CN107793989B - 一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法。以重量份数计，胶黏剂组成包括：40～60份聚醚多元醇、20～25份二苯基甲烷二异氰酸酯、5～8份增塑剂、5～10份填料、0.3～0.5份催化剂。其中，所述聚醚多元醇由质量比为5～8：10：6～8的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200。本发明还公开了其制备方法。本发明对塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方进行合理设计，将最终制得的胶粘剂应用于塑胶跑道，可使其获得优异的力学性能。

Description

一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑胶跑道用胶粘剂，尤其涉及一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂及其制备方法。
背景技术
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料等组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，降低摔伤率。
单组份聚氨酯胶黏剂是在塑胶跑道铺设过程中比较常用的胶粘剂，其对水泥、沥青有良好的粘着性，适用于体育场馆、运动场地的铺设。缓冲、吸音、拉伸强度、断裂伸长率等是塑胶跑道的重要指标，而胶粘剂则是保证塑胶跑道性能的关键因素之一。目前，有关单组份聚氨酯胶黏剂的产品与研究很多，其相关的配方和制备工艺不尽相同，研究方向主要有环保、降低毒性及污染，降低生产成本，简化生产工艺，提高力学性能等，总体而言，目前其对塑胶跑道的力学性能仍有待提升。
发明内容
发明目的：为解决现有技术的问题，本发明的目的之一是提供一种提高塑胶跑道力学性能的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，本发明的目的之二是提供其制备方法。
技术方案：本发明所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，以重量份数计，包括：
Figure BDA0001452406440000011
其中，所述聚醚多元醇由质量比为5～8：10：6～8的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200。进一步的，所述聚醚多元醇由质量比为6：10：7的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成。
聚碳酸酯二醇的羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的的羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。
优选的，所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，以重量份数计，包括：
Figure BDA0001452406440000021
进一步优选的，所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，以重量份数计，包括：
Figure BDA0001452406440000022
优选的，所述的增塑剂为环氧脂肪酸甲酯、DINCH或THIOKOL TP-95。
优选的，所述的填料为无碱玻璃纤维、电气石和角闪石的混合物。
优选的，所述无碱玻璃纤维、电气石和角闪石的质量比为3～5:1:1，优选为4:1:1。
优选的，所述的催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或两种。
进一步的，所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂还包括0.3～0.5重量份的抗氧化剂。所述的抗氧化剂可采用常规产品，如抗氧剂1010。
进一步的，所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂还包括0.3～0.5重量份的抗紫外剂。所述的抗紫外剂可采用常规产品，如UV-329。
本发明还提供了所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，包括：将不同的聚醚多元醇混合后与二苯基甲烷二异氰酸酯反应，反应温度为75～85℃，反应时间为3～4h；反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂于75～80℃继续反应1～1.5h。
进一步的，反应结束后再加入抗氧化剂和抗紫外剂搅拌0.5～1h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明对塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方进行合理设计，将最终制得的胶粘剂应用于塑胶跑道，可使其获得优异的力学性能。
本申请采用一定分子量的聚碳酸酯二醇与聚四氢呋喃醚二醇、环氧丙烷聚醚三元醇进行搭配可以显著提高塑胶的拉伸强度。
本申请对填料进行优化，采用无碱玻璃纤维与具有不同结构的矿物(电气石和角闪石)按一定质量比组合，可以显著提升塑胶的拉伸强度和回弹性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
以重量份数计，塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方如下：
Figure BDA0001452406440000031
其中，聚醚多元醇由质量比为5：10：6的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，其中，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200，羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比3:1:1组成。
塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂按以下步骤进行制备：将不同的聚醚多元醇混合搅拌、加热，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度为80℃，反应时间为4h。反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂，80℃反应1.5h，之后加入抗氧化剂和抗紫外剂，搅拌半小时后即可。
实施例2
以重量份数计，塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方如下：
Figure BDA0001452406440000032
Figure BDA0001452406440000041
其中，所述聚醚多元醇由质量比为5：10：6的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，其中，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200，羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比3:1:1组成。
塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂按以下步骤进行制备：将不同的聚醚多元醇混合搅拌、加热，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度为80℃，反应时间为4h。反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂，80℃反应1.5h，之后加入抗氧化剂和抗紫外剂，搅拌半小时后即可。
实施例3
以重量份数计，塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方如下：
Figure BDA0001452406440000042
其中，所述聚醚多元醇由质量比为5：10：6的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，其中，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200，羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比3:1:1组成。
塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂按以下步骤进行制备：将不同的聚醚多元醇混合搅拌、加热，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度为80℃，反应时间为4h。反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂，80℃反应1.5h，之后加入抗氧化剂和抗紫外剂，搅拌半小时后即可。
实施例4
以重量份数计，塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方如下：
Figure BDA0001452406440000051
其中，所述聚醚多元醇由质量比为8：10：8的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，其中，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200，羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比3:1:1组成。
塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂按以下步骤进行制备：将不同的聚醚多元醇混合搅拌、加热，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度为80℃，反应时间为4h。反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂，80℃反应1.5h，之后加入抗氧化剂和抗紫外剂，搅拌半小时后即可。
实施例5
以重量份数计，塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的配方如下：
Figure BDA0001452406440000052
其中，所述聚醚多元醇由质量比为6：10：7的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，其中，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，羟值为100～120mgKOH/g，具体可选用江苏省化工研究所有限公司产品，牌号JSB10；聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，羟值为80～95mgKOH/g，具体可以选择三菱化学、韩国PTG的产品，规格PTMG 1300；环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200，羟值为32～35mgKOH/g，具体可以选择ZS-1618A。填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比3:1:1组成。
塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂按以下步骤进行制备：将不同的聚醚多元醇混合搅拌、加热，然后加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度为80℃，反应时间为4h。反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂，80℃反应1.5h，之后加入抗氧化剂和抗紫外剂，搅拌半小时后即可。
实施例6
填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比5:1:1组成，配方其他组成及制备方法同实施例5。
实施例7
填料由无碱玻璃纤维、电气石和角闪石按质量比4:1:1组成，配方其他组成及制备方法同实施例5。
对比例1
填料由电气石和角闪石按质量比1:1组成，配方其他组成及制备方法同实施例5。
对比例2
填料为五碱玻璃纤维，配方其他组成及制备方法同实施例5。
对比例3
不添加填料，配方其他组成及制备方法同实施例5。
对比例4
聚醚多元醇由质量比为10：7的聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1000～1200，环氧丙烷聚醚三元醇的3400～3800，配方其他组成及制备方法同实施例7。
实施例8性能测试
将上述实施例制备得到的胶粘剂按质量比1:9与橡胶粒子搅拌均匀，加入预热模具中，120℃加压固化7-10分钟，室温10小时后测试性能。性能测试按照国家标准进行。
表1
Figure BDA0001452406440000071
结果参见表1。本发明配方制备得到的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂在拉伸强度、断裂伸长率和回弹率上的提升上表现优异，产品力学性能非常好，其中实施例7的效果最佳。本申请研究过程中发现，聚醚多元醇的种类、分子量的差异过大以及质量比都会影响最终的产品性能，本申请采用一定范围分子量的聚醚二元醇和三元醇组合，特别是聚碳酸酯二醇的添加，搭配聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇可以显著提高拉伸强度，另外，填料也会影响塑胶的力学性能，采用无碱玻璃纤维与不同结构的矿物按一定质量比组合后作为填料，可以显著提升拉伸强度和回弹性能。

Claims (8)

1.一种塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，以重量份数计，包括：
Figure FDA0002451626250000011
其中，所述聚醚多元醇由质量比为5～8：10：6～8的聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇和环氧丙烷聚醚三元醇组成，聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000～1200，聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为1200～1400，环氧丙烷聚醚三元醇的数均分子量为5000～5200；
所述的填料为无碱玻璃纤维、电气石和角闪石的混合物。
2.根据权利要求1所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，以重量份数计，包括：
Figure FDA0002451626250000012
3.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的增塑剂为环氧脂肪酸甲酯、DINCH或THIOKOL TP-95。
4.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述无碱玻璃纤维、电气石和角闪石的质量比为3～5:1:1。
5.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，所述的催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或两种。
6.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，还包括0.3～0.5重量份的抗氧化剂。
7.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂，其特征在于，还包括0.3～0.5重量份的抗紫外剂。
8.根据权利要求1或2所述的塑胶跑道用单组份聚氨酯胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括：将不同的聚醚多元醇混合后与二苯基甲烷二异氰酸酯反应，反应温度为75～85℃，反应时间为3～4h；反应结束后再加入增塑剂、填料和催化剂于75～80℃继续反应1～1.5h。
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