一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料及其制備方法，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯40~60份，二苯基甲烷二異氰酸酯10~20份，聚醚多元醇 10~30份，苯甲酰氯 0.15~0.45份，苯甲酸二丁酯 0.2~0.64份，氯化石蠟 10~18份，淀粉10~25份，葡萄糖8~16份，亞硝酸二異丙胺0.5~0.8份，三羥甲基丙烷三酯0.5~1.6份，順丁烯二酸酐1.5~3.5份，聚酞胺纖維 10~20份，鄰苯二甲酸二辛酯0.2~0.6份，填料 1~4份，防老劑 0.5~2.5份，促進劑 1.5~3.0份，增強劑 0.3~1.3份。配方中所有組分均安全無毒，使用方便，采用天然淀粉改性作為交聯(lián)劑起交聯(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，各項指標均達到GB/ T 14833 —1993 要求，能耐100℃以上高溫，耐熱空氣老化性能優(yōu)良。
【專利說明】
一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于輕體地面裝飾材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠 跑道材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 塑膠跑道又稱全天候田徑運動跑道，它由聚氨酯預聚體、混合聚醚、廢輪胎橡膠、 EPDM橡膠?；騊U顆粒、顏料、助劑、填料組成。塑膠跑道具有平整度好、抗壓強度高、硬度彈 性適當、物理性能穩(wěn)定的特性，有利于運動員速度和技術(shù)的發(fā)揮，有效地提高運動成績，降 低摔傷率。塑膠跑道是由聚氨酯橡膠等材料組成的，具有一定的彈性和色彩，具有一定的抗 紫外線能力和耐老化力是國際上公認的最佳全天候室外運動場地坪材料。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。不污染環(huán)境、易于清潔 和維護管理。自第19屆奧運會之后，歷屆奧林匹克運動會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為最佳比賽跑道。
[0003] 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粒或無顆粒的塑膠跑道。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?；旌虾蠊袒尚停?。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。
[0004] 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，對現(xiàn)場施工人員帶來較大危害，M0CA屬化學致癌物 質(zhì)，強烈刺激人的呼吸道。近年來隨著環(huán)保要求日益迫切，替代TDI -M0CA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制備預聚體，則由于4位異氰酸酯活性很 高，反應可控性差，且生成預聚體粘度大，流動性差，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，保存時間不會太長，同時在混合和計量配比上會浪費不 少時間和人力，還有可能發(fā)生差錯導致原料的浪費，從而使跑道的施工成木增加。2015年11 月，安徽、河南、江蘇、上海、深圳等多地學校相繼發(fā)生〃毒跑道〃事件。塑膠跑道的安全環(huán)保 問題受到越來越多的重視，塑膠跑道一般暴露在室外露天條件下，在夏季高溫季節(jié)，塑膠跑 道會散發(fā)出強烈的塑膠味道，通常夏季室外地面溫度高達50~60°C，因而需要提高塑膠材料 的耐高溫性能，減少其有毒有害成分的揮發(fā)尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服目前塑膠跑道高溫下易揮發(fā)，以及目前塑膠跑道材料不安全環(huán)保的問 題，本發(fā)明提供一種耐高溫環(huán)保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，使用方便，采用天然淀粉改性作為交聯(lián)劑起交聯(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，各項指標均達到GB/ T 14833 -1993要求，能耐100°C以上高 溫，耐熱空氣老化性能優(yōu)良。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 40~60份，二苯基甲烷二異氰酸酯10~20份，聚醚多元醇10~30份，苯甲酰氯0.15~0.45份， 苯甲酸二丁酯〇. 2~0.64份，氯化石蠟10~18份，淀粉10~25份，葡萄糖8~16份，亞硝酸二異 丙胺0.5~0.8份，三羥甲基丙烷三酯0.5~1.6份，順丁烯二酸酐1.5~3.5份，聚酞胺纖維10~ 20份，鄰苯二甲酸二辛酯0.2~0.6份，填料1~4份，防老劑0.5~2.5份，促進劑1.5~3.0份， 增強劑0.3~1.3份。
[0007] 所述填料為高嶺土或者蒙脫土。
[0008] 所述防老劑為防老劑D或者防老劑RD。
[0009]所述促進劑為促進劑Μ或者促進劑DM。
[0010] 所述聚醚多元醇為聚醚二元醇或者聚醚三元醇。
[0011] 所述增強劑為酚醛纖維或者玻璃纖維。
[0012] 所述一種耐高溫環(huán)保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：甲 苯二異氰酸酯45~55份，二苯基甲烷二異氰酸酯14~18份，聚醚多元醇18~24份，苯甲酰氯 0.2~0.35份，苯甲酸二丁酯0.35~0.46份，氯化石蠟12~15份，淀粉15~20份，葡萄糖10~ 13 份，亞硝酸二異丙胺0.6~0.7份，三羥甲基丙烷三酯0.8~1.2份，順丁烯二酸酐2.6~3.1份，聚 酞胺纖維14~17份，鄰苯二甲酸二辛酯0.3~0.5份，填料2~3份，防老劑0.8~1.6份，促進劑 2.1~2.6份，增強劑0.6~1.1份。
[0013] 所述一種耐高溫環(huán)保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：甲 苯二異氰酸酯50份，二苯基甲烷二異氰酸酯16份，聚醚多元醇21份，苯甲酰氯0.27份，苯 甲酸二丁酯0.39份，氯化石蠟13.5份，淀粉18份，葡萄糖12份，亞硝酸二異丙胺0.65份，三 羥甲基丙烷三酯1份，順丁烯二酸酐2.8份，聚酞胺纖維15份，鄰苯二甲酸二辛酯0.4份，填 料2.5份，防老劑1.2份，促進劑2.4份，增強劑0.8份。
[0014] 所述耐高溫環(huán)保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、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至120~140 °C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*1〇Λ降溫至60~80 °C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至100~ll〇°C，反應1~3h后降溫至60~80 °C； 3 )將剩余組分混合均勻，加入到步驟2 )的反應器中，60~80 °C條件下攪拌混合2~5h，降 溫至室溫，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0015] 步驟1)中升溫至130°C。
[0016] 步驟2)中升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C。
[0017] 有益效果:本發(fā)明提供的耐高溫環(huán)保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，使用方便，采用天然淀粉改性作為交聯(lián)劑起交聯(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，各項指標均達到GB/ T 14833 -1993要求，能耐100°C 以上高溫，耐熱空氣老化性能優(yōu)良。
【具體實施方式】
[0018] 聚醚二元醇N240和聚醚三元醇N330均為工業(yè)級，二苯基甲烷二異氰酸酯為4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯，其他組分均可從商業(yè)途徑購買得到。
[0019] 實施例1 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 40份，二苯基甲烷二異氰酸酯10份，聚醚二元醇N24010份，苯甲酰氯0.15份，苯甲酸二丁 酯0.2份，氯化石蠟10份，淀粉10份，葡萄糖8份，亞硝酸二異丙胺0.5份，三羥甲基丙烷三 酯0.5份，順丁烯二酸酐1.5份，聚酞胺纖維10份，鄰苯二甲酸二辛酯0.2份，填料蒙脫土 1 份，防老劑D 0.5份，促進劑DM 1.5份，增強劑酚醛纖維0.3份。
[0020] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至130°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*10- 3，降溫至70°C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，70°C條件下攪拌混合4h，降溫至室 溫，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0021] 實施例2 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 60份，二苯基甲烷二異氰酸酯20份，聚醚二元醇N24030份，苯甲酰氯0.45份，苯甲酸二丁 酯0.64份，氯化石蠟18份，淀粉25份，葡萄糖16份，亞硝酸二異丙胺0.8份，三羥甲基丙烷三 酯1.6份，順丁烯二酸酐3.5份，聚酞胺纖維20份，鄰苯二甲酸二辛酯0.6份，填料蒙脫土 4 份，防老劑D 2.5份，促進劑DM 3.0份，增強劑酚醛纖維1.3份。
[0022]制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至130°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*10- 3，降溫至70°C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，70°C條件下攪拌混合4h，降溫至室 溫(25°C)，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0023] 實施例3 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 45份，二苯基甲烷二異氰酸酯14份，聚醚三元醇N330 18份，苯甲酰氯0.2份，苯甲酸二丁酯 0.35份，氯化石蠟12份，淀粉15份，葡萄糖10份，亞硝酸二異丙胺0.6份，三羥甲基丙烷三酯 0.8份，順丁烯二酸酐2.6份，聚酞胺纖維14份，鄰苯二甲酸二辛酯0.3份，填料高嶺土 2份， 防老劑RD 0.8份，促進劑Μ 2.1份，增強劑玻璃纖維0.6份。
[0024]制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至130°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*10- 3，降溫至70°C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，70°C條件下攪拌混合4h，降溫至室 溫(25°C)，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0025] 實施例4 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 55份，二苯基甲烷二異氰酸酯18份，聚醚三元醇N330 24份，苯甲酰氯0.35份，苯甲酸二丁 酯0.46份，氯化石蠟15份，淀粉20份，葡萄糖13份，亞硝酸二異丙胺0.7份，三羥甲基丙烷 三酯1.2份，順丁烯二酸酐3.1份，聚酞胺纖維17份，鄰苯二甲酸二辛酯0.5份，填料高嶺土 3份，防老劑RD 1.6份，促進劑Μ 2.6份，增強劑玻璃纖維1.1份。
[0026]制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至130°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*10- 3，降溫至70°C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，70°C條件下攪拌混合4h，降溫至室 溫(25°C)，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0027] 實施例5 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯 50份，二苯基甲烷二異氰酸酯16份，聚醚二元醇N240 21份，苯甲酰氯0.27份，苯甲酸二丁 酯0.39份，氯化石蠟13.5份，淀粉18份，葡萄糖12份，亞硝酸二異丙胺0.65份，三羥甲基丙 烷三酯1份，順丁烯二酸酐2.8份，聚酞胺纖維15份，鄰苯二甲酸二辛酯0.4份，填料高嶺土 2.5份，防老劑RD 1.2份，促進劑DM 2.4份，增強劑酚醛纖維0.8份。
[0028]制備方法，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至130°C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*10- 3，降溫至70°C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至105°C，反應2h后降溫至75°C ; 3) 將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，70°C條件下攪拌混合4h，降溫至室 溫，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。
[0029]性能測試： (1)物理性能:邵爾A型硬度按GB/T 531-1999測定;拉伸強度和拉斷伸長率按GB/T 528-1998測定，結(jié)果見表1。
[0030]表1:

(2)熱空氣老化試驗，將實施例5的試樣裁成5組放入100 °C熱空氣老化箱中經(jīng)過不同 老化時間后取出，測定其物理性能。測試結(jié)果見表2。
[0031]表2:
【主權(quán)項】
1. 一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，由以下質(zhì)量份的原料組成：甲 苯二異氰酸酯40~60份，二苯基甲烷二異氰酸酯10~20份，聚醚多元醇10~30份，苯甲酰氯 0.15~0.45份，苯甲酸二丁酯0.2~0.64份，氯化石錯10~18份，淀粉10~25份，葡萄糖8~16 份，亞硝酸二異丙胺0.5~0.8份，三羥甲基丙烷三酯0.5~1.6份，順丁烯二酸酐1.5~3.5份，聚 酞胺纖維10~20份，鄰苯二甲酸二辛酯0.2~0.6份，填料1~4份，防老劑0.5~2.5份，促進劑 1.5~3.0份，增強劑0.3~1.3份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，所述填料 為高嶺土或者蒙脫土。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，所述防老 劑為防老劑D或者防老劑RD。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，所述促進 劑為促進劑Μ或者促進劑DM。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，所述聚醚 多元醇為聚醚二元醇或者聚醚三元醇。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，所述增強 劑為酚醛纖維或者玻璃纖維。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料，其特征在于，由以下質(zhì) 量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯45~55份，二苯基甲烷二異氰酸酯14~18份，聚醚多元醇 18~24份，苯甲酰氯0.2~0.35份，苯甲酸二丁酯0.35~0.46份，氯化石蠟12~15份，淀粉15~ 20份，葡萄糖10~13份，亞硝酸二異丙胺0.6~0.7份，三羥甲基丙烷三酯0.8~1.2份，順丁烯二 酸酐2.6~3.1份，聚酞胺纖維14~17份，鄰苯二甲酸二辛酯0.3~0.5份，填料2~3份，防老劑 0.8~1.6份，促進劑2.1~2.6份，增強劑0.6~1.1份。8. 權(quán)利要求1至7中任意一項所述耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料的制備方法，其特 征在于，包括如下步驟： 1) 將聚醚多元醇、甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯加入到反應器中，攪拌，升 溫至120~140 °C，抽真空脫水至水質(zhì)量分數(shù)小于1*1〇Λ降溫至60~80 °C備用； 2) 向步驟1)的反應器中加入苯甲酰氯、苯甲酸二丁酯、氯化石蠟、亞硝酸二異丙胺、三 羥甲基丙烷三酯、順丁烯二酸酐和聚酞胺纖維升溫至100~ll〇°C，反應1~3h后降溫至60~80 °C； 3 )將剩余組分混合均勻，加入到步驟2)的反應器中，60~80 °C條件下攪拌混合2~5h，降 溫至室溫，得到耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料的制備方法，其特征在于， 步驟1)中升溫至130°C。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的耐高溫環(huán)保型聚氨酯塑膠跑道材料的制備方法，其特征在 于，步驟2)中升溫至105 °C，反應2h后降溫至75 °C。
【文檔編號】C08G18/40GK106084166SQ201610612644
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610612644.5, CN 106084166 A, CN 106084166A, CN 201610612644, CN-A-106084166, CN106084166 A, CN106084166A, CN201610612644, CN201610612644.5
【發(fā)明人】尤為, 楊燕宗
【申請人】無錫龍盈環(huán)?？萍加邢薰?br>