CN109535990A - 双组份硅pu弹性层及其制备方法、以及运动场用硅pu材料及其制备方法 - Google Patents

双组份硅pu弹性层及其制备方法、以及运动场用硅pu材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双组份硅PU弹性层及其制备方法、以及运动场用硅PU材料及其制备方法，涉及聚氨酯材料技术领域。该双组份硅PU弹性层及其制备方法通过改进硅PU弹性层的的配方，使用双组份体系通过高分子交联固化成膜，杜绝使用有毒有挥发性的稀释剂稀释原材料，从本源上控制有害挥发份对人体的伤害；避免湿固化(水参与的反应)带来的施工困难，避免湿固化不当产生的发泡现象，铺设厚度在8mm以上的硅PU弹性层可一次成型，满足新国标要求。该运动场用硅PU材料及其制备方法，其在上述制备方法制备得到的硅PU弹性层上形成面层，整个硅PU材料的环保性更好，能够满足8mm以上的铺设厚度。

Description

双组份硅PU弹性层及其制备方法、以及运动场用硅PU材料及 其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯材料技术领域，且特别涉及双组份硅PU弹性层及其制备方法、以及运动场用硅PU材料及其制备方法。
背景技术
运动场用硅PU材料一般分为弹性层，加强层和面层，铺设厚度3-5mm。其中，硅PU弹性层为单组份材料，其成份就是聚氨酯与硅类助剂。施工时，需用稀释剂调节至适合稠度，摊铺与基面处，每道施工厚度不得超过2mm，每道施工干燥时间一般为10h，干燥后再进行下一道施工。若气温较低(＜10℃)及空气中相对湿度较低(＜60％)，此时空气中的水份不足以支撑单组份中NCO的反应，所以需要加入适量水搅拌均匀后再进行摊铺。反应式：2NCO-R1+H2O→R1-NHCO-CONH-R1+CO2。
加强层：加强层施工方法同弹性层一致。
面层：为双组份水性材料，严格按照配比称量混合，再加入少量的水稀释至合适稠度，分成2-3道刮涂与加强层表面。若需要表面粗糙的场地(篮球场、乒乓球场、网球场)，前两遍加适量的专用沙(粒径在60-120目)，第三遍不加沙刮涂。面层施工用料必须足够用量，否则会影响使用效果及使用寿命。
现有技术存在的缺点有：(1)环保性差。传统的硅PU弹性层材料使用10％稀释剂(碳酸二甲酯，醋酸乙酯，二甲苯，甚至苯)来降低粘度，这些稀释剂气味大，刺激性强，严重危害施工师傅以及周围人群的健康；随着材料表层固化，这些稀释剂并不能完全的挥发出去，残留在材料中，使材料的TVOC含量增加，完全不符合新国标对球场材料的VOC含量的要求。(2)施工厚度不足。硅PU弹性层材料每道施工只能铺设小于2mm的厚度，无法实现一次成型“厚涂”(8mm以上)的施工方案，这是因为硅PU属于湿固化体系，以水作为固化剂与硅PU材料中的NCO官能团反应，生成高强度的聚脲，但同时也会产生CO2气体，CO2释放的过程中会使材料产生大量的气孔，即“产品发泡”，场地铺设的越厚发泡越严重(气孔多且大)，导致弹性、强度也随之下降。因此为避免发泡，只能进行“薄涂”。(3)施工难。我国南北各地，东西区域气候差异较大，空气湿度差异较大，施工加水量要求不一；若水量不够场地则会出现不干或慢干现象，用水量过大，场地则会发生起泡现场；同一场地不同时间施工的材料，若用水量不均时，则会出现有些地方干，有些地方不干，或搅拌不匀还会有些地方发泡和起泡现象；这些可能都将会直接影响场地的质量和施工进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双组份硅PU弹性层及其制备方法，旨在提高弹性层的环保性能，并使弹性层的厚度能够满足新国标的技术要求。
本发明的另一目的在于提供一种运动场用硅PU材料及其制备方法，旨在提升运动场用硅PU材料的环保性能，且施工厚度不受限制。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分；
按重量份数计，聚氨酯组分包括聚醚多元醇16-30份和多异氰酸酯3-8份；固化剂组分包括固化剂；
其中，固化剂为二胺固化剂；
优选地，聚氨酯组分包括聚醚多元醇18-24份和多异氰酸酯4-7份；多异氰酸酯为MDI-50。
本发明还提出一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其以上述聚氨酯组分和固化剂组分为原料，包括以下步骤：
将聚醚多元醇在100-110℃的温度条件下真空脱水1-3h后，再与多异氰酸酯在75-85℃的温度条件下反应1-3h得到弹性层聚氨酯组分；
将弹性层聚氨酯组分与固化剂以100:2-4的重量比混合，并摊铺均匀。
本发明还提出一种运动场用硅PU材料，包括上述制备方法制备的硅PU弹性层，以及在硅PU弹性层上形成的面层；
优选地，面层包括主体组分和固化剂，主体组分和固化剂的重量比为100:2-4；按重量份数计，主体组分包括水15-25份、填料10-15份、乳液50-70份，乳液包括羟丙乳液5-30份和增韧乳液40-60份；
更优选地，羟丙乳液的羟基含量在1.2％-3.5％之间，增韧乳液为聚氨酯乳液，填料选自钛白粉、滑石粉和轻钙中的任意一种；固化剂选自氮丙啶类固化剂或水性HDI三聚体类固化剂。
本发明还提出一种运动场用硅PU材料的制备方法，应用上述双组份硅PU弹性层的制备方法制备硅PU弹性层；
将上述面层中的主体组分的原料混合制备主体混合料；
将主体混合料与上述固化剂混合均匀，然后在硅PU弹性层上辊涂；
优选地，优选地，辊涂过程为辊涂2-3次，在第一次辊涂时加入粒径为60-120目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，其中，第一次辊涂时加入的石英砂为该次涂覆物料总重的20-30％。
本发明实施例提供一种双组份硅PU弹性层的有益效果是：其通过改进硅PU弹性层的的配方，使用双组份体系通过高分子交联固化成膜，杜绝使用有毒有挥发性的稀释剂稀释原材料，从本源上控制有害挥发份对人体的伤害；避免湿固化(水参与的反应)带来的施工困难，避免湿固化不当产生的发泡现象，杜绝了空气湿度给场地带来的质量问题，铺设厚度在8mm以上的硅PU弹性层可一次成型。
本发明实施例提供的一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其以上述双组份PU弹性层的配方为原料，通过双组份体系的高分子交联固化成膜，环保性好且能够适应更多样化的厚度要求。
本发明还提供了一种运动场用硅PU材料及其制备方法，其在上述制备方法制备得到的硅PU弹性层上形成面层，整个硅PU材料的环保性更好，能够满足8mm以上的铺设厚度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的双组份硅PU弹性层及其制备方法、以及运动场用硅PU材料及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分；按重量份数计，聚氨酯组分包括聚醚多元醇16-30份和多异氰酸酯3-8份；固化剂组分包括固化剂；其中，固化剂为二胺固化剂。
需要说明的是，本发明实施例提供的双组份硅PU弹性层的配方采用双组份体系通过高分子交联固化成膜，杜绝使用有毒有挥发性的稀释剂稀释原材料，从本源上控制有害挥发份对人体的伤害；避免湿固化(水参与的反应)带来的施工困难，避免湿固化不当产生的发泡现象，杜绝了空气湿度给场地带来的质量问题，铺设厚度在8mm以上的硅PU弹性层可一次成型，满足2018年11月发行的新国标GB36246-2018的厚度要求。
需要补充的是，固化剂采用二胺固化剂为宜，采用其他的固化剂一方面成膜效果不佳，不能满足厚度的要求；另一方面采用如莫卡等固化剂的将直接降低材料的环保性能。具体地，二胺固化剂为市购的二胺类化合物(分子量小于500的伯胺或仲胺)，购自万华6200、unilink4200、unilink4100、E100、广州优润FPR06等。
优选地，聚氨酯组分包括聚醚多元醇18-24份和多异氰酸酯4-7份；多异氰酸酯为MDI-50。发明人发现，采用MDI-50(2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物)作为多异氰酸酯的原料和固化剂配合成膜的效果最好，且二者的配合固化速率高，环保性好。
发明人对聚氨酯组分中的聚醚多元醇的选择进行了优化，以获得更好的成膜效果。聚氨酯组分中的聚醚多元醇的官能度为2-3，分子量为1500-5500；优选地，聚醚多元醇包括第一多元醇8-15和第二多元醇8-15；其中，第一多元醇的官能度为3，分子量为4500-5500；第二多元醇的官能度为2，分子量为1500-2500；更优选地，聚醚多元醇包括第一多元醇9-12份和第二多元醇9-12份。
需要说明的是，发明人发现采用以上两种多元醇为原料成膜效果更好，具体地，第一多元醇和第二多元醇均购自上海佳化化学有限公司或山东蓝星东大化学有限公司，为现有原料。
在一些实施例中，聚氨酯组分还包括增塑剂10-25份、填料40-60份和扩链剂1-3份；具体地，增塑剂选自棕榈酸甲酯和/或大豆油脂，填料选自滑石粉和/或轻钙，扩链剂为双羟基硅烷。增塑剂、填料和扩链剂的加入使得整体的成膜效果更好，材料的综合性能更佳。如扩链剂的引入可以极大改善疏水性能，使产品易清洗，耐脏性能更好。如采用环保型的棕榈酸甲酯作为增塑剂，同时加入环保型的分散剂，提高了固化剂组分的均匀性，降低了粘度，规避了稀释剂的使用，真正的做到绿色环保。
在一些实施例中可以根据需要选择颜料和助剂。聚氨酯组分还包括颜料0.5-1.5份和助剂3-8份；优选地，颜料选自铁红、酞青绿和铁黄中的任意一种，助剂选自气体吸收剂、消泡剂、分散剂、流平剂、紫外吸收剂和抗氧剂中的任意一种或多种。气体吸收剂如氧化钙、氢氧化钙、氧化镁等，可以根据需要选择合适的助剂。消泡剂、分散剂、流平剂、紫外吸收剂和抗氧剂等原料可以为市购的一般助剂，如消泡剂可以选择硅油、硅烷等或者其他油性硅烷类消泡剂；如分散剂可以为非离子型的表面活性剂类物质，优选菲特兄弟公司的FT-201。
优选地，聚氨酯组分和固化剂组分的重量比为100:2-4；固化剂组分包括固化剂和催化剂，且固化剂和催化剂的重量比为2-2.5:1；具体地，催化剂选自有机铋、有机锡和有机锌中的任意一种或多种。催化剂的加入有助于进一步提高成膜速率，缩短工艺时间。发明人发现，催化剂采用以上三种为宜，在这三种催化剂的作用下成膜时间更短。
本发明实施例还提供一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其以上述聚氨酯组分和固化剂组分为原料，包括以下步骤：将聚醚多元醇在100-110℃的温度条件下真空脱水1-3h后，再与多异氰酸酯在75-85℃的温度条件下反应1-3h得到弹性层聚氨酯组分；将弹性层聚氨酯组分与固化剂以100:2-4的重量比混合，并摊铺均匀。通过双组份体系的高分子交联固化成膜，环保性好且能够适应更多样化的厚度要求。
优选地，聚氨酯组分的原料还包括填料、增塑剂、扩链剂、助剂和颜料。弹性层聚氨酯组分的制备过程包括以下步骤：将填料、聚醚多元醇、增塑剂、颜料在100-110℃的温度条件下真空脱水1-3h后，再与多异氰酸酯在75-85℃的温度条件下反应1-3h得到半预聚体；将半预聚体和扩链剂在35-45℃的温度条件下反应0.5-1.5h，然后再将反应后的物料与助剂在55-65℃的温度条件下混合搅拌。通过分步加料并调控搅拌时间使得到的聚氨酯组分更易于成膜，且成膜的效果更好，产品的综合性能更佳。
进一步优选地，助剂包括气体吸收剂和其他助剂，助剂的加入是先将与扩链剂反应后的混合物料与气体吸收剂混合搅拌15-25min，再与其他助剂混合搅拌15-20min。气体吸收剂一般的固体物料，先加入气体吸收剂混合均匀再与其他的助剂如消泡剂、分散剂、流平剂、紫外吸收剂和抗氧剂混合得到的产品均一性更好。
本发明实施例还提供了一种运动场用硅PU材料，包括上述制备方法制备的硅PU弹性层，以及在硅PU弹性层上形成的面层。面层可以一般的市购原料辊涂于弹性层上，制备得到硅PU材料。一般而言，在弹性层和面层之间还需要涂覆一层界面剂。
优选地，面层包括主体组分和固化剂，主体组分和固化剂的重量比为100:2-4；按重量份数计，主体组分包括水15-25份、填料10-15份、乳液50-70份，乳液包括羟丙乳液5-30份和增韧乳液40-60份。发明人改进了面层中的乳液选择，增强硅PU运动场地的美观性，能够使运动场地更持久地保持颜色亮丽，且表层易清洗，具有很强的抗老化、耐紫外线、耐候性和耐酸碱性。此外，采用本发明实施例中提供的运动场地材料的制备方法制备得到的硅PU运动场地强度好、韧性足，做到了硬中有软，能够有效保护运动者的活动关节。
更优选地，羟丙乳液的羟基含量在1.2％-3.5％之间，增韧乳液为聚氨酯乳液，填料选自钛白粉、滑石粉和轻钙中的任意一种；固化剂选自氮丙啶类固化剂或水性HDI三聚体类固化剂。通过羟丙乳液和增韧乳液的复配结合高韧性的固化剂交联固化，交联成膜的物质强度好，韧性适中，达到硬中有软的物理性能。
在其他实施例中，增韧乳液可以为其他能够增加韧性的乳液，如VAE乳液(乙烯-醋酸乙烯酯乳液)、改性韧性丙烯酸乳液，用于调整羟丙乳液的硬度。
在一些实施例中，主体组分还包括增稠剂0.5-1.5份和助剂3-10份；优选地，增稠剂包括第一增稠剂0.2-0.7份和第二增稠剂0.3-0.8份，其中，第一增稠剂为羟乙基纤维素，第二增稠剂选自缔合型增稠剂、触变性增稠剂、疏水碱溶胀聚氨酯缔合型增稠剂中的任意一种或多种。助剂的选择和增稠剂的选择，如防腐剂：广州冠志化工BERKER100L；蜡乳液：聚乙烯蜡乳液广州冠志化工WE68；基材润湿剂：聚醚改性有机硅广州冠志化工OS1400；消泡剂：乳化有机硅和矿物油混合物广州冠志化工OS5202；分散剂：丙烯酸钠盐广州冠志化工OS5040；增稠剂：聚氨酯缔合型增稠剂广州冠志化工OS6040。
在一些实施例中，羟乙基纤维素可以替换为聚丙烯酰胺或羟甲基纤维素醚。
本发明实施例还提供了一种运动场用硅PU材料的制备方法，应用上述双组份硅PU弹性层的制备方法制备硅PU弹性层；将上述面层中的主体组分的原料混合制备主体混合料；将主体混合料与面层中的固化剂混合均匀，然后在硅PU弹性层上辊涂。
优选地，辊涂过程为辊涂2-3次，在第一次辊涂时加入粒径为60-120目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，其中，第一次辊涂时加入的石英砂为该次涂覆物料总重的20-30％。若分3次辊涂，则第二次辊涂时还需要加入粒径为60-120目的石英砂，加入的量为本次涂覆物料总重的10-20％。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分，聚氨酯组分和固化剂组分的用量之比为100:2。聚氨酯组分包括聚醚多元醇16份、MDI-50 3份、棕榈酸甲酯(增塑剂)10份、滑石粉(填料)40份、双羟基硅烷1份、助剂3份和铁红0.5份。聚醚多元醇包括第一多元醇8和第二多元醇8；其中，第一多元醇的官能度为3，分子量为4500；第二多元醇的官能度为2，分子量为1500。固化剂组分包括二胺固化剂(分子量约为400的伯胺)和有机铋，且二胺固化剂和异辛酸铋的重量比为2:1。助剂包括氧化钙(气体吸收剂)1份、硅烷消泡剂1份和丙烯酸酯高分子型分散剂1份。
本实施例还提供一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将填料、聚醚多元醇、增塑剂、颜料在100℃的温度条件下真空脱水3h后，再与多异氰酸酯在75℃的温度条件下反应3h得到半预聚体。
其次，将半预聚体和双羟基硅烷在35℃的温度条件下反应1.5h，然后再将反应后的物料与气体吸收剂在55℃温度条件下混合搅拌20min，然后再加入其它助剂搅拌20min得到弹性层聚氨酯组分。
最后，将弹性层聚氨酯组分与固化剂混合并摊铺均匀。
实施例2
本实施例提供一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分，聚氨酯组分和固化剂组分的用量之比为100:4。聚氨酯组分包括聚醚多元醇30份、MDI-50 8份、棕榈酸甲酯(增塑剂)25份、滑石粉(填料)60份、双羟基硅烷3份、助剂8份和铁红1.5份。聚醚多元醇包括第一多元醇15和第二多元醇15；其中，第一多元醇的官能度为3，分子量为5500；第二多元醇的官能度为2，分子量为2500。固化剂组分包括二胺固化剂(分子量约为400的仲胺)和有机铋，且二胺固化剂和二甲基锡的重量比为2.5:1。助剂包括氢氧化钙(气体吸收剂)3份、硅烷消泡剂3份和丙烯酸酯高分子型分散剂2份。
本实施例还提供一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将填料、聚醚多元醇、增塑剂、颜料在110℃的温度条件下真空脱水1h后，再与多异氰酸酯在85℃的温度条件下反应1h得到半预聚体。
其次，将半预聚体和双羟基硅烷在45℃的温度条件下反应0.5h，然后再将反应后的物料与气体吸收剂在65℃温度条件下混合搅拌15min，然后再加入其它助剂搅拌15min得到弹性层聚氨酯组分。
最后，将弹性层聚氨酯组分与固化剂混合并摊铺均匀。
实施例3
本实施例提供一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分，聚氨酯组分和固化剂组分的用量之比为100:3。聚氨酯组分包括聚醚多元醇18份、MDI-50 4份、大豆油脂(增塑剂)15份、轻钙(填料)50份、双羟基硅烷2份、助剂5份和铁黄1份。聚醚多元醇包括第一多元醇9和第二多元醇9；其中，第一多元醇的官能度为3，分子量为5000；第二多元醇的官能度为2，分子量为2000。固化剂组分包括二胺固化剂(分子量约为400的仲胺)和二甲基锡，且二胺固化剂和二甲基锡的重量比为2.5:1。助剂包括氧化镁(气体吸收剂)2份、硅烷消泡剂2份和丙烯酸酯高分子型分散剂1份。
本实施例还提供一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其包括以下步骤：
首先，将填料、聚醚多元醇、增塑剂、颜料在105℃的温度条件下真空脱水2h后，降温至60℃再与多异氰酸酯在80℃的温度条件下反应2h得到半预聚体。
其次，将半预聚体和双羟基硅烷在40℃的温度条件下反应1h，然后降温至60℃再将反应后的物料与气体吸收剂在60℃温度条件下混合搅拌20min，然后再加入其它助剂搅拌20min得到弹性层聚氨酯组分。
最后，将弹性层聚氨酯组分与固化剂混合并摊铺均匀。
实施例4
本实施例提供一种双组份硅PU弹性层，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分，聚氨酯组分和固化剂组分的用量之比为100:3。聚氨酯组分包括聚醚多元醇24份、MDI-50 7份、大豆油脂(增塑剂)15份、轻钙(填料)50份、双羟基硅烷2份、助剂5份和铁黄1份。聚醚多元醇包括第一多元醇9和第二多元醇9；其中，第一多元醇的官能度为3，分子量为5000；第二多元醇的官能度为2，分子量为2000。固化剂组分包括二胺固化剂(分子量约为400的仲胺)和二甲基锡，且二胺固化剂和二甲基锡的重量比为2.5:1。助剂包括氧化镁(气体吸收剂)2份、硅烷消泡剂2份和丙烯酸酯高分子型分散剂1份。
本实施例还提供一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其以上述配方为原料，具体步骤参照实施例3。
实施例5
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料包括实施例4中的双组份硅PU弹性层的原料，还包括面层原料。面层原料包括重量比为100:2的主体组分和固化剂，主体组分包括水15份、钛白粉(填料)10份、乳液50份、增稠剂0.5份、助剂3份和颜料铁黄5份。其中，乳液包括羟基含量约为2％的羟丙乳液10份和聚氨酯乳液40份。增稠剂包括羟乙基纤维素0.2份和聚氨酯缔合型增稠剂0.3份，助剂包括聚乙烯蜡乳液1份、丙烯酸钠盐分散剂1份和乳化有机硅(消泡剂)1份。其中，固化剂采用氮丙啶类固化剂。
本实施例还提供了一种运动场用硅PU材料的制备方法，包括以下步骤：
首先，按照实施例1中的方法制备硅PU弹性层。
其次，将称量好的水和羟乙基纤维素搅拌30min，直至透明粘稠状；再将钛白粉加入，高速分散均匀(40min)；再加入聚乙烯蜡乳液和丙烯酸钠盐分散剂搅拌均匀，之后加入混合乳液慢速搅匀均匀(30min)；把颜料、其他助剂和其他增稠剂加入搅拌均匀即可得到主体混合料。
最后，主体混合料和固化剂混合均匀并在硅PU弹性层上辊涂2次，在第一次辊涂时加入粒径为约60目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，第一次辊涂时加入的石英砂约为该次涂覆物料总重的20％。
实施例6
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料包括实施例4中的双组份硅PU弹性层的原料，还包括面层原料。面层原料包括重量比为100:4的主体组分和固化剂，主体组分包括水25份、滑石粉(填料)15份、乳液70份、增稠剂1.5份、助剂10份和颜料铁黄9份。其中，乳液包括羟基含量约为3％的羟丙乳液10份和聚氨酯乳液60份。增稠剂包括羟乙基纤维素0.7份和聚氨酯缔合型增稠剂0.8份，助剂包括聚乙烯蜡乳液5份、丙烯酸钠盐分散剂4份和乳化有机硅(消泡剂)1份。其中，固化剂采用HDI三聚体类固化剂。
本实施例还提供了一种运动场用硅PU材料的制备方法，包括以下步骤：
首先，按照实施例1中的方法制备硅PU弹性层。
其次，将称量好的水和羟乙基纤维素搅拌30min，直至透明粘稠状；再将滑石粉加入，高速分散均匀(40min)；再加入聚乙烯蜡乳液和丙烯酸钠盐分散剂搅拌均匀，之后加入混合乳液慢速搅匀均匀(30min)；把颜料、其他助剂和其他增稠剂加入搅拌均匀即可得到主体混合料。
最后，主体混合料和固化剂混合均匀并在硅PU弹性层上辊涂3次，在第一次辊涂时加入粒径为约120目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，第二次辊涂时加入粒径为约120目的石英砂，待干燥后进行第三次辊涂。第一次辊涂时加入的石英砂约为该次涂覆物料总重的30％，第二次辊涂时加入的石英砂约为该次涂覆物料总重的10％。
实施例7
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料包括实施例4中的双组份硅PU弹性层的原料，还包括面层原料。面层原料包括重量比为100:3的主体组分和固化剂，主体组分包括水25份、滑石粉(填料)15份、乳液70份、增稠剂1.5份、助剂10份和颜料铁黄9份。其中，乳液包括羟基含量约为3％的羟丙乳液30份和聚氨酯乳液40份。增稠剂包括羟乙基纤维素0.7份和聚氨酯缔合型增稠剂0.8份，助剂包括聚乙烯蜡乳液5份、丙烯酸钠盐分散剂4份和乳化有机硅(消泡剂)1份。其中，固化剂采用HDI三聚体类固化剂。
本实施例还提供了一种运动场用硅PU材料的制备方法，包括以下步骤：
首先，按照实施例1中的方法制备硅PU弹性层。
其次，将称量好的水和羟乙基纤维素搅拌30min，直至透明粘稠状；再将滑石粉加入，高速分散均匀(40min)；再加入聚乙烯蜡乳液和丙烯酸钠盐分散剂搅拌均匀，之后加入混合乳液慢速搅匀均匀(30min)；把颜料、其他助剂和其他增稠剂加入搅拌均匀即可得到主体混合料。
最后，主体混合料和固化剂混合均匀并在硅PU弹性层上辊涂3次，在第一次辊涂时加入粒径为约60目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，第二次辊涂时加入粒径为约60目的石英砂，待干燥后进行第三次辊涂。第一次辊涂时加入的石英砂约为该次涂覆物料总重的30％，第二次辊涂时加入的石英砂约为该次涂覆物料总重的20％。
实施例8
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料和制备方法参照实施例7，不同之处在于：本实施例中的硅PU弹性层按照实施例2的方法制备。
实施例9
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料和制备方法参照实施例7，不同之处在于：本实施例中的硅PU弹性层按照实施例3的方法制备。
实施例10
本实施例提供一种运动场用硅PU材料，其原料和制备方法参照实施例7，不同之处在于：本实施例中的硅PU弹性层按照实施例4的方法制备。
试验例1
采用DB65/T 3918-2016标准对实施例7-10中得到的运动场用硅PU材料进行性能测试，测试结果见表1。
从表1可知，本发明实施例提供的运动场用硅PU材料符合标准要求，有害物质含量很少，是一种环保型的材料。弹性层中各组分的用量和原料的选择对力学性能有一定影响，在本发明实施例提供的优选配比范围内，材料的综合性能更好。
需要补充的是，本发明实施例中制备的运动场用硅PU材料的厚度可以达到8mm以上，且在高厚度的情况的下仍能够达到标准的要求。如总厚度在10mm时，各项指标的测试结果和上述测试结果大体相同。
综上所述，本发明提供的一种双组份硅PU弹性层及其制备方法，其通过改进硅PU弹性层的的配方，使用双组份体系通过高分子交联固化成膜，杜绝使用有毒有挥发性的稀释剂稀释原材料，从本源上控制有害挥发份对人体的伤害；避免湿固化(水参与的反应)带来的施工困难，避免湿固化不当产生的发泡现象，杜绝了空气湿度给场地带来的质量问题，铺设厚度在8mm以上的硅PU弹性层可一次成型，满足新国标要求。
本发明还提供了一种运动场用硅PU材料及其制备方法，其在上述制备方法制备得到的硅PU弹性层上形成面层，整个硅PU材料的环保性更好，能够满足8mm以上的铺设厚度。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种双组份硅PU弹性层，其特征在于，其原料包括聚氨酯组分和固化剂组分；
按重量份数计，所述聚氨酯组分包括聚醚多元醇16-30份和多异氰酸酯3-8份；所述固化剂组分包括固化剂；
其中，所述固化剂为二胺固化剂；
优选地，所述聚氨酯组分包括聚醚多元醇18-24份和多异氰酸酯4-7份；所述多异氰酸酯为MDI-50。
2.根据权利要求1所述的双组份硅PU弹性层，其特征在于，所述聚氨酯组分中的所述聚醚多元醇的官能度为2-3，分子量为1500-5500；
优选地，所述聚醚多元醇包括第一多元醇8-15和第二多元醇8-15；其中，所述第一多元醇的官能度为3，分子量为4500-5500；所述第二多元醇的官能度为2，分子量为1500-2500；
更优选地，所述聚醚多元醇包括第一多元醇9-12份和第二多元醇9-12份。
3.根据权利要求1或2中所述的双组份硅PU弹性层，其特征在于，所述聚氨酯组分还包括增塑剂10-25份、填料40-60份和扩链剂1-3份；
优选地，所述增塑剂选自棕榈酸甲酯和/或大豆油脂，所述填料选自滑石粉和/或轻钙，所述扩链剂为双羟基硅烷。
4.根据权利要求1或2中所述的双组份硅PU弹性层，其特征在于，所述聚氨酯组分还包括颜料0.5-1.5份和助剂3-8份；
优选地，所述颜料选自铁红、酞青绿和铁黄中的任意一种，所述助剂选自气体吸收剂、消泡剂、分散剂、流平剂、紫外吸收剂和抗氧剂中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的双组份硅PU弹性层，其特征在于，所述聚氨酯组分和所述固化剂组分的重量比为100:2-4；
所述固化剂组分包括固化剂和催化剂，且所述固化剂和所述催化剂的重量比为2-2.5:1；
优选地，所述催化剂选自有机铋、有机锡和有机锌中的任意一种或多种。
6.一种双组份硅PU弹性层的制备方法，其特征在于，其以权利要求1-5中任一项所述聚氨酯组分和所述固化剂组分为原料，包括以下步骤：
将所述聚醚多元醇在100-110℃的温度条件下真空脱水1-3h后，再与所述多异氰酸酯在75-85℃的温度条件下反应1-3h得到弹性层聚氨酯组分；
将所述弹性层聚氨酯组分与所述固化剂以100:2-4的重量比混合，并摊铺均匀。
7.根据权利要求6所述的双组份硅PU弹性层的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯组分的原料还包括填料、增塑剂、扩链剂、助剂和颜料；
所述弹性层聚氨酯组分的制备过程包括以下步骤：将所述填料、所述聚醚多元醇、所述增塑剂、所述颜料在100-110℃的温度条件下真空脱水1-3h后，再与所述多异氰酸酯在75-85℃的温度条件下反应1-3h得到半预聚体；
将所述半预聚体和所述扩链剂在35-45℃的温度条件下反应0.5-1.5h，然后再将反应后的物料与所述助剂在55-65℃的温度条件下混合搅拌；
优选地，所述助剂包括气体吸收剂和其他助剂，所述助剂的加入是先将与所述扩链剂反应后的混合物料与所述气体吸收剂混合搅拌15-25min，再与其他助剂混合搅拌15-20min。
8.一种运动场用硅PU材料，其特征在于，包括权利要求6或7中所述制备方法制备的硅PU弹性层，以及在所述硅PU弹性层上形成的面层；
优选地，所述面层包括主体组分和固化剂，所述主体组分和所述固化剂的重量比为100:2-4；按重量份数计，所述主体组分包括水15-25份、填料10-15份、乳液50-70份，所述乳液包括羟丙乳液5-30份和增韧乳液40-60份；
更优选地，所述羟丙乳液的羟基含量在1.2％-3.5％之间，所述增韧乳液为聚氨酯乳液，所述填料选自钛白粉、滑石粉和轻钙中的任意一种；所述固化剂选自氮丙啶类固化剂或水性HDI三聚体类固化剂。
9.根据权利要求8所述的运动场用硅PU材料，其特征在于，所述主体组分还包括增稠剂0.5-1.5份和助剂3-10份；
优选地，所述增稠剂包括第一增稠剂0.2-0.7份和第二增稠剂0.3-0.8份，其中，所述第一增稠剂为羟乙基纤维素，所述第二增稠剂选自缔合型增稠剂、触变性增稠剂、疏水碱溶胀聚氨酯缔合型增稠剂中的任意一种或多种。
10.一种运动场用硅PU材料的制备方法，其特征在于，应用权利要求6或7中所述的双组份硅PU弹性层的制备方法制备所述硅PU弹性层；
将权利要求8或9中所述面层中的所述主体组分的原料混合制备主体混合料；
将所述主体混合料与权利要求8中所述的固化剂混合均匀，然后在所述硅PU弹性层上辊涂；
优选地，所述辊涂过程为辊涂2-3次，在第一次辊涂时加入粒径为60-120目的石英砂，待干燥后进行第二次辊涂，其中，第一次辊涂时加入的石英砂为该次涂覆物料总重的20-30％。
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