CN108299621A - 一种环保型塑胶跑道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型塑胶跑道及其制备方法，包括弹性底层和无颗粒自结纹耐磨面层；所述弹性底层由弹性缓冲层和加强稳定层组成；所述无颗粒自结纹耐磨面层由中层和顶层组成；其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；A组分由如下重量份数的原料组成：聚醚多元醇A为30‑50份；聚醚多元醇B为5‑20份；填料为40‑80份；颜料为0.5‑5份；扩链剂为0.2‑2份；抗氧剂为0.1‑1份；紫外线吸收剂为0.1‑1份；催化剂为0.5‑2份；流变助剂为0.2‑2份；本发明采用合理的底弹面韧的产品结构，弹性缓冲层柔软并富有弹性，可以很好的吸收冲击力；无颗粒自结纹耐磨面层强度高、防滑耐磨，使用寿命更长久。

Description

一种环保型塑胶跑道及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环保型塑胶跑道及其制备方法。
背景技术：
因聚氨酯运动场地具有弹性好、强度高、色彩美观，并能提高运动员成绩，受到了广大社会的认可。目前国内大、中、小学，幼儿园，企事业单位和专业体育场的跑道和球场广泛采用聚氨酯铺装材料。随着生活水平的提高，塑胶跑道、球场的数量也迅速增长。
但是目前市场上的塑胶跑道含有大量的溶剂和增塑剂，溶剂易燃易爆、高毒性及高挥发性导致塑胶跑道在生产、运输、施工的过程中安全风险大；另外溶剂还具有强烈的刺激性气味，破坏生态环境，危害人类健康。而增塑剂的不稳定性又导致产品耐候性差，使用寿命短，并且皮肤接触后存在健康危害。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种环保型塑胶跑道及其制备方法，具有安全环保、施工简单、性能优良的特点，有效解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种环保塑胶跑道，包括弹性底层和无颗粒自结纹耐磨面层；所述弹性底层由弹性缓冲层和加强稳定层组成；所述无颗粒自结纹耐磨面层由中层和顶层组成；
其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；
A组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A为30-50份；聚醚多元醇B为5-20份；填料为40-80份；颜料为0.5-5份；扩链剂为0.2-2份；抗氧剂为0.1-1份；紫外线吸收剂为0.1-1份；催化剂为0.5-2份；流变助剂为0.2-2份；
B组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇C为45-60份；异氰酸酯为35-55份；阻聚剂为10PPM份；
无颗粒自结纹耐磨面层由C组分和D组分组成；
C组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A为30-50；聚醚多元醇B为5-20；填料为20-40；颜料为0.5-5；扩链剂为0.2-2；抗氧剂为0.1-1；紫外线吸收剂为0.1-1；催化剂为0.5-2；流变助剂为1-5；
D组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇C为45-60份；异氰酸酯为35-55份；阻聚剂为10PPM。
所述的聚醚多元醇A是以甘油为起始剂，官能度为3，分子量为3000-5000的聚醚多元醇，优选3003n(市售，美国陶氏化工)或4701(市售，美国陶氏化工)的一种或两种。所述的聚醚多元醇B是以丙二醇为起始剂，官能度为2，分子量为1000-4000的聚醚多元醇，优选4001m(市售，美国陶氏化工)、10001m(市售，美国陶氏化工)或20001m(市售，美国陶氏化工)的一种或几种。所述的填料为高岭土、轻质碳酸钙、重质碳酸钙和滑石粉的一种或几种；所述颜料为氧化铁红、钛白粉、酞青绿和酞青蓝的一种或几种。
所述的扩链剂为水或小分子二醇，优选乙二醇(EG)、1,4丁二醇(1,4-BG)和一缩二丙二醇(DPG)中的一种或几种。抗氧剂为1010，紫外线吸收剂为UV9，催化剂为有机铋类凝胶型催化剂8118(市售，美国领先化学)。所述的流变助剂为有机膨润土、气相二氧化硅和BYK-410中的一种或几种。
所述的聚醚多元醇C是以丙二醇为起始剂，官能度为2，分子量为1000-4000的聚醚多元醇，优选10001m(市售，美国陶氏化工)、20001m(市售，美国陶氏化工)或40001m(市售，美国陶氏化工)的一种或几种。所述异氰酸酯为MDI-50，(市售，烟台万华化学)。所述阻聚剂为磷酸或苯甲酰氯中的一种或两种的混合物。
根据如上所述的环保型塑胶跑道的制备方法，包括以下步骤：
(1)弹性底层材料的制备
A组分的制备：将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂和流变助剂投入反应釜中搅拌，升温至60-80℃，充分研磨后，升温至110-120℃，在真空条件下脱水，温度降到50℃以下，然后再加入扩链剂和催化剂，搅拌，包装，即得A组分产品；
B组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110-120℃，真空条件下脱水，降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75-85℃范围内反应2-2.5小时，降温至50℃以下，包装，即得B组分产品。
(2)无颗粒自结纹耐磨面层材料的制备
C组分的制备：将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂和流变助剂投入反应釜中搅拌，升温至60-80℃，充分研磨后，升温至110-120℃，在真空条件下脱水，温度降到50℃以下，加入扩链剂和催化剂，搅拌，包装，即得C组分产品；
D组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110-120℃，真空条件下脱水，降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75-85℃范围内反应2-2.5小时，降温至50℃以下，包装，即得D组分产品；
将上述步骤制备的弹性底层材料的A组分和B组分按重量比为4：1混合均匀，15-30分钟内均匀摊铺在处理好的运动场基面上，形成厚度为8-10mm的弹性缓冲层；
然后将弹性底层材料A组分和B组分按重量比为3：1混合均匀后，15-30分钟内均匀摊铺在已固化的弹性缓冲层上面，形成厚度为1-2mm的加强稳定层，加强稳定层固化后制得塑胶跑道弹性底层；
最后将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后，10-20分钟内均匀喷涂在塑胶跑道弹性底层上，形成中层；再将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后10-20分钟内均匀喷涂在中层上形成厚度为2-3mm的顶层。
本发明具有以下优点：
1、本发明通过选择合适的原材料和合理的配方设计，完全摒弃了不安全不环保的有机溶剂和增塑剂，从生产、施工到使用的全过程中均无有害物质排放，不危害人体健康，不影响环境，是一种环境友好的环保型聚氨酯材料。
2、本发明采用合理的底弹面韧的产品结构，弹性底层材料使用选择性强的催化体系，利用微量的水做扩链剂，固化后形成微泡结构，并且发泡均匀细腻容易控制；弹性缓冲层柔软并富有弹性，可以很好的吸收冲击力；加强稳定层硬度较高，可以减少形变，提供良好的支撑反弹；无颗粒自结纹耐磨面层强度高、防滑耐磨，使用寿命更长久。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、弹性缓冲层，2、加强稳定层，3、中层，4、顶层。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的特点，下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步说明。以下实施例中各组分重量单位为Kg，实施例中所用原料除特殊说明外，均为市购。
如图1所示：
实施例1：
一种环保塑胶跑道，包括弹性底层和无颗粒自结纹耐磨面层；所述弹性底层由弹性缓冲层和加强稳定层组成；所述无颗粒自结纹耐磨面层由中层和顶层组成；
弹性底层材料的制备
其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；
A组分由如下重量份数的原料组成：
3003n 40
1000lm 5
轻质碳酸钙 50
氧化铁红 3
H2O 0.2
1010 0.1
UV9 0.1
8118 0.5
有机膨润土 1
B组分由如下重量分数的原料组成：
2000lm 55
MDI-50 45
磷酸 10PPM
A组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至80℃，使用研磨机充分研磨后，升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到48℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得A组分产品；
B组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下，然后降温至45℃，加入配方量的异氰酸酯，在85℃反应2小时，取样检测合格后，降温至48℃，包装，即得B组分产品。
无颗粒自结纹耐磨面层材料的制备
C组分由如下重量份数的原料组成：
D组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 55
MDI-50 45
磷酸 10PPM
C组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至80℃，使用研磨机充分研磨后，升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到45℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得C组分产品；
D组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下。然后降温至45℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在85℃反应2小时，取样检测合格后，降温至45℃，包装，即得D组分产品。
将上述步骤制备的弹性底层材料的A组分和B组分按重量比为4：1混合均匀，15分钟内均匀摊铺在处理好的运动场基面上，形成厚度为9mm的弹性缓冲层；
然后将弹性底层材料A组分和B组分按重量比为3：1混合均匀后，15分钟内均匀摊铺在已固化的弹性缓冲层上面，形成厚度为1mm的加强稳定层，加强稳定层固化后制得塑胶跑道弹性底层；
最后将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后，10分钟内均匀喷涂在塑胶跑道弹性底层上，形成中层；再将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后10分钟内均匀喷涂在中层上形成厚度为3mm的顶层。
实施例2
弹性底层材料的制备
其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；
A组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 40
1000lm 8
滑石粉 50
氧化铁红 3
H2O 0.25
1010 0.1
UV9 0.1
8118 0.8
有机膨润土 1
B组分由如下重量分数的原料组成：
2000lm 50
MDI-50 50
磷酸 10PPM
A组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至60℃，使用研磨机充分研磨后，升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到48℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得A组分产品；
B组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下，然后降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75℃反应2小时，取样检测合格后，降温至48℃，包装，即得B组分产品。
无颗粒自结纹耐磨面层材料的制备
C组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 40
400lm 10
高岭土 40
氧化铁红 5
1,4丁二醇 1
1010 0.3
UV9 0.5
8118 2
有机膨润土 5
BYK-410 0.5
D组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 60
MDI-50 40
磷酸 10PPM
C组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至80℃，使用研磨机充分研磨后，升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到43℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得C组分产品；
D组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下。然后降温至45℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在85℃反应2小时，取样检测合格后，降温至43℃，包装，即得D组分产品。
将上述步骤制备的弹性底层材料的A组分和B组分按重量比为4：1混合均匀，20分钟内均匀摊铺在处理好的运动场基面上，形成厚度为9mm的弹性缓冲层；
然后将弹性底层材料A组分和B组分按重量比为3：1混合均匀后，20分钟内均匀摊铺在已固化的弹性缓冲层上面，形成厚度为1mm的加强稳定层，加强稳定层固化后制得塑胶跑道弹性底层；
最后将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后，15分钟内均匀喷涂在塑胶跑道弹性底层上，形成中层；再将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后15分钟内均匀喷涂在中层上形成厚度为3mm的顶层。
实施例3
弹性底层材料的制备
其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；
A组分由如下重量份数的原料组成：
B组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 60
MDI-50 40
苯甲酰氯 10PPM
A组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至60℃，使用研磨机充分研磨后，升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到48℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得A组分产品；
B组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下，然后降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75℃反应2小时，取样检测合格后，降温至48℃，包装，即得B组分产品。
无颗粒自结纹耐磨面层材料的制备
C组分由如下重量份数的原料组成：
D组分由如下重量份数的原料组成：
2000lm 60
MDI-50 40
磷酸 10PPM
C组分的制备：先将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂、流变助剂投入反应釜中搅拌30分钟，同时升温至80℃，使用研磨机充分研磨后，升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2小时，然后温度降到43℃，加入扩链剂、催化剂，搅拌30分钟，包装，即得C组分产品；
D组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水，使水分达到0.05％以下。然后降温至45℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在85℃反应2小时，取样检测合格后，降温至43℃，包装，即得D组分产品。
将上述步骤制备的弹性底层材料的A组分和B组分按重量比为4：1混合均匀，30分钟内均匀摊铺在处理好的运动场基面上，形成厚度为8.5mm的弹性缓冲层；
然后将弹性底层材料A组分和B组分按重量比为3：1混合均匀后，30分钟内均匀摊铺在已固化的弹性缓冲层上面，形成厚度为1.5mm的加强稳定层，加强稳定层固化后制得塑胶跑道弹性底层；
最后将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后，20分钟内均匀喷涂在塑胶跑道弹性底层上，形成中层；再将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后20分钟内均匀喷涂在中层上形成厚度为3mm的顶层。
实施例对比
将实施例1-3制备得到的产品进行性能测试，测试结果见下表：
项目 实例1 实例2 实例3
拉伸强度(MPa) 3.7 4.1 3.5
伸长率(％) 240 210 260
冲击吸收(％) 42 37 44
垂直变形(mm) 1.8 1.3 2.1
TVOC(mg/(m2·h)) 0.01 0.01 0.01
从上述实验数据可知，本发明提供的一种环保型塑胶跑道材料，不仅摒弃了对环境、人体健康影响比较大的有机溶剂和增塑剂，达到了环保的目的，同时产品的物理性能也得到很大的提高，是适用于运动场地使用的优质材料。本发明的弹性底层材料也可以作为篮球场、网球场、排球场、羽毛球场和多功能运动场的弹性底层，并拥有良好的冲击吸收和球类反弹性能。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种环保塑胶跑道，其特征在于：包括弹性底层和无颗粒自结纹耐磨面层；所述弹性底层由弹性缓冲层和加强稳定层组成；所述无颗粒自结纹耐磨面层由中层和顶层组成；
其中：弹性底层材料由A组分和B组分组成；
A组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A为30-50份；聚醚多元醇B为5-20份；填料为40-80份；颜料为0.5-5份；扩链剂为0.2-2份；抗氧剂为0.1-1份；紫外线吸收剂为0.1-1份；催化剂为0.5-2份；流变助剂为0.2-2份；
B组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇C为45-60份；异氰酸酯为35-55份；阻聚剂为10PPM份；
无颗粒自结纹耐磨面层由C组分和D组分组成；
C组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇A为30-50；聚醚多元醇B为5-20；填料为20-40；颜料为0.5-5；扩链剂为0.2-2；抗氧剂为0.1-1；紫外线吸收剂为0.1-1；催化剂为0.5-2；流变助剂为1-5；
D组分由如下重量份数的原料组成：
聚醚多元醇C为45-60份；异氰酸酯为35-55份；阻聚剂为10PPM。
2.根据权利要求1所述的一种环保塑胶跑道，其特征在于：所述的聚醚多元醇A是以甘油为起始剂，官能度为3，分子量为3000-5000的聚醚多元醇；所述的聚醚多元醇B是以丙二醇为起始剂，官能度为2，分子量为1000-4000的聚醚多元醇；所述的填料为高岭土、轻质碳酸钙、重质碳酸钙和滑石粉的一种或几种；所述颜料为氧化铁红、钛白粉、酞青绿和酞青蓝的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型塑胶跑道，其特征在于：所述的扩链剂为水或小分子二醇，抗氧剂为1010，紫外线吸收剂为UV9，催化剂为有机铋类凝胶型催化剂；所述的流变助剂为有机膨润土、气相二氧化硅和BYK-410中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种环保型塑胶跑道，其特征在于：所述的聚醚多元醇C是以丙二醇为起始剂，官能度为2，分子量为1000-4000的聚醚多元醇；所述异氰酸酯为MDI-50；所述阻聚剂为磷酸或苯甲酰氯中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1-4任一所述的环保型塑胶跑道的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)弹性底层材料的制备
A组分的制备：将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂和流变助剂投入反应釜中搅拌，升温至60-80℃，充分研磨后，升温至110-120℃，在真空条件下脱水，温度降到50℃以下，然后再加入扩链剂和催化剂，搅拌，包装，即得A组分产品；
B组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110-120℃，真空条件下脱水，降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75-85℃范围内反应2-2.5小时，降温至50℃以下，包装，即得B组分产品。
(2)无颗粒自结纹耐磨面层材料的制备
C组分的制备：将配方量的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、填料、颜料、抗氧剂、紫外线吸收剂和流变助剂投入反应釜中搅拌，升温至60-80℃，充分研磨后，升温至110-120℃，在真空条件下脱水，温度降到50℃以下，加入扩链剂和催化剂，搅拌，包装，即得C组分产品；
D组分的制备：将配方量的聚醚多元醇C和阻聚剂投入反应釜中，搅拌升温至110-120℃，真空条件下脱水，降温至50℃以下，加入配方量的异氰酸酯，在75-85℃范围内反应2-2.5小时，降温至50℃以下，包装，即得D组分产品；
将上述步骤制备的弹性底层材料的A组分和B组分按重量比为4：1混合均匀，15-30分钟内均匀摊铺在处理好的运动场基面上，形成厚度为8-10mm的弹性缓冲层；
然后将弹性底层材料A组分和B组分按重量比为3：1混合均匀后，15-30分钟内均匀摊铺在已固化的弹性缓冲层上面，形成厚度为1-2mm的加强稳定层，加强稳定层固化后制得塑胶跑道弹性底层；
最后将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后，10-20分钟内均匀喷涂在塑胶跑道弹性底层上，形成中层；再将无颗粒自结纹耐磨面层材料C组分和D组分按重量比为2：1混合均匀后10-20分钟内均匀喷涂在中层上形成厚度为2-3mm的顶层。
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