CN102093811B - 一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料及其制备方法 - Google Patents
一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，它由甲组分和乙组分组成；甲组分的组成按照重量份为：二异氰酸酯20-70份、聚碳酸亚丙酯二醇30-80份；乙组分的组成按照重量份为：聚碳酸亚丙酯30-50份，加工助剂5-25份、填料40-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂0.05-2份，其中甲组分与乙组分的重量比为1:1-10。本发明还公开了上述地坪涂料的制备方法。由于采用非挥发性的二苯基甲烷二异氰酸酯代替低沸点的甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，实现了无毒无害的要求；采用聚碳酸亚丙酯代替聚醚，进一步提高产品的强度、耐磨性、耐刮擦性、耐候性；聚碳酸亚丙酯二醇可用温室气体二氧化碳为原料制备，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种地坪涂料，特别是涉及一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料；本发明还涉及该涂料的制备方法，属于地坪涂料领域。
背景技术
现代化体育运动场的田径跑道、蓝球场、排球场、羽毛球场、网球场，对清洁度要求较高的工厂地坪、餐厅、机场等多采用聚氨酯地坪涂料，聚氨酯地坪涂料具有弹性适宜、运动安全性能优良、防滑、耐压性好、耐冲击性好，并不受气候条件影响等优点，深受大众欢迎。
聚氨酯材料根据原材料不同，可以分为聚酯型和聚醚型。聚酯型聚氨酯分子内含有大量的酯键，粘结强度高、耐刮擦性强，但是不耐水解，在运动场聚氨酯铺面材料应用较少。聚醚型聚氨酯耐磨性、耐刮差型差、粘接强度低，但是由于其不发生水解，在聚氨酯地坪涂料中主要使用聚醚型聚氨酯。为了提高耐磨性和耐刮差性，一般加入填料进行改性，提高耐磨性和耐刮差性，这提高了铺面材料的市场成本。聚醚全部采用石油为基础料生产，成本比较高，随石油价格的攀升，开发一种低成本、具有优良耐磨性、耐水解性能的运动场用聚氨酯铺面材料显得十分必要。
在小分子二醇的引发下，二氧化碳和环氧丙烷可通过共聚制备聚碳酸亚丙酯二醇，该二醇属于脂肪族聚碳酸酯二醇，以其为原料制备的聚氨酯不仅具有优良的机械性能和耐磨性能，而且耐水解性能也十分优良，是一种集聚酯和聚醚优点的新型二醇。ZL9909459、CN101633731、CN101024685A、CN101029128A等分别报道了这种聚碳酸酯二醇的合成方法；CN1400229A则报道了基于该二醇的聚氨酯泡沫塑料的合成，得到高碳酸酯基团含量的能够用于包装、隔音的聚氨酯半硬泡。CN1865311报道了一种基于二氧化碳环氧乙烷共聚物聚碳酸亚乙酯二醇聚氨酯弹性体的合成。徐守萍(徐守萍，张敏，合成橡胶工业，2007，07：310)合成出基于聚碳酸亚乙酯二醇的水性聚氨酯。CN101857670报道了基于聚碳酸亚丙酯二醇的聚氨酯微孔弹性体鞋底的合成。但是未见基于聚碳酸亚丙酯二醇的地坪涂料的研究报道及工业化应用范例。
另外，长期以来，聚氨酯地坪涂料多采用甲苯二异氰酸酯制备，甲苯二异氰酸酯容易挥发，长期接触后，会引起肝脏病变，接触液体可导致皮肤及眼睛永久性损失，根据卫生部标准TJ36-79，其在车间的最高容许浓度为0.2mg/m3。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料。
本发明的第二个目的在于提供上述环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料的制备方法。
本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现。
一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，它由甲组分和乙组分组成；甲组分的组成按照重量份为：二异氰酸酯20-70份、聚碳酸亚丙酯二醇30-80份；乙组分的组成按照重量份为：聚碳酸亚丙酯二醇30-70份，加工助剂5-25份、填料20-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂0.05-2份，其中甲组分与乙组分的重量比为1∶1-10。
所述的聚碳酸亚丙酯二醇，是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成，分子量在1000-8000，优选1500-4000；羟基官能度为2-6，优选2-3，分子内碳酸酯基团的摩尔含量在0.25-0.50之间，优选0.3-0.45之间。
所述的加工助剂是氯化石蜡、硬脂酸、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合物。
所述的填料是陶土、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、高岭土、白土中的一种或几种的混合物。
所述的紫外光吸收剂是二苯甲酮和2-羟基-4-氧基二苯甲酮的一种或两种的混合物。
所述的抗老化剂是季戊四醇酯和3，5-二叔丁基-4羟基苯丙酸十八酯中的一种或两种的混合物。
所述的的颜料是氧化铁红、酞菁绿G、铁黄、汉沙黄中的一种或几种的混合物。
所述的催化剂是异辛酸锌。
本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现：
如前述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料的制备方法，它包括以下步骤：
第一步：制备甲组分
1)、按重量份取聚碳酸亚丙酯二醇30-80份，加入反应釜内搅拌，升温至80-100℃，真空脱水0.5-2小时，降温至20-40℃。
2)、按重量份加入二异氰酸酯20-70份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1-2小时，降温至20-40℃。
第二步：制备乙组分
1)、按顺序依次取：按重量份计的聚碳酸亚丙酯二醇30-70份，加工助剂5-25份、填料20-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂异辛酸锌0.05-2份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟。
2)、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米。
3)、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至20-40℃。
第三步：聚氨酯地坪涂料的制备
按照重量比1∶1-10混合甲乙组分，搅拌均匀后涂装固化即可。
本发明采用非挥发性的二苯基甲烷二异氰酸酯代替低沸点的甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯，实现了无毒无害的要求。本发明采用聚碳酸亚丙酯代替聚醚，进一步提高产品的强度、耐磨性、耐刮擦性、耐候性等各项指标。另外，由于聚碳酸亚丙酯二醇可以采用温室气体二氧化碳为原料制备，成本低于聚醚，具有良好的成本和性能优势，且对节能减排具有重大意义，市场应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，它由甲组分和乙组分组成；甲组分的组成按照重量份为：二异氰酸酯20-70份、聚碳酸亚丙酯二醇30-80份；乙组分的组成按照重量份为：聚碳酸亚丙酯二醇30-50份，加工助剂5-25份、填料40-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂0.05-2份，其中甲组分与乙组分的重量比为1∶1-10。
所述的二异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、碳化二亚胺改性(MDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)中的一种或几种的混合物。
所述的聚碳酸亚丙酯二醇，是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成，分子量在1000-8000，优选1500-4000；羟基官能度为2-6，优选2-3，分子内碳酸酯基团的摩尔含量在0.25-0.50之间，优选0.3-0.45之间。
所述的加工助剂是氯化石蜡、硬脂酸、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合物。
所述的填料是陶土、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、高岭土、白土中的一种或几种的混合物。
所述的紫外线吸收剂是二苯甲酮和2-羟基-4-氧基二苯甲酮的一种或两种的混合物。
所述的抗老化剂是季戊四醇酯和3，5-二叔丁基-4羟基苯丙酸十八酯中的一种或两种的混合物。
所述的的颜料是氧化铁红、酞菁绿G、铁黄、汉沙黄中的一种或几种的混合物。
所述的催化剂是异辛酸锌。
实施例2
一、甲组分的制备
1)、按重量份将78.3份分子量在2000的聚碳酸亚丙酯二醇加入反应釜内；加料结束后开动搅拌，升温至90℃，真空脱水1小时，降温至25℃。
2)、加入二苯基甲烷二异氰酸酯21.7重量份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1.5小时，降温至25℃。
二、乙组分的制备
1)、按配料顺序依次取：按重量份计的分子量为2000的聚碳酸亚丙酯二醇30份，氯化石蜡15份、填料53.7份，颜料0.8份，紫外光吸收剂0.1份，抗老化剂0.1份，异辛酸锌0.3份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟。
2)、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米。
3)、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至25℃。
三、聚氨酯地坪涂料合成
按照重量比1∶3.17混合甲乙组分，搅拌均匀后固化即可。测试拉伸强度5.5Mpa，邵氏硬度80，断裂伸长率560％，阻燃等级1级。
实施例3
一、甲组分的制备
1、按重量份将75.5份分子量在2000的聚碳酸亚丙酯二醇加入反应釜内；加料结束后开动搅拌，升温至90℃，真空脱水1小时，降温至20℃。
2)、加入二苯基甲烷二异氰酸酯24.5重量份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1.5小时，降温至40℃。
二、乙组分的制备
1)、按配料顺序依次取：按重量份计的分子量为2000的聚碳酸亚丙酯二醇55份，氯化石蜡15份、填料29份，颜料0.8份，紫外光吸收剂0.1份，抗老化剂0.1份，异辛酸锌0.3份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟。
2)、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米。
3)、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至30℃。
三、聚氨酯铺面材料合成
按照重量比1∶2.1混合甲乙组分，搅拌均匀后涂装固化即可。测试拉伸强度2.7Mpa，邵氏硬度67，断裂伸长率340％，阻燃等级1级。
实施例4
一、甲组分的制备
1、按重量份将78.5份分子量在3000的聚碳酸亚丙酯二醇加入反应釜内；加料结束后开动搅拌，升温至90℃，真空脱水1小时，降温至35℃。
2)、加入二苯基甲烷二异氰酸酯21.5重量份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1.5小时，降温至35℃。
二、乙组分的制备
1)、按配料顺序依次取：按重量份计的分子量为3000的聚碳酸亚丙酯二醇35份，氯化石蜡15份、填料39份，颜料0.8份，紫外光吸收剂0.1份，抗老化剂0.1份，异辛酸锌0.3份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟。
2)、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米。
3)、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至35℃。
三、聚氨酯铺面材料合成
按照重量比1∶3.2混合甲乙组分，混合均匀后涂装固化即可。测试拉伸强度2.6Mpa，邵氏硬度55，断裂伸长率320％，阻燃等级1级。
实施例5
一、甲组分的制备
1、按重量份将60份分子量在4000的聚碳酸亚丙酯二醇加入反应釜内；加料结束后开动搅拌，升温至90℃，真空脱水1小时，降温至20℃。
2)、加入二苯基甲烷二异氰酸酯40重量份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1.5小时，降温至20℃。
二、乙组分的制备
1)、按配料顺序依次取：按重量份计和分子量为4000的聚碳酸亚丙酯二醇60份，氯化石蜡15份、填料39份，颜料0.8份，紫外光吸收剂0.1份，抗老化剂0.1份，异辛酸锌0.3份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟。
2)、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米。
3)、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至20℃。
三、聚氨酯铺面材料合成
按照重量比1∶9.7混合甲乙组分，搅拌均匀后涂装固化即可。测试拉伸强度3.7Mpa，邵氏硬度65，断裂伸长率370％，阻燃等级1级。
本发明并不限于以上实施方式，只要是本说明书及权利要求书中记载的方案均是可以实施的。
Claims (9)
1.一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：它由甲组分和乙组分组成；甲组分的组成按照重量份为：二苯基甲烷二异氰酸酯20-70份、聚碳酸亚丙酯二醇30-80份；乙组分的组成按照重量份为：聚碳酸亚丙酯二醇30-70份，加工助剂5-25份，填料20-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂0.05-2份，其中甲组分与乙组分的重量比为1:1-10。
2.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的聚碳酸亚丙酯二醇，是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成，分子量在1000-8000；羟基官能度为2-6；分子内碳酸酯基团的摩尔含量在0.25-0.50之间。
3.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的加工助剂是氯化石蜡、硬脂酸、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的填料是陶土、滑石粉、白炭黑、碳酸钙、高岭土、白土中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的紫外光吸收剂是二苯甲酮和2-羟基-4-氧基二苯甲酮的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的抗老化剂是季戊四醇酯和3,5-二叔丁基-4羟基苯丙酸十八酯中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的颜料是氧化铁红、酞菁绿G、铁黄、汉沙黄中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料，其特征在于：所述的催化剂是异辛酸锌。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种环保型聚碳酸亚丙酯型聚氨酯地坪涂料的制备方法，它包括以下步骤：
第一步：制备甲组分
1）、按重量份取聚碳酸亚丙酯二醇30-80份，加入反应釜内搅拌，升温至80-100℃，真空脱水0.5-2小时，降温至20-40℃；
2）、按重量份加入二苯基甲烷二异氰酸酯20-70份，保温30分钟，在搅拌条件下缓慢升温至75-85℃，在此温度下反应1-2小时，降温至20-40℃；
第二步：制备乙组分
1）、按顺序依次取：按重量份计的聚碳酸亚丙酯二醇30-70份，加工助剂5-25份，填料20-70份，颜料0.1-2份，紫外光吸收剂0.01-0.1份，抗老化剂0.01-0.1份，催化剂异辛酸锌0.05-2份，放入配料釜，用搅拌器搅拌5-10分钟；
2）、用胶体磨将配好的料研磨至粒度小于80微米；
3）、将研磨后的物料放入脱水釜内，120℃下脱水1-2小时，降温至20-40℃；
第三步：聚氨酯地坪涂料的制备
按照重量比1:1-10混合甲乙组分，搅拌均匀后涂装固化即可。
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