CN107815273A - 一种跑道专用水性改性丙烯酸树脂胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

一种跑道专用水性改性丙烯酸树脂胶黏剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所提供的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，原料组分包括：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:3～15；所述的A组分包含40～80份改性丙烯酸树脂乳液和20～60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20～30份、己二酸10～15份、乙二醇10～15份、二羟甲基丙酸5～10份、二苯基甲烷二异氰酸酯1～2份、成膜助剂10～15份、成盐剂2～3份、扩链剂2～3份。本发明使用了环保无溶剂的水性丙烯酸树脂乳液和水性氯丁胶乳替代了传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂使用水为分散介质替代有机溶剂，不含有机溶剂、TDI、甲醛和MOCA添加剂等，使用该胶黏剂用于塑胶跑道中，塑胶跑道的气味有了极大的改善，对施工人员、使用人员与环境无害，并具有良好的机械强度和耐候性。

Description

一种跑道专用水性改性丙烯酸树脂胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂及其制备方法。
背景技术
塑胶跑道由塑胶跑道专用胶黏剂、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。然而，塑胶跑道的使用，却偶尔伴随着一些负面的报道，例如有学生出现咳嗽、呕吐、哮喘、皮肤过敏、流鼻血等症状。这些负面报道所产生的主要原有是由于一些企业追求塑胶跑道的使用性能，施工过程中使用的非环保聚氨酯胶粘剂所造成的。
目前国内塑胶跑道所用塑胶跑道专用胶黏剂系由TDI和有机溶剂作为原料制备得到的聚氨酯胶粘剂，TDI和有机溶剂在施工和使用过程中会作为有毒有害气体挥发，并且还会有部分残留，对施工人员、使用人员及周边环境造成危害。另外，一些胶粘剂厂家在生产聚氨酯胶水时，为了降低成本，加入劣质氯化石蜡或对人体有害的塑化剂DOP作为增塑剂，导致跑道具有刺激性气味。因此为了避免这类现象，急迫需要一种无毒环保的胶黏剂用于塑胶跑道中。
目前，已有相应的研究，例如中国专利CN106634783A，公开了一种聚氨酯塑胶跑道胶粘剂及其应用，其胶液分为A、B两个组分组；A、B组分组的重量比为：1：3～8，其中：A组分组包括几种聚醚多元醇混合物和改性液体MDI；两者重量比为50～80：20～50；B组分组包括聚醚多元醇10～40份、环保扩链剂1～10份、环保无味增塑剂10～40份、颜料1～10份、气相白炭黑1～10份、超细填料10～50份、纳米有机蒙脱土1～10份、抗氧剂0.1～0.5份、抗紫外线剂，0.1～0.5份。然而，上述胶粘剂中使用的原料中采用的MDI属于芳香族二异氰酸酯，由于添加的MDI含量较大，导致MDI在塑胶跑道中可能有残留，仍然对施工和使用人员有危害，不能满足人们对塑胶跑道无毒无害的基本要求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，同时提供了该胶黏剂的制备方法。
技术方案：本发明所提供的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，原料组分包括：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:3～15；所述的A组分包含40～80份改性丙烯酸树脂乳液和20～60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20～30份、己二酸10～15份、乙二醇10～15份、二羟甲基丙酸5～10份、二苯基甲烷二异氰酸酯1～2份、成膜助剂10～15份、成盐剂2～3份、扩链剂2～3份。
进一步，上述配方中所述的改性丙烯酸树脂乳液为纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的一种或多种。优选纯丙乳液与硅丙乳液的混合乳液，两者质量比为1:1～2。
所述的改性丙烯酸树脂乳液有40-60％的固含量。所述的氯丁胶乳固含量为45～55％，PH值为8～11，拥有300～1000cP的粘度(25℃,30rpm)，并且氯丁胶乳干燥后的干胶(断裂伸长率与样品处理的方法参照GB/T 16777-2008进行测试)有≥300％的断裂伸长率。
进一步，上述配方中所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。
本发明还提供了所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂的制备方法，具体步骤为：
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
对于本发明来说，最佳的配方是：A组分与B组分的质量比为100:14；所述的A组分包含40份改性丙烯酸树脂乳液和60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20份、己二酸15份、乙二醇15份、二羟甲基丙酸5份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、成膜助剂10份、成盐剂2份、扩链剂2份。
有益效果：与现有技术相比，本发明使用了环保无溶剂的水性丙烯酸树脂乳液和水性氯丁胶乳替代了传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂，该胶黏剂使用水为分散介质替代有机溶剂，不含有机溶剂、TDI、甲醛和MOCA添加剂等，使用该胶黏剂用于塑胶跑道中，塑胶跑道的气味有了极大的改善，对施工人员、使用人员与环境无害，并具有良好的机械强度和耐候性，完全可符合严格的国家标准GB/T-14833《合成材料跑道面层》的各项指标要求。此外，采用本发明所提供的制备方法中，制备温度较低，工艺简单，无三废排出，具有良好的工艺环保性。
具体实施方式：
实施例1
原料配比：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:15；所述的A组分包含40份改性丙烯酸树脂乳液和60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20份、己二酸10份、乙二醇10份、二羟甲基丙酸5份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、成膜助剂10份、成盐剂2份、扩链剂2份。所述的改性丙烯酸树脂乳液为纯丙乳液。所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。所述的氯丁胶乳固含量为45％，PH值为8，粘度(25℃,30rpm)为300cP，并且氯丁胶乳干燥后的干胶断裂伸长率为350％。
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
实施例2
原料配比：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:3；所述的A组分包含80份改性丙烯酸树脂乳液和20份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇30份、己二酸15份、乙二醇15份、二羟甲基丙酸10份、二苯基甲烷二异氰酸酯2份、成膜助剂15份、成盐剂3份、扩链剂3份。所述的改性丙烯酸树脂乳液为醋丙乳液。所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。所述的氯丁胶乳固含量为55％，PH值为11，粘度(25℃,30rpm)为1000cP，并且氯丁胶乳干燥后的干胶断裂伸长率为480％。
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
实施例3
原料配比：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:15；所述的A组分包含40份改性丙烯酸树脂乳液和60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20份、己二酸10份、乙二醇10份、二羟甲基丙酸5份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、成膜助剂10份、成盐剂2份、扩链剂2份。所述的改性丙烯酸树脂乳液为苯丙乳液。所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。所述的氯丁胶乳固含量为45％，PH值为11，粘度(25℃,30rpm)为300cP，并且氯丁胶乳干燥后的干胶断裂伸长率为500％。
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
实施例4
原料配比：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:3；所述的A组分包含80份改性丙烯酸树脂乳液和20份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇30份、己二酸15份、乙二醇15份、二羟甲基丙酸10份、二苯基甲烷二异氰酸酯2份、成膜助剂15份、成盐剂3份、扩链剂3份。所述的改性丙烯酸树脂乳液为硅丙乳液。所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。所述的氯丁胶乳固含量为45％，PH值为11，粘度(25℃,30rpm)为800cP，并且氯丁胶乳干燥后的干胶断裂伸长率为620％。
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
实施例5
原料配比：A组分与B组分的质量比为100:14；所述的A组分包含40份改性丙烯酸树脂乳液和60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20份、己二酸15份、乙二醇15份、二羟甲基丙酸5份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、成膜助剂10份、成盐剂2份、扩链剂2份。所述的改性丙烯酸树脂乳液为纯丙乳液与硅丙乳液的混合乳液，两者质量比为1:1～2。所述成盐剂为三乙醇胺。所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺，所述的成膜助剂为醇酯十二。所述的氯丁胶乳固含量为50％，PH值为10，粘度(25℃,30rpm)为500cP，并且氯丁胶乳干燥后的干胶断裂伸长率为310％。
将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
采用实施例1～实施例5制备得到的跑道专用水性改性丙烯酸树脂胶黏剂，添加橡胶颗粒制成塑胶跑道，对塑胶跑道产品进行性能测试，所得结果如下表所示：
有害物质、拉伸强度及断裂伸长率测定方法的检测方法按照标准GB/T-14833《合成材料跑道面层》检测。
从实验数据中可以看出。本发明所制备得到的胶黏剂铺设塑胶跑道，不仅具有最佳的安全性、环保性能，机械性能，还具有优良的耐候性能，完全可符合国标的要求。

Claims (8)

1.一种跑道专用水性改性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于原料组分包括：A和B组分，A组分与B组分的质量比为100:3～15；所述的A组分包含40～80份改性丙烯酸树脂乳液和20～60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20～30份、己二酸10～15份、乙二醇10～15份、二羟甲基丙酸5～10份、二苯基甲烷二异氰酸酯1～2份、成膜助剂10～15份、成盐剂2～3份、扩链剂2～3份。
2.根据权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述的改性丙烯酸树脂乳液为纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述的改性丙烯酸树脂乳液为纯丙乳液与硅丙乳液的混合乳液，两者质量比为1:1～2。
4.根据权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述的氯丁胶乳固含量为45～55％，PH值为8～11，粘度(25℃,30rpm)为300～1000cP。
5.根据权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述成盐剂为三乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述扩链剂为N，N-二羟基(二异丙基)苯胺。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂，其特征在于所述的胶黏剂配方为：A组分与B组分的质量比为100:14；所述的A组分包含40份改性丙烯酸树脂乳液和60份氯丁胶乳；所述的B组分包含聚氧化丙烯三醇20份、己二酸15份、乙二醇15份、二羟甲基丙酸5份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、成膜助剂10份、成盐剂2份、扩链剂2份。
8.权利要求1所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂的制备方法，将改性丙烯酸树脂乳液和氯丁胶乳混合，得到混合乳液A；将聚氧化丙烯三醇、己二酸、乙二醇和二甲基乙酰胺充分混合均匀，再加入成膜助剂，充分混合均匀后，滴加二苯基甲烷二异氰酸酯，并在45～55℃进行恒温反应3～5h；然后降温至35～40℃，在搅拌条件下加入成盐剂进行中和反应，时间为30～35分钟，之后加入扩链剂，进行扩链反应30分钟后，即得到混合液B，A和B按比例经充分混合便得到所述的跑道专用水性丙烯酸树脂胶黏剂。
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