CN108504081A - 一种夜光弹性塑胶跑道、健步道及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夜光弹性塑胶跑道、健步道，由以下重量份的各成分制备而成：15‑23份的耐黄变聚氨酯预聚体、5‑7份的扩链剂、68‑79份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1‑2份的抗氧剂；所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒的直径为1‑4mm。本发明的夜光弹性塑胶跑道、健步道，不含挥发性有毒物质、不含氯化石蜡、邻苯类增塑剂、不含MOCA等有害物质。在一些实施方式中，拉伸强度均在0.5MP以上，断裂伸长率均在90％以上，冲击吸收均在35％以上，在阳光下或灯下照射2小时候可以持续发光10小时以上。
Description
技术领域
本发明属于体育器材领域，具体涉及一种夜光弹性塑胶跑道、健步道及其制备方法。
背景技术
近几十年来蓄光型自发光材料的应用领域非常广泛，在国内外消防、交通、印刷印染、日用品等领域已经得到推广和应用，如用于发光标志牌、发光指示灯、发光导向标志、发光涂料等。
TDI型的聚氨酯跑道具有高挥发性和高危害性，对环境和人体的健康造成很大的危害。同时随着全面健身运动发展，各类运动场地需求量越来越大，尤其对于上班族，傍晚和夜间锻炼更需要夜光型运动场地，目前还没有能够长余辉夜光运动场地。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种节能、绿色环保，感温性、耐磨耗使用性能优良，具有很好的能的夜光弹性塑胶跑道、健步道及其制备方法，解决了现有夜光地坪材料不能满足夜间健身训练等体育运动问题。
本发明的第一方面在于提供一种夜光弹性塑胶跑道、健步道，由以下重量份的各成分制备而成：15-23份的耐黄变聚氨酯预聚体、5-7份的扩链剂、68-79份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1-2份的抗氧剂；所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒的直径为1-4mm。
优选的，所述耐黄变聚氨酯预聚体由30-40重量份的脂肪族二异氰酸酯和60-70重量份的分子量为1000-3000的聚醚多元醇预聚而成。
进一步优选的，所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
优选的，所述扩链剂由1-2重量份的芳香胺和23-24重量份的多元醇脱水后合成。
进一步优选的，所述芳香胺为二甲硫基甲苯二胺，所述多元醇为分子量为1000的聚醚多元醇。
优选的，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒由以下重量份的的各成分制备而成：30-60份的透明无色树脂、4-40份的透明无色的骨料、10-40份的长余辉发光材料、5-40份的液体增塑剂、0.5-2份的抗氧剂及0.5-20份的硫化剂及3-6份的光转换剂；
所述透明无色树脂为聚氨酯橡胶树脂或三元乙丙橡胶，所述透明无色的骨料为320目-1000目的透明玻璃粉，所述透明玻璃粉选自钠钙硅酸盐玻璃、钾铅硅酸盐玻璃、耐热硼硅酸盐透明玻璃粉中的一种或多种，所述长余辉发光材料选自纳米级稀土硅酸盐夜光粉、纳米级稀土铝酸盐夜光粉、纳米级碱土铝硼酸盐夜光粉中一种或多种，所述液体增塑剂选自环氧大豆油、多元醇苯甲酸酯、磷酸三苯酯中一种或多种，所述抗氧剂选自有芳香胺和受阻酚中一种或多种，所述硫化剂选自芳香胺类扩链剂、低分子醇或TAIC中一种或多种，所述光转换剂选自2，4，6-三(对甲氧基苯乙烯基)-1，3，5-均三嗪或由有机配体与稀土元素络合形成的有机金属配合物中一种或多种。
本发明的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒，通过添加无色树脂，大大的提高了长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒的弹性，同时通过添加粒度为320-1000目的透明无色骨料，使制备的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒具有较强的穿透性，即使在下雪天、雾天或运动场跑道吸附大量灰尘后，依然可以为夜间的运动场跑道提供充足的亮度，为夜间运动的人们提供运动的场所。增塑剂，在长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒中能够起到提高长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒耐候性的作用，延长维持较高发光性能的年限。通过添加芳香类抗氧剂或受阻酚为抗氧剂，能够起到延长余辉时间、提高余辉强度的作用，添加硫化剂，可以与聚氨酯树脂接触，延长聚氨酯树脂的分子量，从而提高聚氨酯树脂的力学性能。添加光转换剂，使其可以同时吸收紫外光和可见光，白天时呈红色，夜晚时则发出黄色的光。
优选的，所述抗氧剂选自有芳香胺和受阻酚的一种或多种。
进一步优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
本发明的第二方面在于提供第一方面的塑胶跑道、健步道的制备方法，包括以下步骤：
S10，用普通聚氨酯粘合剂摊铺好4-10毫米的塑胶跑道、健步道底层；
S20，将所述耐黄变聚氨酯预聚体、扩链剂、抗氧化剂及长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒通过搅拌均匀，喷涂在底层表面形成夜光弹性塑胶跑道或滚压摊铺成夜光弹性健步道。
优选的，所述S10为，先用卧式搅拌机搅拌均匀普通聚氨酯单组份粘合剂和废橡胶颗粒，或者传统环保双组份塑胶，再用摊铺机摊铺成底层；所述S20为，待所述S10铺成的底层完全固化后，用耐黄变聚氨酯预聚体加入扩链剂搅拌均匀后，加入抗氧剂及长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒搅拌均匀后，摊铺成面层，固化后形成夜光弹性塑胶跑道、健步道。
本发明的夜光弹性塑胶跑道、健步道的原料，均为市售常规化学品。本发明中，TAIC为Triallyl isocyanurate(三丙烯基异氰脲酸酯)的简写。抗氧剂1010为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
有益效果：
本发明的夜光弹性塑胶跑道、健步道，不含挥发性有毒物质、不含氯化石蜡、邻苯类增塑剂、不含MOCA(3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷)等有害物质。在一些实施方式中，拉伸强度均在0.5MP以上，断裂伸长率均在90％以上，冲击吸收均在35％以上，在阳光下或灯下照射2小时候可以持续发光10小时以上。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但足本领域技术人员将会理解，下列实施例仅于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种夜光弹性塑胶跑道、健步道，由以下重量份的各成分制备而成：15份的耐黄变聚氨酯预聚体、5份的扩链剂、79份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1份的抗氧剂；所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒的直径为1.5mm，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述耐黄变聚氨酯预聚体，由30重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)与70重量份的分子量为1000—3000的聚醚多元醇预聚而成。
所述扩链剂，由1重量份的二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)和23重量份的分子量为1000的聚醚多元醇脱水后合成。
所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒，由55％的Nco为10％的聚氨酯预聚体，加入800目透明玻璃粉5％，所述透明玻璃为钠钙硅酸盐玻璃，再加入10％多元醇苯甲酸酯、1％抗氧剂1010、20％的纳米级稀土铝酸盐夜光粉及5％的2，4，6-三(对甲氧基苯乙烯基)-1，3，5-均三嗪，搅拌均匀后加入4％的二甲硫基甲苯二胺，继续搅拌均匀后摊铺成3毫米厚胶板，完全固化后用粉碎机粉碎成1.5毫米直径的弹性颗粒。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒，由59％的热熔性聚氨酯(TPU)在混料机内加入600目透明玻璃粉4％，所述透明玻璃为钾铅硅酸盐玻璃，再加入5％环氧大豆油、1％抗氧剂1010、24％的纳米级稀土硅酸盐夜光粉及6％稀土三价离子铕(Eu)与β二酮配合物及1％硫化剂(TAIC)，搅拌均匀后在热熔挤出机内热熔并挤出后用辊压机压成5毫米厚胶板，再用粉碎机粉碎成3-4毫米直径的弹性颗粒。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，由以下重量份的各成分制备而成：23份的耐黄变聚氨酯预聚体、7份的扩链剂、68份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、2份的抗氧剂；所述耐黄变聚氨酯预聚体，由40重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与60重量份的分子量为1000—3000的聚醚多元醇预聚而成。
所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒制备中，完全固化后用粉碎机粉碎成2-3毫米直径的弹性颗粒。
实施例4
与实施例1的不同之处在于，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒制备中，完全固化后用粉碎机粉碎成2-3毫米直径的弹性颗粒。
实施例5
与实施例1的不同之处在于，由以下重量份的各成分制备而成：20份的耐黄变聚氨酯预聚体、6份的扩链剂、73份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1份的抗氧剂；所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒，由54％的三元乙丙橡胶母粒在混料机内加入600目透明玻璃粉6％，所述透明玻璃为耐热硼硅酸盐玻璃，再加入5％环氧大豆油、2％抗氧剂1010、22％的纳米级稀土硅酸盐夜光粉及3％稀土三价离子铕(Eu)与吡啶配合物及8％硫化剂(TAIC)搅拌均匀后在热熔挤出机内热熔并挤出后用辊压机压成6毫米厚胶板，再用粉碎机粉碎成3-4毫米直径的弹性颗粒。
实施例6
一种塑胶跑道、健步道的制备方法，包括以下步骤：
15％普通聚氨酯单组份粘合剂加入85％直径3毫米的废橡胶颗粒，用卧式搅拌机搅拌均匀后，用摊铺机摊铺城厚度6毫米的底层，待完全固化后，取实施例1-5的配方量的各组分，用耐黄变聚氨酯预聚体加入扩链剂搅拌均匀后，加入抗氧剂1010及聚氨酯夜光弹性颗粒搅拌均匀后，用抹子摊铺成3-4毫米面层，固化后形成9-10毫米夜光弹性健步道。
实施例7
一种塑胶跑道、健步道的制备方法，包括以下步骤：
12％普通聚氨酯单组份粘合剂加入88％直径4毫米的废橡胶颗粒，用卧式搅拌机搅拌均匀后，用摊铺机摊铺城厚度10毫米的底层，待完全固化后，取实施例1-5的配方量的各组分，耐黄变聚氨酯预聚体加入扩链剂搅拌均匀后，加入抗氧剂1010及聚氨酯夜光弹性颗粒搅拌均匀后，用螺杆喷涂机喷涂3-4毫米面层，固化后形成12-13毫米夜光弹性跑道。
实施例8
一种塑胶跑道、健步道的制备方法，包括以下步骤：
用传统环保双组份塑胶铺设成10毫米厚的全塑塑胶跑道底层，取实施例1-5的配方量的各组分，用耐黄变聚氨酯预聚体加入扩链剂搅拌均匀后，加入抗氧剂1010及聚氨酯夜光弹性颗粒搅拌均匀后，用螺杆喷涂机喷涂3-4毫米面层，固化后形成13-14毫米夜光弹性跑道。
对照例1
与实施例1的不同之处在于，由以下重量份的各成分制备而成：10份的耐黄变聚氨酯预聚体、3份的扩链剂、86份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1份的抗氧剂。对照例2
与实施例1的不同之处在于，由以下重量份的各成分制备而成：30份的耐黄变聚氨酯预聚体、10份的扩链剂、57份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、3份的抗氧剂。
对照例3
与实施例1的不同之处在于，所述耐黄变聚氨酯预聚体由20重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和80重量份的分子量为5000的聚醚多元醇预聚而成。
对照例4
与实施例1的不同之处在于，所述耐黄变聚氨酯预聚体由50重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和50重量份的分子量为4000的聚醚多元醇预聚而成。
对照例5
与实施例1的不同之处在于，所述扩链剂由0.5重量份的二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)和40重量份的分子量为500的聚醚多元醇脱水后合成。
对照例6
与实施例1的不同之处在于，所述扩链剂由2重量份的二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)和10重量份的分子量为2000的聚醚多元醇脱水后合成。
对照例7
一种塑胶跑道、健步道的制备方法，包括以下步骤：
15％普通聚氨酯单组份粘合剂加入85％直径3毫米的废橡胶颗粒，取摊铺成厚度6毫米所需量；
取实施例1-5的配方量的各组分，取摊铺成3-4毫米所需量；
搅拌均匀后，用卧式搅拌机搅拌均匀后，用摊铺机摊铺，待完全固化后，固化后形成9-10毫米夜光弹性健步道。
对照例8
与实施例1的不同之处在于，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒中，不加入透明玻璃粉，所述Nco为10％的聚氨酯预聚体的质量分数调整为60％。
对照例9
与实施例1的不同之处在于，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒中，不加入2，4，6-三(对甲氧基苯乙烯基)-1，3，5-均三嗪，所述Nco为10％的聚氨酯预聚体的质量分数调整为60％。
试验例
对本发明按照实施例1-5、对照例1-6的配方，按照实施例6-8和对照例7的制备方法制成的夜光弹性跑道、夜光弹性健步道，进行测试考察，包括环保、力学性能和发明性能三个方面。
一环保方面
所有实施例、对照例摊铺的场地均不含挥发性有毒物质、不含氯化石蜡、邻苯类增塑剂、不含MOCA等有害物质。
二力学性能
按照GB/528-1992的方法进行测试，进行力学性能测试，按照实施例6的方法制备的实施例1-5和对照例1-6、8、9的配方跑道力学性能，结果见表1。按照实施例6-8和对照例7的方法制备的实施例1的配方的跑道力学性能，结果见表2。
表1本发明的夜光弹性塑胶跑道、健步道的力学性能(一)
| 组分 | 拉伸强度/MP | 断裂伸长率/％ | 冲击吸收/％ |
| 实施例1 | 0.5 | 90 | 35 |
| 实施例2 | 0.6 | 90 | 35 |
| 实施例3 | 0.6 | 88 | 40 |
| 实施例4 | 0.5 | 91 | 39 |
| 实施例5 | 0.8 | 97 | 46 |
| 对照例1 | 0.3 | 75 | 30 |
| 对照例2 | 0.3 | 70 | 30 |
| 对照例3 | 0.3 | 75 | 25 |
| 对照例4 | 0.4 | 65 | 30 |
| 对照例5 | 0.3 | 70 | 35 |
| 对照例6 | 0.4 | 75 | 30 |
| 对照例8 | 0.5 | 90 | 35 |
| 对照例9 | 0.5 | 90 | 35 |
表2本发明的夜光弹性塑胶跑道、健步道的力学性能(二)
| 制备方法 | 拉伸强度/MP | 断裂伸长率/％ | 冲击吸收/％ |
| 实施例6 | 0.5 | 90 | 35 |
| 实施例7 | 0.5 | 91 | 32 |
| 实施例8 | 0.6 | 90 | 40 |
| 对照例7 | 0.3 | 55 | 20 |
从表1可以看出，实施例6的制备方法实施例1-5的配方的跑道拉伸强度均在0.5MP以上，断裂伸长率均在90％以上，冲击吸收均在35％以上，力学性能均显著高于对照例1-6，表明各个组分、含量和聚氨酯夜光弹性颗粒的粒径以及制备方法均对夜光跑道的力学性能有显著影响。从表2可以看出，实施例1的配方通过实施例6-8的方法制备的夜光跑道的力学性能相近，显著优于对照例7。表明各个组分、含量和聚氨酯夜光弹性颗粒的粒径以及制备方法之间有整体的协同作用。
三发光性能
对本发明按照实施例1-5、对照例1-6、8、9的配方，按照实施例6-8和对照例7的制备方法制成的夜光弹性跑道、夜光弹性健步道，即阳光下或灯下照射2小时候测试可以持续发光的时间，每1h检测一次，至余辉强度≤500mcd/m2，记录最大发光时间。按照实施例6-8和对照例7的方法制备的实施例1的配方的发光性能，结果见表3。按照实施例6-8和对照例7的方法制备的实施例1的配方的跑道发光性能，结果见表4。
表3本发明夜光弹性塑胶跑道、健步道的发光性能(一)
表4本发明夜光弹性塑胶跑道、健步道的发光性能(二)
从表3可以看出，实施例1-5配方的夜光跑道的夜晚持续发光时间与初始余辉强度均显著优于对照例1-6，其中又以配方5为最优。所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒中，不加入透明玻璃粉或2，4，6-三(对甲氧基苯乙烯基)-1，3，5-均三嗪显著影响跑道的光学性能。
从表4可以看出，实施例6-8的制备方法制备的夜光跑道的夜光性能相差不大，但是显著优于对照例7。表明夜光跑道的除夜光弹性颗粒外的其他组分也会显著影响夜光跑道的夜晚持续发光时间和初始余辉强度等发光性能，本发明实施例的各组分和制备方法对于发光性能具有协同作用。
尽管本发明的具体实施方式已经得到详细的描述，本领域技术人员将会理解。根据已经公开的所有教导，可以对那些细节进行各种修改和替换，这些改变均在本发明的保护范围之内。本发明的全部范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (10)
1.一种夜光弹性塑胶跑道、健步道，其特征在于，由以下重量份的各成分制备而成：15-23份的耐黄变聚氨酯预聚体、5-7份的扩链剂、68-79份的长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒、1-2份的抗氧剂；所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒的直径为1-4mm。
2.如权利要求1所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述耐黄变聚氨酯预聚体由30-40重量份的脂肪族二异氰酸酯和60-70重量份的分子量为1000-3000的聚醚多元醇预聚而成。
3.如权利要求2所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述扩链剂由1-2重量份芳香胺和23-24重量份的多元醇脱水后合成。
5.如权利要求4所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述芳香胺为二甲硫基甲苯二胺，所述多元醇为分子量为1000的聚醚多元醇。
6.如权利要求1所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒由以下重量份的各成分制备而成：30-60份的透明无色树脂、4-40份的透明无色的骨料、10-40份的长余辉发光材料、5-40份的液体增塑剂、0.5-2份的抗氧剂、0.5-20份的硫化剂及3-6份的光转换剂；
所述透明无色树脂为聚氨酯橡胶树脂或三元乙丙橡胶，所述透明无色的骨料为320目-1000目的透明玻璃粉，所述透明玻璃粉选自钠钙硅酸盐玻璃、钾铅硅酸盐玻璃、耐热硼硅酸盐透明玻璃粉中的一种或多种，所述长余辉发光材料选自纳米级稀土硅酸盐夜光粉、纳米级稀土铝酸盐夜光粉、纳米级碱土铝硼酸盐夜光粉中一种或多种，所述液体增塑剂选自环氧大豆油、多元醇苯甲酸酯、磷酸三苯酯中一种或多种，所述抗氧剂选自有芳香胺和受阻酚中一种或多种，所述硫化剂选自芳香胺类扩链剂、低分子醇或TAIC中一种或多种，所述光转换剂选自2，4，6-三(对甲氧基苯乙烯基)-1，3，5-均三嗪或由有机配体与稀土元素络合形成的有机金属配合物中一种或多种。
7.如权利要求1所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述抗氧剂选自有芳香胺和受阻酚中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的塑胶跑道、健步道，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
9.如权利要求1-8任一所述的塑胶跑道、健步道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，用普通聚氨酯粘合剂摊铺好4-10毫米的塑胶跑道、健步道底层；
S20，将所述耐黄变聚氨酯预聚体、扩链剂、抗氧化剂及长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒通过搅拌均匀，喷涂在底层表面形成夜光弹性塑胶跑道或滚压摊铺成夜光弹性健步道。
10.如权利要求9所述的塑胶跑道、健步道的制备方法，其特征在于，所述S10为，先用卧式搅拌机搅拌均匀普通聚氨酯单组份粘合剂和废橡胶颗粒，或者传统环保双组份塑胶，再用摊铺机摊铺成底层；所述S20为，待所述S10铺成的底层完全固化后，用耐黄变聚氨酯预聚体加入扩链剂搅拌均匀后，加入抗氧剂及长余辉聚氨酯夜光弹性颗粒搅拌均匀后，摊铺成面层，固化后形成夜光弹性塑胶跑道、健步道。
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