CN101245223A - 环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，由弹性体A组份及B组份混合而成，其中，A组份与B组份的重量配比为1∶3；所述A组份由二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚二元醇按一定比例混合而得；所述B组份由聚醚三元醇、聚醚二元醇、干法蒙脱土、3，5－二甲硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷、环氧树脂、二辛酯、二氧化硅粉、碳酸轻钙、有机膨润土、氧化铁红或柠檬黄－酞菁绿混合体、金属羧酸盐按一定比例混合而得。本发明还公开了一种上述材料的制备方法，先分别在特定条件下制备A组份和B组份，再将A组份和B组份混合搅拌即得本发明材料。由于本发明材料不含TDI和MOCA，所以无毒，无安全隐患，是环保型材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料——体育场地面层喷涂铺装材料，尤其涉及一种由纳米蒙脱土/环保聚氨酯塑胶制备的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料及其制备方法，属于体育场地面层喷涂铺装材料的生产领域。
背景技术
现代体育场的田径跑道比赛场地铺装的防滑面层材料的聚氨酯弹性体，已知的方法是：先用甲苯二异氰酸酯(即TDI)和聚醚二元醇制成聚氨酯预聚体(下称A组份)；再将A组份与扩链-交链剂聚醚多元醇\二元醇的丁二醇、二元氨(即MOCA，3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷)和填料(通称B组份)混合，再用催化剂作用聚合制成的聚氨酯弹性体作成面层胶，再撒上聚氨酯颗粒或者是EPDM颗粒作防滑面层。这种传统方法的缺陷是，面层颗粒粘接不牢靠，有脱粒掉粒现象，造成场地的使用质量下降和环境的污染。至今，我国各生产厂家用作体育场地铺装材料的聚氨酯弹性体的配方，均沿用中国发明专利公开号为CN1033639A所公开的TDI-MOCA体系。
如《化学药品消防与急救手册》，化学工业出版社于1966年第一次出版的P262所指出的，甲苯二异二异氰酸酯属化学危险品，其蒸汽与空气能形成爆炸性混合物，加热分解放出有毒气体，特别是对人的皮肤和眼睛具有强刺激作用和致过敏作用；MOCA为致癌物质。由此，国际田联倡议不要使用这两种化学物质生产体育场地铺装材料。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种由干法纳米无颗粒聚氨酯弹性体制备的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料及其制备方法，本发明的材料使用纳米环保型的MDI-DMTDA体系，无毒且粘接牢靠。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明中的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，由弹性体A组份及B组份混合而成，其中，A组份与B组份的重量配比为1∶3；
所述A组份的组成及重量百分比为：
二苯基甲烷二异氰酸酯 34——46％
聚醚二元醇 54——66％
所述B组份的组成及重量百分比为：
聚醚三元醇 20——30％
聚醚二元醇 10——20％
干法蒙脱土 3——5％
3，5-二甲硫基甲苯二胺 3——6％
三羟甲基丙烷 0.4——2％
环氧树脂 15——25％
二辛酯 10——20％
二氧化硅粉 5——12％
碳酸轻钙 20——30％
有机膨润 5——10％
氧化铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体 1.5——3.0％
金属羧酸盐 2——3％
作为本发明的最佳方案，在上述各组成成份中，所述金属羧酸盐催化剂可以为环烷酸铁、环烷酸锌、异锌酸铁或异锌酸锌。所述环氧树脂是工业级的。所述二苯基甲烷二异氰酸酯是MDI3051，即4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或它们的混合物。所述聚醚三元醇是丙三醇聚氧丙烯醚，其分子量为3000。所述聚醚二元醇是丙二醇聚氧丙烯醚，其分子量为400——2000。所述二氧化硅粉是气相法生产的白碳黑粉。所述有机膨润土是钙基或钠基的无机粉，为防流变剂。所述碳酸轻钙是无机填料。所述二辛酯是邻苯二甲酸二辛酯。所述氧化铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体是颜料。
本发明中的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组份的制备：先将聚醚二元醇加入到反应釜中，在80——100℃下搅拌，再抽真空脱水脱气1——2小时，冷却至40℃——60℃，再加二苯基甲烷二异氰酸酯，在70——90℃下反应2小时左右，冷却至室温备用；
(2)B组份的制备：将干法蒙脱土和聚醚三元醇、聚醚二元醇加入到反应釜中，在80——100℃下搅拌，再抽真空脱水脱气1——2小时，再加3，5-二甲硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷、二氧化硅粉、环氧树脂、二辛酯、有机膨润土、碳酸轻钙、氧化铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体、金属羧酸盐搅拌混合均匀，用乳化剪切机剪切待用；
(3)将A组份与B组份按重量比1∶3的比例混合，搅拌聚合固化，即得由干法纳米无颗粒聚氨酯弹性体制备的体育场地面层铺装材料。
本发明所用干法蒙脱土可从市场购得。干法蒙脱土的制备方法与湿法蒙脱土的制备方法有所不同。干法生产过程无环境污染，有利于环保；湿法生产过程所排放的污水含有毒物质，不利于环保。由于干法蒙脱土生产成本低，因此本发明给降低生产成本提供了可能。
本发明所用干法蒙脱土是一种层状硅酸盐，其结构片层约1纳米。在其层状结构中有一铝氧八面体亚层，它在其中与两个硅氧四面体的亚层通过共用氧原子连接，由于中间夹层的铝氧层的原子被低价离子如Na’，Ca”等取代，片层因而有负电荷，容易与烷基季铵盐或其它有机阳离子进行交换，生成有机化蒙脱土，因而具有亲油性。如此，它可与有机高分子单体混合，也可能单体进入被因烷基季铵盐交换而扩大的层间。进行高分子聚合反应后，它不仅有纳米尺寸所提供的纳米效应(如高的表面能等)，且聚合物分子存在结构片层中，这样晶体结构对有机高分子的力学性能就大有提高。
本发明的有益效果在于：
本发明在改变传统聚氨酯弹性体育场地用胶的配方时，着重采用干法纳米复合技术，提高弹性体的力学性能，使用寿命得到了延长，并降低了生产成本。更重要的是克服了传统使用TDI和MOCA带来的对人体的伤害及不安全隐患，是典型环保型材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体描述：
以下实施例均为用干法纳米环保型聚氨酯弹性体制备的球类场地铺装材料。
实施例1：
首先，制备A组份材料：先将基于A组份总量的60％、其分子量为1000和2000的聚醚二元醇加入到反应釜中，在85±5℃下搅拌，抽真空脱水脱气2小时，冷却至50℃——60℃，再加入基于A组份总量的40％的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，在85±5℃下反应2小时，冷却至室温备用；
接下来进行B组份材料的制备：将基于B组份总量的3.5％的干法蒙脱土和基于B组份总量的20.5％、其分子量为3000的丙三醇聚氧丙烯醚以及基于B组份总量的10％、其分子量为2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反应釜中搅拌混合，在85±5℃下抽真空脱水脱气2小时，再加入基于B组份总量的4％的3，5-二甲硫基甲苯二胺、基于B组份总量的0.6％的三羟甲基丙烷、基于B组份总量的6％的二氧化硅粉(用气相法生产而得)、基于B组份总量的15％的环氧树脂、基于B组份总量的10％的邻苯二甲酸二辛酯、基于B组份总量的5％的钙基有机膨润土、基于B组份总量的20.9％的碳酸轻钙、基于B组份总量的2.5％的氧化铁红(三氧化二铁)、基于B组份总量的2％的环烷酸铁搅拌混合均匀，用乳化剪切机剪切3——5分钟，包装待用；
最后，完成聚氨酯弹性体的制备：将A组份与B组份按重量比1∶3的比例混合，并搅拌均匀，用专用工具喷涂到底胶上聚合固化，制备出无颗粒体育场地面层铺装材料用的干法纳米环保型聚氨酯弹性体。
实施例2：
在采用与实施例1相同方法的基础上，将制备A组份材料和B组份材料的各原料分别占A组份总量和B组份总量的重量百分比改为以下数值即可：(1)A组份材料中：分子量为1000和2000的聚醚二元醇：54％；4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯：46％。(2)干法蒙脱土：3％；分子量为3000的丙三醇聚氧丙烯醚：22％；分子量为2000的丙二醇聚氧丙烯醚：10％；3，5-二甲硫基甲苯二胺：3％；三羟甲基丙烷：0.4％；用气相法生产而得的二氧化硅粉：7％；环氧树脂：15％；邻苯二甲酸二辛酯：10％；钙基有机膨润土：5％；碳酸轻钙：20.9％；氧化铁红(三氧化二铁)：1.5％；环烷酸铁：2.2％。
实施例3：
在采用与实施例1相同方法的基础上，将制备A组份材料和B组份材料的各原料分别占A组份总量和B组份总量的重量百分比改为以下数值即可：(1)A组份材料中：分子量为1000和2000的聚醚二元醇：66％；4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯：34％。(2)干法蒙脱土：5％；分子量为3000的丙三醇聚氧丙烯醚：20％；分子量为2000的丙二醇聚氧丙烯醚：10％；3，5-二甲硫基甲苯二胺：3％；三羟甲基丙烷：1.2％；用气相法生产而得的二氧化硅粉：5％；环氧树脂：15％；邻苯二甲酸二辛酯：11％；钙基有机膨润土：5.6％；碳酸轻钙：20％；氧化铁红(三氧化二铁)：2％；环烷酸铁：2.2％。
通过上述各实施例的原料和方法制备的聚氨酯弹性体均为纳米环保型的MDI-DMTDA体系的体育场地面层铺装材料，只是在柔软度方面略有差异，均有无毒且粘接牢靠的优点，克服了传统使用TDI-MOCA体系材料带来的对人体的伤害及不安全隐患。
Claims (9)
1、一种环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：由弹性体A组份及B组份混合而成，其中，A组份与B组份的重量配比为1∶3；
所述A组份的组成及重量百分比为：
二苯基甲烷二异氰酸酯 34——46％
聚醚二元醇 54——66％
所述B组份的组成及重量百分比为：
聚醚三元醇 20——30％
聚醚二元醇 10——20％
干法蒙脱土 3——5％
3，5-二甲硫基甲苯二胺 3——6％
三羟甲基丙烷 0.4——2％
环氧树脂 15——25％
二辛酯 10——20％
二氧化硅粉 5——12％
碳酸轻钙 20——30％
有机膨润土 5——10％
氧化铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体 1.5——3.0％
金属羧酸盐 2——3％
2、根据权利要求1所述的体育场地防滑面层无颗粒喷涂铺装材料，其特征在于：所述金属羧酸盐催化剂可以为环烷酸铁、环烷酸锌、异锌酸铁或异锌酸锌。
3、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述二苯基甲烷二异氰酸酯是4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或它们的混合物。
4、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述聚醚三元醇是丙三醇聚氧丙烯醚。
5、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述聚醚二元醇是丙二醇聚氧丙烯醚。
6、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述二氧化硅粉是气相法生产的白碳黑粉。
7、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述有机膨润土是钙基或钠基的无机粉。
8、根据权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料，其特征在于：所述二辛酯是邻苯二甲酸二辛酯。
9、一种如权利要求1所述的环保型聚氨酯体育场地面层无颗粒喷涂材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)A组份的制备：先将聚醚二元醇加入到反应釜中，在80——100℃下搅拌，再抽真空脱水脱气1——2小时，冷却至40℃——60℃，再加二苯基甲烷二异氰酸酯，在70——90℃下反应2小时左右，冷却至室温备用；
(2)B组份的制备：将干法蒙脱土和聚醚三元醇、聚醚二元醇加入到反应釜中，在80——100℃下搅拌，再抽真空脱水脱气1——2小时，再加3，5-二甲硫基甲苯二胺、三羟甲基丙烷、二氧化硅粉、环氧树脂、二辛酯、有机膨润土、碳酸轻钙、氧化铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体、金属羧酸盐搅拌混合均匀，用乳化剪切机剪切待用；
(3)将A组份与B组份按重量比1∶3的比例混合，搅拌聚合固化，即得由干法纳米无颗粒聚氨酯弹性体制备的体育场地面层铺装材料。
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