CN102838868B - 一种环保弹性体场地铺装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保弹性体场地铺装材料，由如下组分制备而成：异佛尔酮二异氰酸酯4-8份，端氨基聚醚多元醇12-16份，丙三醇聚氧丙烯醚24-28份，蒙脱土1.0-2.0份，邻苯二甲酸二辛脂18-22份，滑石粉30-34份，颜料0.5-1.0份，链端封闭剂1-4份，二丁基锡二月桂酸酯0.5-1.0份，所述份数为质量份数。本发明所得环保弹性体场地铺装材料是纯粹的单组份材料，不用添加其他任何材料即可实现场地的铺装，根本上解决了传统双组份或多组分聚氨酯生产和使用施工等方面上所产生的诸多弊端；并做到了环保；且实现相对于现有技术有更好的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保弹性体场地铺装材料及其制备方法，具体是一种环保弹性体聚氨酯场地铺装材料，属于高分子材料领域。
技术背景
聚氨酯弹性体被广泛应用于运动场的合各类球类场地的面层，现阶段几乎都是双组分的，其原料大都为与中国专利CNI033639A中的相同或类似，TDI-MOCA体系生产的典型的就是先用甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚醚多元醇制成聚氨酯预聚体，即A组分，再用聚醚多元醇、扩链-交联剂二元胺MOCA(3，3’-二氯-4,4’二氨基二苯基甲烷)、填料混合得B组分，使用前将A组分和B组分按一定比例，在催化剂作用下聚合制成聚氨酯弹性体面层材料，然后再撒上聚氨酯颗粒或者三元异丙颗粒做防滑层；这种方法的缺点是现场将两个组分按照一定的比例混合，继而进行现场浇筑制得，现场浇筑一是施工过程繁琐，二是要求两个组分要搅拌均匀，但是搅拌时间还不能过长，三是容易产生气泡或者鼓泡起鼓等现象，四是对施工现场的温度和湿度有一定的要求，并且不环保。
《化学药品消防和急救手册》（化学工业出版社，1966年1版）P262指出:甲苯二异氰酸酯属化学危险品，其蒸气与空气能形成爆炸性混合物，加热分解出有毒气体，特别对人的皮肤和眼睛具有很强的刺激作用和过敏作用；MOCA有致癌嫌疑；因此国际田联倡议不使用这两种化学物质生产体育场地材料。
技术内容
本发明提供了一种环保弹性体场地铺装材料及其制备方法，克服了现有场地铺装材料使用前需要多组分复配、工序复杂、环境污染大缺陷，提高了场地铺装材料的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种环保弹性体场地铺装材料，由如下组分制备而成：异佛尔酮二异氰酸酯4-8份，端氨基聚醚多元醇12-16份，丙三醇聚氧丙烯醚24-28份，蒙脱土1.0-2.0份，邻苯二甲酸二辛脂18-22份，滑石粉30-34份，颜料0.5-1.0份，链端封闭剂1-4份，二丁基锡二月桂酸酯0.5-1.0份，所述份数为质量份数。
为了提高产品的力学性能，同时降低成本，所述端氨基聚醚多元醇的数均分子量为400-2000；进一步优选，所述端氨基聚醚多元醇的数均分子量为400或2000或两者任意配比的混合物。
为了提高产品的力学性能，同时降低成本，所述丙三醇聚氧丙烯醚的数均分子量为3000-5000。
为了方便易得，同时保证产品的力学性能，所述丙三醇聚氧丙烯醚为丙三醇聚氧丙烯醚1618A或330N或两者任意配比的混合物。
为了提产品的均匀性和流平性，所述滑石粉目数为600-800目。
本发明颜料可根据需要使用现有的任何颜料。
为了满足日常市场所需，降低成本，所述颜料为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝或氧化铁黄中一种或两种以上任意配比的混合物。
为了进一步保证产品的质量，所述链端封闭剂为LCA908链端封闭剂（又名潜伏性固化剂）。
为了进一步提高产品的力学性能，所述蒙脱土晶片厚度为1-2nm。
本发明所需要的蒙脱土可以从市场购得，蒙脱土即纳米蒙脱土是一种层状硅酸盐。在其层状结构中有一铝氧八面体亚层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，如钠离子、钙离子等取代，片层因而又负电荷，容易与烷基季铵盐或者其他有机阳离子进行交换，生产有机化蒙脱土，因而具有亲油性。因此发明人认为，它可与有机高分子单体混合，高分子单体进入因烷基季铵盐交换而扩大的层间内，进行高分子聚合反应后，不但具有纳米材料的纳米尺寸效应，且使得聚合物分子存在结构片状中，这样的晶体结构不但可提高聚合物的力学性能，还可以提高聚合物的抗老化等化学性能。
上述环保弹性体场地铺装材料的制备方法，包括如下步骤：
A、端氨基聚醚多元醇12-16份、丙三醇聚氧丙烯醚24-28份、邻苯二甲酸二辛脂18-22份、滑石粉30-34份和颜料0.5-1.0份，80～100℃下，抽真空0.6-1.5小时；
B、将步骤A所得物料中加入蒙脱土1.0-2.0份，80-90℃下，反应2-3小时；
C、将步骤B所得物料冷却至40-50℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯4-8份,70～80℃下，反应3.5-4.5小时；
D、将步骤C所得物料降温至30-40℃，加入链端封闭剂1-4份，保温0.4-0.6h后，加入二丁基锡二月桂酸酯0.5-1.0份，保温0.6-1.5小时，抽真空0.3-0.7小时，得环保弹性体场地铺装材料。
上述制备方法各步骤，可根据物料的多少或其他需要加入搅拌，搅拌速度0-1000转/分任意可调，优选30-100转/分。
发明人认为，步骤A抽真空的目的是脱水脱气，对真空度没有严格的要求；步骤B进行的插层反应，目的是改善聚酯和聚醚的结构，以便提高产品的力学性能；步骤C进行的是化合反应；步骤D中抽真空对真空度也没有严格的要求，是保证产品的保存期。
本发明环保弹性体场地铺装材料粘度为2800-3500mPa.s，有很好的流动性，使用时直接倒在场地上自由流平即可，或者根据需要直接将材料均匀地喷涂或者涂刮到现场的场地基础即可，使用前无需添加任何其他组分，是真正意义上不添加任何其他材料的单一组分的场地铺装材料。本发明所提到的单一组分指：本发明产品在使用前无需多组分复配，也无需添加其他的辅助材料，可直接使用。
本发明所得环保弹性体场地铺装材料是纯粹的单一组份常温固化的材料，不用添加其他任何辅助材料即可实现场地的铺装，根本上解决了传统双组份或多组分聚氨酯生产和使用施工等方面上所产生的诸多不便以及弊端；并做到了环保，不使用任何重金属催化剂、不含TDI、MOCA和其他的扩链-交联剂；且实现相对于现有技术有更好的力学性能。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
下列硬度参照GB/T，531规定的方法测定；拉伸强度、扯断伸长率参照GB/T1,654规定的方法测定；回弹值参照GB/T1681规定的方法测定；压缩复原率参照国标GB/T14833.1983附录D规定测定。粘度用NDJ-79粘度仪测量，购自深圳市星科仪器有限公司。
下列异佛尔酮二异氰酸酯PIDI购自上海市申能化工有限公司；蒙脱土购自浙江丰虹化工有限公司的纳米蒙脱土；邻苯二甲酸二辛脂（DOP）购自双鸿化工；滑石粉TP-600和TP-800（分别为600目和800目）购自长兴大地新型材料有限公司；二丁基锡二月桂酸酯T-12购自湖南邵阳市罗斯化工有限公司；链端封闭剂LCA908(上海博信景创新材料科技有限公司，又名潜伏性固化剂)；丙三醇聚氧丙烯醚1618A或330N购自南京纽迈工程材料；端氨基聚醚多元醇D400/D2000（上海亨斯迈材料有限公司）；颜料，氧化铬绿、颜料级氧化铁绿、190氧化铁红购自灵寿县安鸿矿产品加工厂。
实施例1
丙三醇聚氧丙烯醚1618A 24份，端氨基聚醚多元醇(D2000)16份，邻苯二甲酸二辛脂22份，氧化铬绿0.5份，滑石粉600目30份的材料加到反应釜中在80±5℃下，搅拌、抽真空0.6小时；加入蒙脱土2份85±5℃下，插层反应1.5小时；然后降温至40-50℃缓慢加入8份的PIDI在氮气保护75±5℃下，搅拌反应3.5小时后，再次降温30-40℃在搅拌下缓慢加入1.0份的LCA908,0.6小时后，再加入0.5份的T-12,搅拌0.8小时，再减压脱气0.7小时得环保弹性体场地铺装材料，粘度为2800mPa.s，计量包装待用；
2）现场应用：将制备好的材料倒到场地上靠本身的流淌性自由流平，常温固化。
实施例2
丙三醇聚氧丙烯醚330N 28份，端氨基聚醚多元醇(D400)12份，邻苯二甲酸二辛脂18份，颜料级氧化铁绿1.0份，滑石粉800目34份以上材料加到反应釜中在80±5℃下，搅拌、抽真空1.5小时；加入蒙脱土1份，85±5℃下，插层反应2小时；然后降温至40-50℃缓慢加入5份的PIDI在氮气保护80±5℃下，搅拌反应3.5小时后，再次降温30-40℃在搅拌下缓慢加入4份的LCA908,0.7小时后，再加入0.5份的T-12,搅拌1.4小时，再减压脱气0.7小时，得环保弹性体场地铺装材料，粘度为3000mPa.s，计量包装待用；
2）现场应用：场地需要厚度小于3毫米，用橡胶刮板或者橡胶耙子刮平，常温固化。
实施例3
丙三醇聚氧丙烯醚1618A 25.5份，端氨基聚醚多元醇(D2000)14.5份，邻苯二甲酸二辛脂20.4份，190氧化铁红0.6份，滑石粉600目32份以上材料加到反应釜中在80±5℃下，搅拌、抽真空1.5小时；加入蒙脱土1.5份，85±5℃下，插层反应2.5小时；然后降温至40-50℃缓慢加入5.5份的PIDI在氮气保护80±5℃下，搅拌反应4小时后，再次降温30-40℃在搅拌下缓慢加入3.5份的LCA908,半小时后，再加入1份的T-12,搅拌0.5小时，再减压脱气0.4小时，得环保弹性体场地铺装材料，粘度为2816mPa.s，计量包装待用；
2）现场应用：将制备好的材料倒到场地上靠本身的流淌性自由流平，常温固化。
实施例中搅拌都以63转/分的速度搅拌，各实施例固化后物理性能见表1。
表1各实施例固化后力学性能表
Claims (9)
1.一种环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：由如下组分制备而成：异佛尔酮二异氰酸酯4-8份，端氨基聚醚多元醇12-16份，丙三醇聚氧丙烯醚24-28份，蒙脱土1.0-2.0份，邻苯二甲酸二辛脂18-22份，滑石粉30-34份，颜料0.5-1.0份，链端封闭剂1-4份，二丁基锡二月桂酸酯0.5-1.0份，所述份数为质量份数；所述端氨基聚醚多元醇的数均分子量为400-2000。
2.如权利要求1所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述端氨基聚醚多元醇的数均分子量为400或2000或两者任意配比的混合物。
3.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述丙三醇聚氧丙烯醚的数均分子量为3000-5000。
4.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述丙三醇聚氧丙烯醚为丙三醇聚氧丙烯醚1618A或330N或两者任意配比的混合物。
5.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述滑石粉目数为600-800目。
6.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述颜料为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝或氧化铁黄中一种或两种以上任意配比的混合物。
7.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述链端封闭剂为LCA908链端封闭剂。
8.如权利要求1或2所述的环保弹性体场地铺装材料，其特征在于：所述蒙脱土晶片厚度为1-2nm。
9.权利要求1至8任意一项所述的环保弹性体场地铺装材料的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：
A、端氨基聚醚多元醇12-16份、丙三醇聚氧丙烯醚24-28份、邻苯二甲酸二辛脂18-22份、滑石粉30-34份和颜料0.5-1.0份，80～100℃下，抽真空0.6-1.5小时；
B、将步骤A所得物料中加入蒙脱土1.0-2.0份，80-90℃下，反应2-3小时；
C、将步骤B所得物料冷却至40-50℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯4-8份,70-80℃下，反应3.5-4.5小时；
D、将步骤C所得物料降温至30-40℃，加入链端封闭剂1-4份，保温0.4-0.6h后，加入二丁基锡二月桂酸酯0.5-1.0份，保温0.6-1.5小时，抽真空0.3-0.7小时，得环保弹性体场地铺装材料。
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