專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。特別涉及環(huán)保型聚氨酯彈性體/納米復(fù)合材料及其制備方法，主要用于體育場(chǎng)地的鋪設(shè)。
該配方體系存在的幾個(gè)主要問(wèn)題是1)、因產(chǎn)品的主要機(jī)械力學(xué)性能、如斷裂伸長(zhǎng)率僅為105％，不能適應(yīng)體育場(chǎng)地因地凍、水浸等發(fā)生基礎(chǔ)斷裂、隆起、塌陷等形變所產(chǎn)生的應(yīng)力，造成聚氨酯鋪設(shè)材料的斷裂；2)、產(chǎn)品的阻燃性能較低，實(shí)際上，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品的阻燃性能都沒(méi)有達(dá)到阻燃一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；3)、為了防老化、防霉，加入了多種價(jià)格昂貴的抗紫外線劑、抗氧化劑及防霉劑，大大提高了成本，但加入量又遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)際需要量，效果并不理想。4)、配方中使用的TDI(甲苯二異氰酸酯)，其蒸氣壓達(dá)到10.9Pa(30℃)，對(duì)生產(chǎn)工人的眼和呼吸道等有強(qiáng)烈的刺激性和致過(guò)敏作用；而擴(kuò)鏈交聯(lián)劑MOCA(3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷)屬鹵代芳胺，是化學(xué)工業(yè)中忌用的致癌原料。因此，為了解決以上問(wèn)題，提高聚氨酯鋪設(shè)材料的機(jī)械力學(xué)性能、阻燃性能及防老化、防霉變性能；同時(shí)，按照國(guó)際田聯(lián)倡導(dǎo)的使用非TDI-MOCA體系的原料來(lái)生產(chǎn)性能優(yōu)良的體育場(chǎng)地用聚氨酯彈性體等，就有必要考慮對(duì)聚氨酯彈性體的合成從新進(jìn)行分子設(shè)計(jì)及配方調(diào)整以及應(yīng)用新技術(shù)來(lái)獲得性能更加優(yōu)異的體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料。
首先，本發(fā)明的發(fā)明人試圖應(yīng)用納米材料新技術(shù)來(lái)增強(qiáng)聚氨酯彈性體的力學(xué)性能。曾經(jīng)試驗(yàn)使用過(guò)通常的超細(xì)粒狀納米材料如二氧化硅、二氧化鈦等。但與合成聚氨酯彈性體的高分子單體混合時(shí)，由于納米分子間的強(qiáng)大的范德瓦爾斯力的作用發(fā)生“團(tuán)聚現(xiàn)象”，尤其是無(wú)機(jī)納米材料在有機(jī)相中，更為突出。無(wú)法表現(xiàn)出納米分子的小尺寸效應(yīng)等，也就無(wú)法達(dá)到對(duì)原聚氨酯彈性體力學(xué)性能的增強(qiáng)作用，即使事先用有機(jī)分子將超細(xì)粒狀納米材料如二氧化硅等予以“包覆”，效果也甚微，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性增強(qiáng)現(xiàn)象。
經(jīng)分析試驗(yàn)，本發(fā)明選用了無(wú)機(jī)層狀納米材料如硅鋁酸鹽的蒙脫土或鎂鋁酸鹽的水滑石，進(jìn)行有效的有機(jī)化處理后，可避免納米材料的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而可表現(xiàn)納米材料的諸多效應(yīng)，達(dá)到增強(qiáng)聚氨酯彈性體力學(xué)性能的效果。蒙脫土(MMT)帶有鹼性特征，其基本結(jié)構(gòu)單元為天然的納米硅酸鹽片層，每一層由兩個(gè)硅氧四面體中含一個(gè)鋁氧八面體構(gòu)成，層間距尺寸約1納米，長(zhǎng)寬約100納米，片層上的剩余負(fù)電荷由位于層間的陽(yáng)離子如Na+、Ca++等陽(yáng)離子平衡。這樣可用有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)生成有機(jī)化蒙脫土(OMMT)。而水滑石(LDHs)帶有酸性特征，由鎂氧八面體共用棱形成單片層，層間距尺寸約為20～60納米，位于層上的鎂離子(Mg++)可在一定范圍內(nèi)被AL離子(Al+++)同晶取代使得層板帶有正電荷，層板間有可交換的陰離子與層板上的正電荷平衡。因此，可用有機(jī)陰離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)生成有機(jī)化水滑石(OLDHs)。
本發(fā)明充分利用對(duì)這種無(wú)機(jī)層狀納米材料的插層復(fù)合技術(shù)，用不同的客體插入不同層狀納米材料后，可組裝具有不同性能的有機(jī)化層狀納米材料。它們與組成聚氨酯的有機(jī)分子單體溶合后，再進(jìn)行高分子聚合反應(yīng)，獲得了增強(qiáng)聚氨酯彈性體。用這種技術(shù)制備的聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料鋪設(shè)的體育場(chǎng)地具有更高的機(jī)械力學(xué)性能以及阻燃、防霉效果。
有機(jī)分子對(duì)層狀結(jié)構(gòu)納米材料進(jìn)行插層后，一般有機(jī)分子對(duì)主體板層具有一定程度的纏繞作用，這種作用實(shí)質(zhì)上是對(duì)無(wú)機(jī)層狀材料的有機(jī)化，而有機(jī)化的程度和效應(yīng)可隨客體種類(lèi)數(shù)量而定，因此應(yīng)用不同層狀納米材料，選擇不同的插層客體可獲得理想的界面效應(yīng)，而后者的增強(qiáng)是高分子材料力學(xué)性能提高的關(guān)鍵。層狀納米材料具有對(duì)小分子化合物遷移的阻隔能力，如本發(fā)明所涉及的聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料所用增塑劑的分子遷移可避免。(即防止上述材料的“滲油”現(xiàn)象)。由于聚氨酯彈性體與層狀納米材料的良好結(jié)合，通過(guò)層狀納米的平面取向，使之聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性、阻隔性，因而具有阻燃自熄滅性。這種高分子與層狀納米的復(fù)合材料的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)多種微生物和菌類(lèi)生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，具有防霉功能。
另外，聚氨酯聚合反應(yīng)過(guò)程中，介質(zhì)的酸堿性對(duì)反應(yīng)速度影響較大，尤其在不同氣候下用于不同體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地鋪設(shè)，更要選擇不同酸堿性層狀納米材料，如有機(jī)化蒙脫土顯弱堿性，可加速反應(yīng)速度。相反，有機(jī)化水滑石呈弱酸性，可降低反應(yīng)速度。同理，作為聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料中的填充料的酸堿性也會(huì)對(duì)聚合反應(yīng)速度有影響。尤其是在有層狀納米材料的聚合反應(yīng)體系中體系粘度已經(jīng)增稠的條件下，不希望太快的反應(yīng)速度(尤其是在夏季施工地表溫度較高時(shí))更不希望用弱堿性的滑石粉，故而選用弱酸性的陶土。而且后者對(duì)聚氨酯彈性/層狀納米復(fù)合材料的補(bǔ)強(qiáng)較果也強(qiáng)于前者。
其次，本發(fā)明用MDI-50及非鹵代二胺來(lái)代替TDI、MOCA。MDI-50，是二氰酸酯基二苯甲烷的4，4′體和2，4′體的混合物，室溫下為液體，蒸氣壓僅為T(mén)DI的萬(wàn)分之一，已不構(gòu)成對(duì)人體的危害。而非鹵代芳二胺-間苯二胺無(wú)任何腐蝕性，可認(rèn)為是一種性能優(yōu)良的無(wú)環(huán)保危害的高分子復(fù)合材料。
本發(fā)明第一方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料是，在由予聚體(A組分)的MDI-50(二氰酸酯基二苯基甲烷4，4′體，2，4′體混合物)與二羥基聚氧化丙烯醚反應(yīng)物，和擴(kuò)鏈交聯(lián)劑(B組分)的間苯二胺、多羥基聚氧化丙烯醚溶合物以及催化劑組成的體系中，加入了有機(jī)化蒙脫土(OMMT)或有機(jī)化水滑石(OLDHs)層狀納米材料。
本發(fā)明第二方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料是在上述第一方案中，其具體組成為A組分組成(重量百分比)二氰酸酯基二苯基甲烷的4，4′體和2，4′體的混合物 30-50％二羥基聚氧化丙烯醚 40-55％氯化石蠟 8-15％B組分組成(重量百分比)有機(jī)化層狀納米材料 2-6％間苯二胺 1.5-3％三羥基聚氧化丙烯醚 20-30％二羥基聚氧化丙烯醚 3-8％顏料 3-5％陶土 25-40％氯化石蠟 25-38％其中，A組份和B組分的重量比為1∶3。催化劑的用量是A組分和B組分重量和的0.10-0.50％。
本發(fā)明第三方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料是在上述第二方案中，加入該復(fù)合材料體系的20～30重量％的黑橡膠粒(田徑跑道用)。
本發(fā)明第四方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法是，包括以下步驟1)、預(yù)先制備有機(jī)化層狀納米材料(有機(jī)化蒙脫土(OMMT)或有機(jī)化水滑石(OLDHs))，2)、制備A組分，將二羥基聚氧化丙烯醚及氯化石臘計(jì)量稱(chēng)重加入到反應(yīng)釜中，在80-85℃溫度下，均勻攪拌抽真空至0.002MPa脫水2-2.5小時(shí)后，充氮恢復(fù)常壓，冷卻至40-45℃。常壓下加入計(jì)量的MDI-50，在干燥N2氣保護(hù)下，于80-85℃溫度下反應(yīng)2.5小時(shí)，冷卻至50℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下裝桶密封備用。
3)、制備B組分，將計(jì)量的有機(jī)化層狀納米材料與三羥基聚氧化丙烯醚、二羥基聚氧化丙烯醚，在反應(yīng)釜中攪拌均勻、于80-90℃溫度下，抽真空至0.002MPa脫水2-3小時(shí)。在另一攪拌釜中，將顏料及增塑劑混拌并經(jīng)膠體磨研磨成色漿，再將擴(kuò)鏈劑間苯二胺，填充料陶土與色漿一并混拌、經(jīng)膠體磨研磨后，用齒輪泵打入反應(yīng)釜中于80-90℃溫度下，與有機(jī)化層狀納米材料及羥基聚氧化丙烯醚溶合物攪拌均勻，真空脫水2-3小時(shí)后，冷卻至50℃，在常壓下裝桶密封備用，4)、在體育場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，將如上所述的裝桶密封備用的A組分，B組分按重量比為1∶3計(jì)量稱(chēng)重，攪拌均勻，加入計(jì)算量的催化劑(A組分，B組分的重量和的0.10～0.50重量％)迅速攪拌均勻，立即攤鋪在事先已做好的、平坦的基礎(chǔ)上，在15-35℃條件下，約30-60分內(nèi)凝膠，24小時(shí)內(nèi)固化，14日完全熟化后可投入使用，并測(cè)其各種力學(xué)性能等。
本發(fā)明第五方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法是在本發(fā)明的第四方案中，制備有機(jī)化蒙脫土(OMMT)的方法是，在800ml 80℃的水中加入5g已內(nèi)酰胺和4ml濃硫酸，充分水解，再緩慢注入到含有20g鈉-蒙脫土(陰離子交換容量＝90-100mmol/100g，粒徑40-70μm)的水溶液中，將這種混合液在80℃猛烈攪拌3小時(shí)后，冷卻，離心過(guò)濾，水洗至無(wú)SO4＝(用BaCl2溶液檢測(cè)無(wú)白色沉淀)，室溫干燥，再真空干燥至恒重，并研碎成約為50-90μm的粉末。鈉蒙脫土用WAXD儀測(cè)層間距為1nm。經(jīng)過(guò)離子交換法有機(jī)化的蒙脫土層間距測(cè)為1.9nm。
本發(fā)明第六方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法是在本發(fā)明的第四方案中，制備有機(jī)化水滑石(OLDHs)的方法是，在800ml 80℃的水中，加入水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)20g，在攪拌下逐滴加入十二烷基苯磺酸約12g，一直到溶液未見(jiàn)CO2氣泡逸出，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后，離心過(guò)濾，水洗至pH6。真空干燥后研為粉末。水滑石層間距為0.79nm，用離子交換法有機(jī)化后用WAXD儀測(cè)試層間距為1.56nm。
本發(fā)明第七方案的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法是在本發(fā)明的第四方案中，在第4)階段現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)時(shí)加入該復(fù)合材料體系的20～30重量％的黑橡膠粒(田徑跑道用)。
以上各方案中，催化劑使用環(huán)烷酸鋅汽油溶液。
以上所使用的原料的規(guī)格為二氰酸酯二苯甲烷4，4′體及2，4′體的混合物(MDI-50)，它的4，4′體及2，4′體的比例為40-60％間，比例的這種變化基本不影響產(chǎn)品性質(zhì)；二羥基聚氧化丙烯醚(N220，N210，N204)平均分子量分別為＝2000，1000，400；三羥基聚氧化丙烯醚(N330)，平均分子量＝3000；間苯二胺(m-PDA)m.p.62-66℃；顏料紅色為氧化鐵紅Fe2O3；綠色由酞菁綠(Cu-Pr)、檸檬黃(Y-Cr)及鉻綠(G-Cr)按比例混合組成；氯化石蠟(Cl-P)氯含量50-52％；陶土(Clay)Al2O3.2SiO2，平均粒度2-10μm，pH 6.72，其中雜質(zhì)Fe含量≤0.1％。
本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的體育場(chǎng)地用聚氨酯材料的配方，除了全新考慮分子設(shè)計(jì)使其更為合理外，著重采用了層狀納米材料插層復(fù)合聚合技術(shù)，使復(fù)合材料的力學(xué)性能諸如抗張強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率大為增強(qiáng)，增幅在1倍至2倍以上，阻燃性能全部達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了體育場(chǎng)地的質(zhì)量，使用壽命更長(zhǎng)。同時(shí)，在制備時(shí)不危及操作人員的健康，在使用時(shí)不危及環(huán)保。
具體的實(shí)施方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。(下面，將環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料簡(jiǎn)稱(chēng)為“膠”)。
實(shí)施例1田徑跑道鋪設(shè)用膠(1)A組分制備分別稱(chēng)N220 312kg，N210 206Kg及Cl-P 118Kg加入反應(yīng)釜中，在80-85℃溫度下攪拌，抽真空至0.002MPa脫水2小時(shí)后，充氮恢復(fù)常壓，冷卻至45℃。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再加入MDI-50 360Kg，在80-85℃溫度下反應(yīng)2.5小時(shí)，冷卻至50℃，在N2氣保護(hù)下裝桶密封備用。
(2)B組分制備分別稱(chēng)OMMT 45Kg與N330 236Kg、N204 45Kg在加入反應(yīng)釜中攪拌均勻，于80-90℃溫度下，抽真空至0.002MPa脫水2.5小時(shí)。在另一攪拌釜中，稱(chēng)重加入Fe2O3 45Kg，Cl-P 365Kg，經(jīng)均勻攪拌，膠體磨研磨制成色漿后，依次再加入m-PDA 20Kg，粘土244Kg，一并攪拌均勻并經(jīng)膠體磨研細(xì)后，用齒輪泵打入反應(yīng)釜在80-85℃溫度條件下，與OMMT，N330，N204溶合物一并攪拌均勻，真空脫水2.5小時(shí)后，冷卻至50℃，在常壓下裝桶密封備用。
(3)在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)田徑跑道用膠A組分與B組分按重量比1∶3計(jì)量稱(chēng)重，即將A組分20Kg，B組分60Kg混拌均勻后，加入黑橡膠粒(d3-4mm)20Kg，在繼續(xù)攪拌的條件下，再加入占膠總重量7％的催化劑環(huán)烷酸鋅汽油溶液(濃度3％)7Kg，迅速攪拌均勻，然后立即攤鋪在事先已做好的、平坦的田徑跑道基礎(chǔ)上，自動(dòng)流平，凝膠固化成膠。室外溫度下熟化14日后可正式使用，并測(cè)試性能(見(jiàn)表1)。
實(shí)施例2田徑跑道鋪設(shè)用膠(1)A組分制備，與實(shí)施例1相同。
(2)B組分制備除用OLDHs 45Kg代替OMMT 45Kg外，其余與實(shí)施例1相同。
(3)在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)田徑跑道用膠除加入占膠重量8％的催化劑環(huán)烷酸鋅汽油溶液(濃度3％)8Kg外，其余與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3球場(chǎng)(網(wǎng)、蘭、排)用膠(1)A組分制備分別稱(chēng)N220 276Kg，N210 204Kg，Cl-P 98Kg加入反應(yīng)釜中，在80-85℃溫度下攪拌，抽真空至0.002MPa脫水2小時(shí)后，充氮恢復(fù)常壓，冷卻至45℃。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再加入MDI-50 422Kg，在80-85℃溫度條件下，反應(yīng)2.5小時(shí)，冷卻至50℃，在N2氣保護(hù)下裝桶密封備用。
(2)B組分制備分別稱(chēng)OMMT 30Kg與N330 256Kg，N204 80Kg，加入反應(yīng)釜中攪拌均勻，于80-90℃溫度下，抽真空至0.002MPa脫水2.5小時(shí)。在另一攪拌釜中，稱(chēng)重加入如下顏料Cu-Pr 6Kg，Y-Cr 22Kg，G-Cr 12Kg及Cl-P 295Kg，經(jīng)均勻攪拌，膠體磨研磨制成色漿后，依次再加入m-PDA 21Kg粘土278Kg，一并攪拌均勻并經(jīng)膠體磨研細(xì)后，用齒輪泵打入反應(yīng)釜在80-85℃溫度條件下，與OMMT、N330，N204溶合物一并攪拌均勻，真空脫水2.5小時(shí)后，冷卻至50℃，在常壓下裝桶密封備用。
(3)在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)球類(lèi)場(chǎng)地用膠A組分與B組分按重量比1∶3比例計(jì)量稱(chēng)重。即將A組分25Kg，B組分75Kg，混拌均勻后，再加入總膠重量6％的催化劑環(huán)烷酸鋅汽油溶液(濃度3％)6Kg，繼續(xù)攪拌均勻，然后均勻攤鋪在球場(chǎng)基礎(chǔ)上，自動(dòng)流平，凝膠固化成膠，室外溫度熟化14日后，可正式使用，并測(cè)試性能(見(jiàn)表1)。
實(shí)施例4 球場(chǎng)用膠(1)A組分制備，與實(shí)施例3相同。
(2)B組分制備除用OLDHs 30Kg代替OMMT 30Kg外，其余與實(shí)施例3相同(3)在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)球類(lèi)場(chǎng)地用膠，與實(shí)施例3相同。
實(shí)施例5田徑跑道表層粒料用膠(1)A組分制備分別稱(chēng)N220 302Kg，N210 226Kg及Cl-P 98Kg加入反應(yīng)釜中，在80-85℃溫度下攪拌，抽真空至0.002MPa脫水2小時(shí)后，充氮恢復(fù)常壓，冷卻至45℃。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再加入MDI-50 374Kg，在80-85℃溫度下，反應(yīng)2.5小時(shí)，冷卻至50℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下裝桶密封備用。
(2)B組分制備分別稱(chēng)OMMT 35Kg，N330 246Kg，N204 48Kg，加入反應(yīng)釜中攪拌均勻，于80-90℃溫度下，抽真空至0.002MPa脫水2.5小時(shí)。在另一攪拌釜中，稱(chēng)重加入Fe2O345Kg，Cl-P 360Kg，經(jīng)均勻攪拌，膠體磨研磨制成色漿后，依次加入m-PDA 21Kg，粘土245Kg，一并攪拌均勻并經(jīng)膠體磨研細(xì)后，用齒輪泵打入反應(yīng)釜在80-85℃溫度條件下，與OMMT，N330，N204溶合物一并攪拌均勻，真空脫水2.5小時(shí)后，冷卻至50℃，在常壓下裝桶密封備用。
(3)制成粒料A組分與B組分按1∶3比例計(jì)量稱(chēng)重，即將A組分25Kg，B組分75Kg，攪拌均勻后再加入總膠重量8％的催化劑環(huán)烷酸鋅汽油溶液(濃度3％)8Kg，繼續(xù)攪拌均勻，然后攤鋪在平整地面上的聚乙烯塑料膜上，攤平，凝膠固化成膠，隔日后可放在80℃烘房?jī)?nèi)熟化3小時(shí)。熟化的膠板可在橡膠粉碎機(jī)上按要求打成顆粒(一般直徑為3-4mm)，熟化后的膠板可測(cè)試性能(見(jiàn)表1)。
實(shí)施例6 田徑跑道表層粒料用膠(1)A組分制備，與實(shí)施例5相同。
(2)B組分制備除用OLDHs 35Kg代替OMMT 35Kg外，其余與實(shí)施例5相同。
(3)制成粒料，與實(shí)施例5相同。
表1 環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料性能測(cè)試結(jié)果

注球場(chǎng)膠硬度要求≥75，粒料膠硬度要求≥65。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，其特征在于它是在由予聚體(A組分)的MDI-50(二氰酸酯基二苯基甲烷4，4′體，2，4′體混合物)與二羥基聚氧化丙烯醚反應(yīng)物，和擴(kuò)鏈交聯(lián)劑(B組分)的間苯二胺、多羥基聚氧化丙烯醚溶合物，以及催化劑組成的體系中，加入了有機(jī)化蒙脫土(OMMT)或有機(jī)化水滑石(OLDHs)層狀納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，其特征在于，其具體組成為A組分組成(重量百分比)二氰酸酯基二苯基甲烷的4，4′體和2，4′體的混合物30-50％二羥基聚氧化丙烯醚40-55％氯化石蠟 8-15％B組分組成(重量百分比)有機(jī)化層狀納米材料2-6％間苯二胺 1.5-3％三羥基聚氧化丙烯醚20-30％二羥基聚氧化丙烯醚3-8％顏料 3-5％陶土 25-40％氯化石臘 25-38％其中，A組份和B組分的重量比為1∶3。催化劑的用量是A組分和B組分重量和的0.10-0.50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，其特征在于加入該復(fù)合材料體系的20～30重量％的黑橡膠粒(田徑跑道用)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，其特征在于催化劑使用環(huán)烷酸鋅汽油溶液
5.一種環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法是，其特征在于，包括以下步驟1)、予先制備有機(jī)化層狀納米材料(有機(jī)化蒙脫土(OMMT)或有機(jī)化水滑石(OLDHs))，2)、制備A組分，將二羥基聚氧化丙烯醚及氯化石臘計(jì)量稱(chēng)重加入到反應(yīng)釜中，在80-85℃溫度下，均勻攪拌抽真空至0.002MPa脫水2-2.5小時(shí)后，充氮恢復(fù)常壓，冷卻至40-45℃。常壓下加入計(jì)量的MDI-50，在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于80-85℃溫度下反應(yīng)2.5小時(shí)，冷卻至50℃，在N2氮?dú)獗Ｗo(hù)下裝桶密封備用。3)、制備B組分，將計(jì)量的有機(jī)化層狀納米材料與三羥基聚氧化丙烯醚、二羥基聚氧化丙烯醚，在反應(yīng)釜中攪拌均勻、于80-90℃溫度下，抽真空至0.002MPa脫水2-3小時(shí)。在另一攪拌釜中，將顏料及增塑劑混拌并經(jīng)膠體磨研磨成色漿，再將擴(kuò)鏈劑間苯二胺，填充料陶土與色漿一并混拌、經(jīng)膠體磨研磨后，用齒輪泵打入反應(yīng)釜中于80-90℃溫度下，與有機(jī)化層狀納米材料及羥基聚氧化丙烯醚溶合物攪拌均勻，真空脫水2-3小時(shí)后，冷卻至50℃，在常壓下裝桶密封備用，4)、在體育場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料，將如上所述的裝桶密封備用的A組分，B組分按重量比為1∶3計(jì)量稱(chēng)重，攪拌均勻，加入計(jì)算量的催化劑(A組分，B組分的重量和的0.10～0.50重量％)迅速攪拌均勻，立即攤鋪在事先已做好的、平坦的基礎(chǔ)上，在15-35℃條件下，約30-60分內(nèi)凝膠，24小時(shí)內(nèi)固化，14日完全熟化后可投入使用，并測(cè)其各種力學(xué)性能等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法，其特征在于制備有機(jī)化蒙脫土(OMMT)的方法是，在800ml 80℃的水中加入5g已內(nèi)酰胺和4ml濃硫酸，充分水解，再緩慢注入到含有20g鈉-蒙脫土(陰離子交換容量＝90-100mmol/100g，粒徑40-70μm)的水溶液中，將這種混合液在80℃猛烈攪拌3小時(shí)后，冷卻，離心過(guò)濾，水洗至無(wú)SO4＝(用BaCl2溶液檢測(cè)無(wú)白色沉淀)，室溫干燥，再真空干燥至恒重，并研碎成約為50-90μm的粉末。鈉蒙脫土用WAXD儀測(cè)層間距為1nm。經(jīng)過(guò)離子交換法有機(jī)化的蒙脫土層間距測(cè)為1.9nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法，其特征在于制備有機(jī)化水滑石(OLDHs)的方法是，在800ml 80℃的水中，加入水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)20g，在攪拌下逐滴加入十二烷基苯磺酸約12g，一直到溶液未見(jiàn)CO2氣泡逸出，充分?jǐn)嚢?小時(shí)后，離心過(guò)濾，水洗至pH6。真空干燥后研為粉末。水滑石層間距為0.79nm，用離子交換法有機(jī)化后用WAXD儀測(cè)試層間距為1.56nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法，其特征在于在第4)階段現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)時(shí)加入該復(fù)合材料體系的20～30重量％的黑橡膠粒(田徑跑道用)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5～8中任何一項(xiàng)的環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料體育場(chǎng)地鋪設(shè)材料的制造方法，其特征在于催化劑使用環(huán)烷酸鋅汽油溶液
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。特別涉及環(huán)保型聚氨酯彈性體/層狀納米復(fù)合材料及其制備方法。將二羥基聚氧化丙烯醚真空加熱脫水后,加入二異氰酸酯二苯基甲烷的4,4′體及2,4′混合物(MDI－50)反應(yīng)制成A組分。將有機(jī)化層狀納米材料與三羥基及二羥基聚氧化丙烯醚復(fù)合,再混入間苯二胺、色漿、補(bǔ)強(qiáng)填充料,增塑劑制成B組分。將A組分與B組分按重量比1∶3混合用環(huán)烷酸鋅作催比劑進(jìn)行插層復(fù)合聚合反應(yīng)。由于使用了有機(jī)化層狀納米材料,由于用MDI－50和間苯二胺代替了TDI－MOCA體系,制備出了在生產(chǎn)時(shí)不危及人的健康,而在使用時(shí)不危及環(huán)保的,在力學(xué)性能及阻燃性、防霉性等亦優(yōu)于傳統(tǒng)的單一聚氨酯彈性體的高分子復(fù)合材料。
文檔編號(hào)E01C13/00GK1376748SQ0210592
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者孔克健 申請(qǐng)人:孔克健