CN104987789B - 高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，按照重量份数包括如下原料：丙烯酸乳液230～290份、高分子纳米胶粉114～130份、丙二醇20～25份、羟乙基纤维素1～2份、改性空心玻璃微珠10～12份、改性纳米氧化铝12～14份、改性多壁碳纳米管0.5～1份、锌绿4～8份、水性膨润土1～2份、润湿剂1.5～3份、二甲基硅油2～3份、有机硅消泡剂2～10份、有机硅流平剂2～10份。本发明运动场地专用涂料具有较高的附着力、优异的耐磨性、防滑性、强韧性、阻燃性，具有极好的耐候持久性，机械及力学性能较好。本发明涂料耐灰，不易沾灰，在运动场地维护便利，施工性能好，可以有效降低施工及维护成本。本发明适用于篮球场和羽毛球场等运动场地。

Description

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料及其制备方法。

背景技术

当前，丙烯酸系列涂料被广泛应用于运动场地涂料，随着丙烯酸类涂料的迅猛和使用量的不断增加，各种应用场合对其性能的要求也越来越高。现有的丙烯酸涂料在一定程度上可以满足球类运动场地对涂料性能的基本要求，但是在附着力、耐磨、耐候、防滑等性能的需求上尚有很多不足之处，这使得对于丙烯酸涂料的改性还有很大的空间。常见的解决方案是加入硬质粒子进行刚性及强度、耐磨的改性，然而硬质粒子的添加使得涂料的韧性变差。基于此，如何在降低成本、满足应用的情况下，提升其附着力、耐磨、耐候、韧性是运动场地用丙烯酸涂料领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提出高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料及其制备方法，本发明涂料具有较高的附着力、优异的耐磨性、防滑性、强韧性、阻燃性，具有极好的耐候持久性，机械及力学性能较好，可广泛应用于篮球场和羽毛球场等不同的运动场地。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，包括按照重量份数计的如下原料：丙烯酸乳液240～280 份、高分子纳米胶粉120～130 份、丙二醇22～25 份、羟乙基纤维素1～2 份、改性空心玻璃微珠10～12 份、改性纳米氧化铝12～14 份、改性多壁碳纳米管0.5～1份、锌绿颜料4～8 份、水性膨润土1～2 份、润湿剂1.5～3 份、二甲基硅油2～3 份、消泡剂2～10份、流平剂2～10份。

本发明所述的高分子纳米胶粉，其固含量99%，其堆积密度为950～1000g/L，PH值在6.2～8之间。

本发明所述的羟乙基纤维素，其含水量小于5%，烧蚀残重小于5%，PH值在6.0～8.2之间。

本发明所述的改性空心玻璃微珠由质量比为1:1:98的空心玻璃微珠、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

本发明所述的改性空心玻璃微珠，其抗压强度在15～21MPa，真实密度在0.39～0.45g/cc,粒径分布在65～85微米。

本发明所述的改性纳米氧化铝由质量比为1:1:98的纳米氧化铝、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

本发明所述的纳米氧化铝，其纯度99%，粒径分布在20～40nm。

本发明所述的改性多壁碳纳米管由质量比为1:1:98的多壁碳纳米管、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

本发明所述的多壁碳纳米管，其纯度≥95%，外径8～15nm。

本发明所述的润湿剂为硅醇类非离子表面活性剂，其密度在1.005～1.015g/cm³。

本发明所述的消泡剂为有机硅消泡剂。

本发明所述的流平剂为有机硅流平剂。

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将空心玻璃微珠与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性空心玻璃微珠，备用；步骤2：将纳米氧化铝与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性纳米氧化铝，备用；

步骤3：将多壁碳纳米管与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性多壁碳纳米管，备用；

步骤4：按照重量份数比，将羟乙基纤维素1～2 份加入丙二醇22～25 份中，预混合30分钟后，加入二甲基硅油2～3 份、润湿剂1.5～3 份、水性膨润土1～2 份、改性空心玻璃微珠10～12 份、高分子纳米胶粉120～130 份，搅拌混合30-60min，得浆状体A，备用；

步骤5：将改性纳米氧化铝12～14 份、改性多壁碳纳米管0.5～1份，按重量份数比加入丙烯酸乳液240～280 份、锌绿颜料4～8 份、消泡剂2～10份、流平剂2～10份，混合搅拌15-30min，得溶液B，备用；

步骤6：将浆状体A加入溶液B中，混合搅拌15-30min，过滤，即可得耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料。

本发明的润湿剂采用硅醇类非离子表面活性剂，其分子量低，多疏水基呈伞形对称结构，较之于传统活性剂，润湿、渗透性表现极为优异、高效，动、静态表面张力极低，含双羟基，反应型活性剂，化学性质为惰性，一般不参与体系的化学反应，耐酸碱性好，化学性质稳定。该润湿剂与羟乙基纤维素、丙二醇、二甲基硅油、润湿剂、水性膨润土、改性空心玻璃微珠、纳米胶粉有较好的适应性，能有效分散各种组分。

本发明采用的高分子纳米胶粉能够使涂料明显提高其粘结能力（微渗性的粘结）和自身的抗拉强度,抗坠,保水增稠且施工性能好,耐水,防冻融,耐热老化性能突出。

本发明的涂料中添加空心玻璃微珠时，由于空心玻璃微珠其粒子的细微，体积小，比表面积大，因而与该涂料其他组分接触面积大，材料受到外力作用时，空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等，从而吸收冲击能量，提高冲击性能；同时，空心玻璃微珠也有细化晶粒的作用。因此，在该涂料中添加空心玻璃微珠可以进一步提高其力学性能。再者，在涂料中添加一定量空心玻璃微珠，由于“滚珠效应”，可以提高材料的流动性，改善由于添加纳米氧化铝给复合材料粘度带来的影响，有利于实际生产的加工。同时，空心玻璃微珠也能够提高涂料的耐磨性能。

在本发明中，利用纳米氧化铝、多壁碳纳米管协同对丙烯酸乳液进行增韧，纳米氧化铝是典型的摩擦材料，本发明中加入纳米氧化铝除了大大提高涂料的耐磨性，也可以减少涂料制备中静电荷的产生，提高涂料的流动性，也可避免潮气吸收，延长贮藏稳定性，同时能增加在涂料在施工上的流变性能和边角覆盖性。

本发明的有益效果：

（1）本发明中，采用纳米氧化铝、多壁碳纳米管协同对丙烯酸乳液进行增韧，以期提高涂料整体的韧性，纳米氧化铝是球型的，多壁碳纳米管是纤维状的，两者的协同使得涂料有更好的、耐磨性、韧性、防滑性等。

（2）本发明采用高分子纳米胶粉和空心玻璃微珠、结合纳米氧化铝协同改善涂料的耐磨性和防滑性，不仅提高了涂料的耐磨防滑性能，还使涂料的韧性和阻燃性得到改善，其机械性能也有很好的改善。

（3）本发明中，在配方中其他助剂的共同作用下，使得本发明涂料耐候性佳，机械性能优异，抗菌性良好；

（4）本发明涂料耐灰，不易沾灰，在运动场地维护便利，施工性能好，可以有效降低施工及维护成本。本发明适用于篮球场和羽毛球场等运动场地。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料及其制备方法做进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，包括按照重量份数计的如下原料：质量深度为50-60%的丙烯酸乳液230～290 份、高分子纳米胶粉114～130 份、丙二醇20～25份、羟乙基纤维素1～2 份、改性空心玻璃微珠10～12 份、改性纳米氧化铝12～14 份、改性多壁碳纳米管0.5～1份、锌绿颜料4～8 份、水性膨润土1～2 份、润湿剂1.5～3 份、二甲基硅油2～3 份、有机硅消泡剂2～10份、有机硅流平剂2～10份。

实施例1：

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，包括按照重量份数计的如下原料：丙烯酸乳液240 份、高分子纳米胶粉120份、丙二醇22 份、羟乙基纤维素1 份、改性空心玻璃微珠10份、改性纳米氧化铝12 份、改性多壁碳纳米管0.5份、锌绿4 份、水性膨润土1份、润湿剂1.5份、二甲基硅油2份、有机硅消泡剂2份、有机硅流平剂2份。

本发明制备方法：步骤1：将空心玻璃微珠与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性空心玻璃微珠，备用；

步骤2：将纳米氧化铝与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性纳米氧化铝，备用；

步骤3：将多壁碳纳米管与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性多壁碳纳米管，备用；

步骤4：按照重量份数配比，将羟乙基纤维素1份加入丙二醇22份中预混合30分钟后，加入二甲基硅油2份、润湿剂1.5份、水性膨润土1份、改性空心玻璃微珠10份、高分子纳米胶粉120份，搅拌混合30-60min，得浆状体A，备用；

步骤5：将改性纳米氧化铝12份、改性多壁碳纳米管0.5份按重量份数比加入丙烯酸乳液240份、锌绿颜料4份、有机硅消泡剂2份、有机硅流平剂2份，混合搅拌15-30min，得溶液B，备用；

步骤6：将浆状体A加入溶液B中，混合搅拌15-30min，过滤去除可见性不溶杂质，即可得耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料。

实施例2：

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，包括按照重量份数计的如下原料：丙烯酸乳液250 份、高分子纳米胶粉125份、丙二醇24 份、羟乙基纤维素1.5 份、改性空心玻璃微珠11份、改性纳米氧化铝13 份、改性多壁碳纳米管0.8份、锌绿颜料6 份、水性膨润土1.5份、润湿剂2份、二甲基硅油2.5份、有机硅消泡剂8份、有机硅流平剂8份。

本发明制备方法：步骤1：将空心玻璃微珠与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性空心玻璃微珠，备用；

步骤2：将纳米氧化铝与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性纳米氧化铝，备用；

步骤3：将多壁碳纳米管与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性多壁碳纳米管，备用；

步骤4：按照重量份数比，将羟乙基纤维素1.5份加入丙二醇24份中预混合30分钟后，加入二甲基硅油2份、润湿剂1.5份、水性膨润土2份、改性空心玻璃微珠11份、高分子纳米胶粉125份，搅拌混合30-60min，得浆状体A，备用；

步骤5：将改性纳米氧化铝、改性多壁碳纳米管按重量份数比加入丙烯酸乳液250份、锌绿颜料6份、有机硅消泡剂8份、有机硅流平剂8份，混合搅拌15-30min，得溶液B，备用；

步骤6：将浆状体A加入溶液B中，混合搅拌15-30min，过滤，即可得耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料。

实施例3：

高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，包括按照重量份数计的如下原料：丙烯酸乳液280 份、高分子纳米胶粉130份、丙二醇25 份、羟乙基纤维素2 份、改性空心玻璃微珠12份、改性纳米氧化铝14 份、改性多壁碳纳米管1份、锌绿颜料8份、水性膨润土2份、润湿剂3份、二甲基硅油3份、有机硅消泡剂10份、有机硅流平剂10份。

本发明制备方法：步骤1：将空心玻璃微珠与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性空心玻璃微珠，备用；

步骤2：将纳米氧化铝与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性纳米氧化铝，备用；

步骤3：将多壁碳纳米管与偶联剂KH550、丙酮按照1：1：98混合均匀，超声处理20～25min，烘干后得到改性多壁碳纳米管，备用；

步骤4：按照重量份数比，将羟乙基纤维素2份加入丙二醇25份中预混合30分钟后，加入二甲基硅油3份、润湿剂3份、水性膨润土2份、改性空心玻璃微珠12份、高分子纳米胶粉130份，搅拌混合30-60min，得浆状体A，备用；

步骤5：将改性纳米氧化铝14份、改性多壁碳纳米管1份按重量份数比加入丙烯酸乳液280份、锌绿颜料8份、有机硅消泡剂10份、有机硅流平剂10份，混合搅拌15-30min，得溶液B，备用；

步骤6：将浆状体A加入溶液B中，混合搅拌15-30min，过滤，即可得耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料。

对上述实施例所得涂料进行性能测试：均有较高的附着力，有耐磨、防滑性能良好，摩擦系数可达到6 ；其弹性较好，不易开裂，有优异的运动舒适感；其耐热温度较高，可达330℃；耐候性持久性良好，耐盐水性（质量浓度为8% 的氯化钠溶液）、耐盐雾及耐碱性（质量浓度为10% 的氢氧化钠溶液）试验，480h 无变化。

上述实施例仅是对本发明产品的说明，并非对本发明做出任何形式上的限制，在不脱离本发明的技术方案范围之内，任何利用上述揭示的技术内容做出简单变换的等同方案，均属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：包括按照重量份数计的如下原料：丙烯酸乳液240～280 份、高分子纳米胶粉120～130 份、丙二醇22～25 份、羟乙基纤维素1～2 份、改性空心玻璃微珠10～12 份、改性纳米氧化铝12～14 份、改性多壁碳纳米管0.5～1份、锌绿颜料4～8 份、水性膨润土1～2 份、润湿剂1.5～3 份、二甲基硅油2～3份、消泡剂2～10份、流平剂2～10份，所述的改性空心玻璃微珠，其抗压强度在15～21MPa，真实密度在0.39～0.45g/cc,粒径分布在65～85微米，纳米氧化铝为球型，多壁碳纳米管为纤维状，纳米氧化铝，其纯度99%，粒径分布在20～40nm。

2.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的改性空心玻璃微珠由质量比为1:1:98的空心玻璃微珠、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

3.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的改性纳米氧化铝由质量比为1:1:98的纳米氧化铝、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

4.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的改性多壁碳纳米管由质量比为1:1:98的多壁碳纳米管、偶联剂KH550与丙酮混合制成。

5.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的润湿剂为硅醇类非离子表面活性剂，其密度在1.005～1.015g/cm³。

6.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅消泡剂。

7.根据权利要求1 所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料，其特征在于：所述的流平剂为有机硅流平剂。

8.如权利要求1所述的高附着耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将空心玻璃微珠与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性空心玻璃微珠，备用；步骤2：将纳米氧化铝与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性纳米氧化铝，备用；

步骤3：将多壁碳纳米管与偶联剂KH550、丙酮按照1:1:98混合均匀后，超声处理20～25min，烘干后得到改性多壁碳纳米管，备用；步骤4：按照重量份数比，将羟乙基纤维素1～2份加入丙二醇22～25 份中，预混合30分钟后，加入二甲基硅油2～3 份、润湿剂1.5～3 份、水性膨润土1～2 份、改性空心玻璃微珠10～12 份、高分子纳米胶粉120～130 份，搅拌混合30-60min，得浆状体A，备用；

步骤5：将改性纳米氧化铝12～14 份、改性多壁碳纳米管0.5～1份，按重量份数比加入丙烯酸乳液240～280 份、锌绿颜料4～8 份、消泡剂2～10份、流平剂2～10份，混合搅拌15-30min，得溶液B，备用；

步骤6：将浆状体A加入溶液B中，混合搅拌15-30min，过滤，即可得耐磨防滑耐候性运动场地专用涂料。