CN108329455A - 一种用于epdm球场跑道的水性聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料及其制备方法，由如下重量份数的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯为5‑10份；异氰酸酯为3‑5份；聚醚多元醇为30‑40份；亲水交联剂为2‑5份；中和剂为1‑2份；扩链剂为0.5‑1份；去离子水为50‑60份；催化剂为0.1‑0.2份；抗氧剂为0.1‑0.2PPM份；以水为溶剂的高性能环保无毒聚氨酯胶黏剂，其中以HDI、IPDI、PTMEG、DMPA为主要原料并结合丙酮发合成适用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯分散乳液，具有良好的使用工艺性、耐黄变性和粘结强度高等特点；而EPDM球场跑道的水性聚氨酯胶黏剂材料的制备方法简单易行，具有安全环保、施工简单、性能优良的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料及其制备方法。
背景技术：
EPDM球场跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定等特性，更有利于运动员速度和技术的发挥，并有效地提高运动成绩，降低摔伤率。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，尤其是其抗紫外线能力和耐老化力是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。随着人们对运动场地要求的不断提高，对于场地环境环保的要求也不断提高，目前市场上用于EPDM球场跑道的胶黏剂，使用的是反应型单组份的聚氨酯胶黏剂，其中含有大量的增塑剂和游离的异氰酸酯，对人体存在一定的危害，其存在的老化快、使用性差、毒跑道、粘结强度等问题，不仅使用户的身体健康存在安全隐患，而且还给用户造成了严重的经济损失。
目前市场上的胶黏剂都含有大量增塑剂不但对人体健康会造成危害，而且还都是使用非耐黄变类异氰酸酯，场地容易变黑变黄，还会出现老化快、高温析出等现象，另外其粘结强度等问题不利于施工，全国多地学校相继发生“毒跑道”事件，部分学校塑胶跑道原材料涉嫌为大量添加增塑剂类材料；给人们使用塑胶跑道带来了巨大的安全隐患。
发明内容：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料及其制备方法，以水为溶剂合成的聚氨酯材料，环保无毒、对环境友好，完全克服了浅色跑道的耐黄变问题，保色率高，粘结强度好，具有优异的环保性、使用性、耐候性、不黄变性；EPDM球场跑道的水性聚氨酯胶黏剂材料的制备方法简单易行，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：
一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，由如下重量份数的原料组成：
异佛尔酮二异氰酸酯为5-10份；异氰酸酯为3-5份；聚醚多元醇为30-40份；亲水交联剂为2-5份；中和剂为1-2份；扩链剂为0.5-1份；去离子水为50-60份；催化剂为0.1-0.2份；抗氧剂为0.1-0.2PPM份；
所述异氰酸酯为3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯；所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇或聚四亚甲基醚二醇，其中聚四氢呋喃醚二醇平均分子量为2000-3000，官能度为2；所述亲水交联剂为超细二羟甲基丙酸；所述中和剂为三乙胺；所述扩链剂为水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液或乙二胺；所述催化剂为BICAT8108；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
根据上述任一所述的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：先将配方量的聚醚多元醇和二羟甲基丙酸投入反应釜中加热至110-130℃，然后开始搅拌，在真空条件下脱水2-2.2小时得混合物A；
步骤2：将步骤1得到的混合物A降温至50℃以下，再投入异佛尔酮二异氰酸酯和异氰酸酯，缓慢升温至75-85℃，反应2-3小时得混合物B；
步骤3：测试步骤2得到的混合物B的NCO值，当测得的混合物B的NCO值为2-3时为合格，否则为不合格，然后继续反应，过一段时间后再测其混合物B的NCO值，重复此步骤，直到测得的混合物B的NCO值为合格，将NCO值合格后的混合物B的温度降至50℃以下并加入丙酮，搅拌30分钟后得混合物C；
步骤4：将步骤3得到的混合物C加入三乙胺搅拌30分钟后的得预聚体；
步骤5：将步骤4得到的合成好的预聚体倒入去离子水中进行分散，10分钟后加入水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液或乙二胺,搅拌30分钟后即得。
根据如上所述的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料的制备方法，所述步骤1中的脱水条件为120-125℃，真空度为0.09-0.1mpa，水分质量含量小于0.05％。
本发明采用以水为溶剂的高性能环保无毒聚氨酯胶黏剂，其中以HDI、IPDI、PTMEG、DMPA为主要原料并结合丙酮发合成适用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯分散乳液，具有良好的使用工艺性、耐黄变性和粘结强度高等特点；而EPDM球场跑道的水性聚氨酯胶黏剂材料的制备方法简单易行，具有安全环保、施工简单、性能优良的特点。
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对本发明作进一步说明。以下实施例中各组分重量单位为g，实施例中所用原料除特殊说明外，均为市购。
实施例1：
一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，由如下重量份数的原料组成：
异佛尔酮二异氰酸酯为5份；异氰酸酯为3份；聚醚多元醇为30份；亲水交联剂为2份；中和剂为1份；扩链剂为0.5份；去离子水为50份；催化剂为0.1份；抗氧剂为0.1PPM份；
制备本品1000g，在三口瓶中依次加入平均分子量为2500，官能度为2的聚四氢呋喃醚二醇300g和巴斯夫公司生产的抗氧剂1010为1g，开始搅拌升温加热120℃，脱水保温2小时后再降温至40℃，加入瑞典柏斯托公司生产的DMPA30g、IPDI50g和德国拜耳公司生产的HDI30g，然后加入美国领先化学生产的催化剂1g后升温至90℃后反应3小时；测得其NCO值，合格后，降温至40℃加入市售的三乙胺10g，搅拌10分钟后再加入去离子水600g后搅拌1小时。最后再加入市售的乙二胺0.5g搅拌一小时，即制得。
实施例2：
一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，由如下重量份数的原料组成：
异佛尔酮二异氰酸酯为8份；异氰酸酯为4份；聚醚多元醇为35份；亲水交联剂为3份；中和剂为1.5份；扩链剂为0.8份；去离子水为55份；催化剂为0.15份；抗氧剂为0.15PPM份；
制备本品1000g，在三口瓶中依次加入平均分子量为3000，官能度为2的聚四氢呋喃醚二醇400g和巴斯夫公司生产的抗氧剂1010为2g，开始搅拌升温加热120℃，脱水保温2小时后再降温至40℃，加入瑞典柏斯托公司生产的DMPA40g、IPDI 60g和德国拜耳公司生产的HDI 40g，然后加入美国领先化学生产的催化剂1g后升温至90℃后反应3小时；测得其NCO值，合格后，降温至40℃加入市售的三乙胺15g，搅拌10分钟后再加入去离子水600g后搅拌1小时。最后再加入市售的乙二胺0.8g搅拌一小时，即制得。
实施例3：
一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，由如下重量份数的原料组成：
异佛尔酮二异氰酸酯为10份；异氰酸酯为5份；聚醚多元醇为40份；亲水交联剂为5份；中和剂为2份；扩链剂为1份；去离子水为60份；催化剂为0.2份；抗氧剂为0.2PPM份；
制备本品1000g，在三口瓶中依次加入平均分子量为2000，官能度为2的聚四氢呋喃醚二醇350g和巴斯夫公司生产的抗氧剂1010为2.5g，开始搅拌升温加热120℃，脱水保温2小时后再降温至40℃，加入瑞典柏斯托公司生产的DMPA 45g、IPDI 65g和德国拜耳公司生产的HDI 45g，然后加入美国领先化学生产的催化剂1.5g后升温至90℃后反应3小时；测得其NCO值，合格后，降温至40℃加入市售的三乙胺18g，搅拌10分钟后再加入去离子水600g后搅拌1小时。最后再加入市售的乙二胺1g搅拌一小时，即制得。
使用时，将制得的聚氨酯乳液按与EPDM按重量比1:5的比例混合施工，待固化后即可。将实施例1-3制得的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料样块材料与未使用本发明所述的水性聚氨酯EPDM球场跑道材料制备的样块，在相同情况下做性能测试，测试结果见图表。
| 项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比样块 |
| 拉伸强度Mpa | 1.2 | 1.6 | 1.4 | 1.1 |
| 断裂伸长率％ | 1135 | 170 | 150 | 130 |
| 回弹性％ | 98 | 99 | 98.5 | 98 |
| 耐黄变性 | 耐黄变 | 耐黄变 | 耐黄变 | 不耐黄变 |
综上所述，以水为溶剂合成的聚氨酯胶黏剂，综合性能上优于传统体系粘合剂，以水为载体的胶黏剂，避免了传统胶黏剂的溶剂、增塑剂、游离异氰酸酯等有害物质的挥发，真正做到了环境友好，安全环保。脂肪族异氰酸酯的使用，彻底解决了传统胶黏剂不耐黄变的问题。是非常适用的优质EPDM球场跑道用胶黏剂。
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 (4)
1.一种用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，其特征在于：由如下重量份数的原料组成：
异佛尔酮二异氰酸酯为5-10份；异氰酸酯为3-5份；聚醚多元醇为30-40份；亲水交联剂为2-5份；中和剂为1-2份；扩链剂为0.5-1份；去离子水为50-60份；催化剂为0.1-0.2份；抗氧剂为0.1-0.2PPM份。
2.根据权利要求1所述的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料，其特征在于：所述异氰酸酯为3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯；所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇或聚四亚甲基醚二醇，其中聚四氢呋喃醚二醇平均分子量为2000-3000，官能度为2；所述亲水交联剂为超细二羟甲基丙酸；所述中和剂为三乙胺；所述扩链剂为水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液或乙二胺；所述催化剂为BICAT8108；所述抗氧剂为抗氧剂1010。
3.根据权利要求1-2任一所述的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：先将配方量的聚醚多元醇和二羟甲基丙酸投入反应釜中加热至110-130℃，然后开始搅拌，在真空条件下脱水2-2.2小时得混合物A；
步骤2：将步骤1得到的混合物A降温至50℃以下，再投入异佛尔酮二异氰酸酯和异氰酸酯，缓慢升温至75-85℃，反应2-3小时得混合物B；
步骤3：测试步骤2得到的混合物B的NCO值，当测得的混合物B的NCO值为2-3时为合格，否则为不合格，然后继续反应，过一段时间后再测其混合物B的NCO值，重复此步骤，直到测得的混合物B的NCO值为合格，将NCO值合格后的混合物B的温度降至50℃以下并加入丙酮，搅拌30分钟后得混合物C；
步骤4：将步骤3得到的混合物C加入三乙胺搅拌30分钟后的得预聚体；
步骤5：将步骤4得到的合成好的预聚体倒入去离子水中进行分散，10分钟后加入水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液或乙二胺,搅拌30分钟后即得。
4.根据权利要求3所述的用于EPDM球场跑道的水性聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的脱水条件为120-125℃，真空度为0.09-0.1mpa，水分质量含量小于0.05％。
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