CN102504515B - 一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其是由以下质量份的原料组成：50-80份的水性聚氨酯树脂、3-15份的水性色浆、1-25份的无机填料、10-60份的弹性胶粉、1-10份的助剂，0-10份的固化剂。本发明的应用于运动场的水性聚氨酯弹性体具有较好的力学性能，干燥时间满足施工要求，同时配方及工艺绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体。
背景技术
现在广泛使用的体育运动场地聚氨酯铺装材料仍属于传统的溶剂型双组份聚氨酯材料，通常需要用甲苯、二甲苯等芳香族化学品为溶剂和施工稀释剂，溶剂和稀释剂用量约占铺装材料总重量的20-25%。在甲乙两组份的拌和过程中，还需要加入3%的含重金属元素的固化反应催化剂。这些有机溶剂、催化剂及游离异氰酸酯等，造成严重资源浪费和环境污染。
1. 在现场施工过程中，1.4 万吨/年的可挥发性有毒芳香族溶剂和少量的游离异氰酸酯挥发到空气中，损害施工人员的健康，污染环境。
2. 芳香族溶剂的挥发是一个漫长而持久的过程，可以长期地损害使用者的健康。在闷热天气或室内的情况下，塑胶材料中溶剂的挥发速度加快，且难以在空气中散发；人在剧烈运动时的呼吸量是安静时的20 倍以上，肺通气量的剧增可使人在短时间内吸入大量的气体，即使是低剂量的有毒有害的气体，由于新陈代谢的加剧也会加速在体内与血液的结合。更严重的是，容易发生群体苯中毒的事件，在夏季的闷热天气和阳光照射下，已经使用了两三年的场地仍散发出明显的苯类溶剂的难闻气味，使人感到头晕，恶心。国内新建运动场地因污染问题而暂停使用的报道经常见诸于报端。但因塑胶材料表面美观，易清洁，可以减少运动伤害，没有其它可替代材料等原因，仍继续使用。
3. 传统溶剂型聚氨酯铺装材料需使用 3-5%含重金属元素的催化剂，如有机Pb/Hg 或Pb/Zn 复合催化剂，0.13 万吨/年含重金属元素的催化剂会造成运动场地周边地区的水土污染。以铅元素为例，目前所使用的铺面材料中平均含铅量为1340mg/Kg，是国家土壤环境质量标准（GB15618－1995）一级标准值的38 倍。
4. 苯类非成膜溶剂增加了 20%的原料成本，每年有1.4 万吨溶剂挥发到大气中，浪费了石油资源。
5. 传统溶剂型聚氨酯铺装材料中使用的氯化石蜡等含有机化合物即使在低浓度时对动物的荷尔蒙、酶系统都有影响。燃烧可产生大量烟雾和 CO 气体，引起窒息。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体。
本发明所采取的技术方案是：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其是由以下质量份的原料组成：50-80份的水性聚氨酯树脂、3-15份的水性色浆、1-25份的无机填料、10-60份的弹性胶粉、1-10份的助剂，0-10份的固化剂。
所述的水性聚氨酯运动场弹性体，其特征在于所述的水性聚氨酯树脂的拉断伸展率为350-900%之间，固体份为30-60%之间，包括水溶性聚氨酯树脂、聚氨酯树脂水分散体、环氧改性水性聚氨酯树脂、丙烯酸改性水性聚氨酯树脂、有机硅改性水性聚氨酯树脂。
所述的固化剂为水溶性多异氰酸酯、氮吡啶交联剂、水溶性环氧固化剂中的至少一种。
所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、白炭黑、二氧化硅、硅藻土、高岭土、重质碳酸钙中的至少一种。
所述的弹性胶粉为0.1-2mm的轮胎胶粉、天然橡胶胶粉、异戊橡胶胶粉、聚丁二烯橡胶胶粉、丁苯橡胶胶粉、丁腈橡胶胶粉、氯丁橡胶胶粉、丁基橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、氯醚橡胶胶粉、聚丙烯酸酯橡胶胶粉、硅橡胶胶粉、氟硅橡胶胶粉、氟橡胶胶粉、热塑性苯乙烯类弹性体胶粉、乙烯共聚物热塑性弹性体胶粉、聚氨酯类热塑性弹性体胶粉中的至少一种。
所述的助剂由质量比为1:（0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）的水性润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、防霉剂、增稠剂、流平剂、消光剂、pH值调节剂组成。
本发明的有益效果是：本发明的应用于运动场的水性聚氨酯弹性体具有较好的力学性能，干燥时间满足施工要求，同时配方及工艺绿色环保。
具体实施方式
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其是由以下质量份的原料组成：50-80份的水性聚氨酯树脂、0-10份的水溶性固化剂、3-15份的水性色浆、1-25份的无机填料、10-60份的弹性胶粉、1-10份的助剂。
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体的制备方法，包括以下步骤：
1）在5-10质量份的水性聚氨酯树脂中加入润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、防霉剂、流平剂、消光剂、pH值调节剂，分散均匀；
2）加入剩余的水性聚氨酯树脂，搅拌均匀；
3）加入色浆，搅拌均匀；
4）加入填料，搅拌均匀；
5）加入弹性胶粉，搅拌均匀；
6）加入增稠剂，搅拌均匀；
7）过滤包装即可。
施工应用的时候，对于不包含固化剂的单组份配方，直接喷涂施工即可，对于含有固化剂的双组分配方，施工应用的时候，按照上述步骤将其他原料配制好后，再按照配方加入固化剂，3小时内刮涂施工即可。
本发明所用原料均可市购。
下面结合具体实施例对本发明的配方做进一步的说明：
实施例1：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表： 
此配方为单组分配方，按照组份配置好后，直接刮涂施工即可。
实施例2：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为双组分配方，其他组份事先配制好，固化剂在施工前加入，并在3小时内刮涂施工即可。
实施例3：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为单组分配方，直接刮涂施工即可。
实施例4：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为双组分配方，其他组份事先配制好，固化剂在施工前加入，并在3小时内刮涂施工即可。
实施例5：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为双组分配方，其他组份事先配制好，固化剂在施工前加入，并在3小时内刮涂施工即可。
实施例6：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为双组分配方，其他组份事先配制好，固化剂在施工前加入，并在3小时内刮涂施工即可。
实施例7：
一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其配方组成如下表：
此配方为双组分配方，其他组份事先配制好，固化剂在施工前加入，并在3小时内刮涂施工即可。
实施例2得到的水性聚氨酯运动场弹性体材料具有以下性能：
表干时间（23±2℃）:2mm厚度涂层,1h
实干时间（23±2℃）:2mm厚度涂层,48h
吸水率（23±2℃）：≤10%
拉伸强度： 1.5Mpa
断裂伸长率： 120%
邵氏硬度：55度
压缩复原率： 98%
其吸震率：45%
阻燃性： l 级（燃班直径≤50mm）
抗滑值：≥47%
测试标准为GB/T 14833—93。
主要指标达到或者超过传统溶剂型材料，且干燥时间满足施工要求，可以作为运动场弹性材料推广使用。
Claims (3)
1.一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：50-80份的水性聚氨酯树脂、3-15份的水性色浆、1-25份的无机填料、10-60份的弹性胶粉、1-10份的助剂，0-10份的固化剂；所述的弹性胶粉为0.1-2mm的轮胎胶粉、天然橡胶胶粉、异戊橡胶胶粉、聚丁二烯橡胶胶粉、丁苯橡胶胶粉、丁腈橡胶胶粉、氯丁橡胶胶粉、丁基橡胶胶粉、三元乙丙橡胶胶粉、氯醚橡胶胶粉、聚丙烯酸酯橡胶胶粉、硅橡胶胶粉、氟硅橡胶胶粉、氟橡胶胶粉、热塑性苯乙烯类弹性体胶粉、乙烯共聚物热塑性弹性体胶粉、聚氨酯类热塑性弹性体胶粉中的至少一种；所述的助剂由质量比为1:（0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）: （0.8-1.2）的水性润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、防霉剂、增稠剂、流平剂、消光剂、pH值调节剂组成；所述的水性聚氨酯树脂的拉断伸展率为350-900%之间，固体份为30-60%之间，包括水溶性聚氨酯树脂、聚氨酯树脂水分散体、环氧改性水性聚氨酯树脂、丙烯酸改性水性聚氨酯树脂、有机硅改性水性聚氨酯树脂。
2.根据权利要求1所述的一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的固化剂为水溶性多异氰酸酯、水溶性环氧固化剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种应用于运动场的水性聚氨酯弹性体，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、硫酸钡、二氧化硅、硅藻土、高岭土、重质碳酸钙中的至少一种。
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