酯粘合劑和填料；
施工方法：
1)彈性層的攤鋪，將配方量的組分B、去離子水和組分B原料總重量0.2倍的丁晴橡膠粉末加入到反應(yīng)器中，高速攪拌至混合均勻，然后加入配方量的組分A繼續(xù)攪拌均勻，然后加入粘合劑原料總重量4倍的丁晴橡膠粉末攪拌均勻，得到彈性層攤鋪料，將所述彈性層攤鋪料攤鋪成9mm的彈性層；
2)填充層的攤鋪，待彈性層完全干燥固化后，取重量份數(shù)為0.2倍的步驟1)所得的彈性層攤鋪料對所述彈性層進行填充和刮涂，得到所述填充層；
3)防滑層的攤鋪，取0.25倍重量份的步驟1)所得的彈性層攤鋪料，按照1:1比例加入丁晴橡膠粉末高速攪拌混合均勻，然后用噴 涂機噴涂于完全干燥固化的填充層上，形成表面防滑層。
對照實施例1
一種雙組分水性聚氨酯粘合劑，該粘合劑由組分A、組分B和去離子水組成，原料的重量份數(shù)比如下：
組分A：可水分散型異氰酸酯 6
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 40
5-去甲氧基松脂酚 3
羧基丁苯膠乳 0.5
丁腈膠乳 1.5
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羥基聚醚 0.02
氧化鐵紅 1
沒食子酸乙酯 1
去離子水 70。
對照實施例2鋪設(shè)體育場的施工方法
與實施例9的區(qū)別在于，所用的雙組份水性聚氨酯粘合劑組分B的成分及重量份數(shù)如下：
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯膠乳 2
丁腈膠乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化鐵紅 3
沒食子酸乙酯 2
電氣石微粉 5.625
麥飯石微粉 9.375
2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 0.667
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.667
3-羥基-膽甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.666
對照實施例3鋪設(shè)體育場的施工方法
與實施例9的區(qū)別在于，所用的雙組份水性聚氨酯粘合劑組分B的成分及重量份數(shù)如下：
組分B：水性羥基丙烯酸分散體 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯膠乳 2
丁腈膠乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化鐵紅 3
沒食子酸乙酯 2
電氣石微粉 5.625
麥飯石微粉 9.375
2-(2'-羥基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 1.166
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.834
試驗1粘合劑性能測試
取實施例1至實施例4、對照實施例1為對照組1，中國專利101701128為對照組2的水性粘合劑進行性能測試的對比，試驗結(jié)果見表1。
表1水性粘合劑性能測試結(jié)果
注：與對照1組和對照2組相比，Pa<0.01；與對照1組和實施例1組相比，Pb<0.05,；與實施例2組相比，Pc<0.01,Pd<0.05；。
由上述試驗結(jié)果可知，本發(fā)明所提供的雙組分水性聚氨酯粘合劑的旋轉(zhuǎn)粘度及膠膜拉伸強度、剝離強度和剪切強度等力學(xué)性能均優(yōu)于對照組，具有顯著差異；實施例2、實施例1和對照組1的區(qū)別僅在于增塑劑的成分和比例不同，實施例2中增塑劑的選擇大大提高了粘合劑的物理性能，使其具有更優(yōu)的韌性和強度；實施例3在實施例2的基礎(chǔ)上添加的負(fù)離子添加劑，改善環(huán)境和對人體的有益效果外，明顯提高其旋轉(zhuǎn)粘度，并對其他物理性能無不良影響；實施例4在實施例3的基礎(chǔ)上添加紫外線吸收劑，極大程度提高了粘合劑的各項力學(xué)性能，具有意想不到的效果。
試驗2應(yīng)用所述雙組分水性聚氨酯粘合劑所鋪設(shè)的體育場地性能測試
取實施例8、實施例9、對照實施例2作為對照組3、對照實施例3作為對照組4所得的體育場地與應(yīng)用通用水性聚氨酯粘合劑鋪設(shè)的 體育場地(對照組)進行性能測試的對比，分別檢測固化后當(dāng)天和戶外放置180天后的性能，試驗結(jié)果見表2。
表2體育場地性能測試結(jié)果
由上述試驗結(jié)果可知，應(yīng)用本發(fā)明所提供的雙組分水性聚氨酯粘合劑及體育場施工方法進行鋪設(shè)的體育場，各項性能指標(biāo)均高于國家標(biāo)準(zhǔn)，性能優(yōu)良；實施例9在實施例8的基礎(chǔ)上增加了紫外吸收劑，使得體育場環(huán)境耐性大大提高，其在戶外180天后性能指標(biāo)下降甚微，性能保持優(yōu)良；實施例9與對照組3的區(qū)別在于紫外吸收劑的原料配比差異，可看出實施例9的配比更為合理；實施例9與對照組4的區(qū)別在于紫外吸收劑的成分不同，與實施例8相比可看出對照組4所添加的紫外吸收劑不但沒有提高體育場的抗候性，卻對產(chǎn)品其他性能略有影響，不易添加。