CN109679328B - 快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚氨酯粘合剂技术领域，具体涉及一种快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂及其制备方法和使用方法。本发明所述的粘合剂包括以下重量百分含量的原料：聚醚多元醇55‑65％；异氰酸酯25‑30％；复合增塑剂8‑15％；抗霉菌剂1‑5％；催化剂0.5‑2％。所述复合增塑剂为C14‑C17的中链氯化石蜡、C18‑C28的长链氯化石蜡、氯代棕榈油甲酸酯和2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇双异丁酸酯中的三种或四种。使用本发明所述的粘合剂提高了在低温下的固化速度，方便施工，提高了施工效率，同时在长期低温环境中保持相对良好的柔韧性，还具有良好的抗霉菌性能，便于日常运动使用。

Description

快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯粘合剂技术领域，具体涉及一种快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
聚氨酯产品属于国家重点发展的新材料产品，聚氨酯铺装粘合剂被广泛的应用到田径场地的各个领域。2018年GB36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》正式发布实施，并且上升到强制标准，聚氨酯铺装粘合剂的发展即将步入一个新的阶段。
我国幅员辽阔，北起漠河以北，南到南沙群岛南端，南北相距约5500公里，气候温度范围更是由热带到寒温带，对于多样化的气候环境，对于聚氨酯粘合剂的要求更是多种多样、因地制宜，尤其在较为寒冷的北方，环境温度和相对湿度较低，要求聚氨酯粘合剂的能在低温低湿下仍达到一定的固化速度，且在相当长时期的低温环境中保持相对良好的柔韧性能，方便日常的运动使用。目前国内现有的聚氨酯粘合剂一般只能在15℃以上的温度施工，且在0℃以下的条件下硬度显著增大，柔韧性降低过于明显，不适宜进行运动健身。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂，其提高了聚氨酯粘合剂在低温下的固化速度，方便施工，提高了施工效率，同时在长期低温环境中保持相对良好的柔韧性，还具有良好的抗霉菌性能，便于日常运动使用；本发明还提供其制备方法和使用方法。
本发明所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂，包括以下重量百分含量的原料：
Figure GDA0001968370590000011
所述聚醚多元醇为以甘油为起始剂、环氧丙烷开环、环氧乙烷封端、官能度为2-3、数均分子量为2000-4000的低不饱和度、高活性的聚醚多元醇，该类聚醚多元醇的相对活性较高。优选为10LD76E(市售，蓝星东大)、10LD83E(市售，蓝星东大)。
所述异氰酸酯为MDI-50、纯MDI、聚合MDI、TDI中的一种或多种。
所述复合增塑剂为C14-C17的中链氯化石蜡(MCCPs)、C18-C28的长链氯化石蜡(LCCPs)、氯代棕榈油甲酸酯(MP-1408，市售，山东岩海建设)和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯(TXIB，市售，伊士曼化工)中的三种或四种。其中，C14-C17的中链氯化石蜡和C18-C28的长链氯化石蜡具有优良的相溶性，氯代棕榈油甲酸酯具有低粘性和耐低温性，2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯能够增加柔韧性。
所述抗霉菌剂为纳米银类抗菌剂，优选为纳米银锌抗菌剂JW-02-JK1060(市售，杭州金微纳米新材料有限公司)。
所述催化剂为有机金属催化剂和有机胺类催化剂的混合物，混合质量比为3：1，优选新癸酸铋与双(二甲氨基乙基)醚复配。
本发明所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂的制备方法，步骤如下：
保持搅拌和升温状态，将聚醚多元醇、复合增塑剂加入反应釜中，升温到90-100℃，真空脱水1-2h，加入抗霉菌剂，搅拌20-30min，降温至40-50℃，加入第一批异氰酸酯，升温至85-90℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应2-3h，加入第二批异氰酸酯继续反应1-1.5h，降温至20-30℃，加入催化剂，即得快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂。
其中，异氰酸酯分两批加入，第一批和第二批加入的质量比为4:6。
本发明所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂的使用方法为：将快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂与橡胶颗粒按照质量比为25-30:100混合均匀后，按设计厚度和面积进行场地铺设。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
(1)本发明采用反应速度相对较快的聚醚多元醇和异氰酸酯搭配，并采用合适的催化剂，能够催化异氰酸酯和空气中的少量水汽反应，使其在温度0℃-10℃，相对湿度20-30％的条件下仍可达到相对快速的固化速度；
(2)本发明采用复合增塑剂，利用不同增塑剂之间的协同作用，使聚氨酯粘合剂的微相分离程度增大，使其在室外温度-20℃-0℃条件下柔韧性仍然较好，用于塑胶场地时，能适应于人们日常的健身运动；
(3)本发明采用抗霉菌剂，使聚氨酯粘合剂用于室外场地时，有良好的抗霉菌性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
保持搅拌和升温状态，将58kg聚醚多元醇10LD76E、2kg C18-C28的长链氯化石蜡、3kgC14-C17的中链氯化石蜡、1kg 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、2kg氯代棕榈油甲酸酯加入反应釜中，升温到95℃，真空脱水2h，加入4kg抗霉菌剂JW-02-JK1060，搅拌20min，降温至50℃，加入11.2kgMDI-50，升温至85℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应2h，再加入16.8kgMDI-50继续反应1.5h，降温至30℃，加入2kg复合催化剂，即得快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为28:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
实施例2
保持搅拌和升温状态，将55kg聚醚多元醇10LD76E、8kg C18-C28的长链氯化石蜡、2.5kg 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、3kg氯代棕榈油甲酸酯加入反应釜中，升温到90℃，真空脱水1h，加入1kg抗霉菌剂JW-02-JK1060，搅拌30min，降温至40℃，加入12kg纯MDI，升温至85℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应3h，再加入18kg聚合MDI继续反应1h，降温至20℃，加入0.5kg复合催化剂，即得快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为30:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
实施例3
保持搅拌和升温状态，将62kg聚醚多元醇10LD83E、5kg C14-C17的中链氯化石蜡、2kg 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、2kg氯代棕榈油甲酸酯加入反应釜中，升温到100℃，真空脱水2h，加入3kg抗霉菌剂JW-02-JK1060，搅拌30min，降温至40℃，加入11.2kgTDI，升温至90℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应2h，再加入16.8kgMDI-50继续反应1.5h，降温至20℃，加入1kg复合催化剂，即得快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为25:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
对比例1
保持搅拌和升温状态，将30kg聚醚多元醇PPG-240、28kg聚醚多元醇PPG-330、2kgC18-C28的长链氯化石蜡、3kgC14-C17的中链氯化石蜡、1kg 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、2kg氯代棕榈油甲酸酯加入反应釜中，升温到95℃，真空脱水2h，加入4kg抗霉菌剂JW-02-JK1060，搅拌20min，降温至50℃，加入28kgMDI-50，升温至85℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应3.5h，降温至30℃，加入2kg催化剂，即得对比组1聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为28:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
对比例2
保持搅拌和升温状态，将58kg聚醚多元醇10LD83E、8kg氯化石蜡加入反应釜中，升温到95℃，真空脱水2h，加入4kg抗霉菌剂，搅拌20min，降温至50℃，加入11.2kgMDI-50，升温至85℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应2h，再加入16.8kgMDI-50继续反应1.5h，降温至30℃，加入2kg催化剂，即得对比组2聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为28:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
对比例3
保持搅拌和升温状态，将62kg聚醚多元醇10LD83E、2kg C18-C28的长链氯化石蜡、3kgC14-C17的中链氯化石蜡、1kg 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯、2kg氯代棕榈油甲酸酯加入反应釜中，升温到95℃，真空脱水2h，降温至50℃，加入11.6kgMDI-50，升温至85℃，在真空脱气和冷凝回流条件下反应2h，再加入17.4kgMDI-50继续反应1.5h，降温至30℃，加入1kg催化剂，即得对比组3聚氨酯粘合剂。
将制得的聚氨酯粘合剂同橡胶颗粒按照质量比为28:100混合均匀后，按设计厚度13mm和面积1m2进行场地铺设。
对实施例1-3和对比例1-3的产品进行性能测试，测试方法为：
(1)垂直变形和冲击吸收测试：参照GB36246-2018；
(2)低温屈挠次数测试：参照GB/T12586-2003；
(3)耐霉菌等级测试：参照GB/T4768-2008。
测试结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-3的产品性能测试结果
Figure GDA0001968370590000051
对比例1更换聚醚和催化剂种类，且异氰酸酯未进行分步加入，制得的粘合剂产品各方面性能均有较明显的下降；对比例2将复合增塑剂改为氯化石蜡，制得产品的柔韧性方面有了明显的差异；对比例3不加抗霉菌剂，其抗霉菌性有一定的下降，其它物理性能也有一定的降低。对比例1-3的性能测试结果体现了针对不同技术特征各自带来的有益效果或协同效果。

Claims (3)

1.一种快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料：
聚醚多元醇 55-65%；
异氰酸酯 25-30%；
复合增塑剂 8-15%；
抗霉菌剂 1-5%；
催化剂 0.5-2%；
所述复合增塑剂为C14-C17的中链氯化石蜡、C18-C28的长链氯化石蜡、氯代棕榈油甲酸酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯中的四种；
所述催化剂为新癸酸铋与双(二甲氨基乙基)醚复配，混合质量比为3:1；
聚醚多元醇为10LD76E、10LD83E；
异氰酸酯为MDI-50、聚合MDI、TDI中的一种或多种；
所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂的制备方法，包括以下步骤：
将聚醚多元醇、复合增塑剂混合，在90-100℃温度下真空脱水1-2h，加入抗霉菌剂，搅拌20-30min；降温至40-50℃，加入第一批异氰酸酯，在85-90℃温度下反应2-3h，再加入第二批异氰酸酯，继续反应1-1.5h；降温至20-30℃，加入催化剂，即得快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂；
异氰酸酯分两批加入，第一批和第二批加入的质量比为4:6。
2.根据权利要求1所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂，其特征在于：抗霉菌剂为纳米银类抗菌剂。
3.一种权利要求1或2所述的快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂的使用方法，其特征在于：将快速固化低温柔韧性聚氨酯粘合剂与橡胶颗粒按照质量比为25-30:100混合后，按设计厚度和面积进行场地铺设。
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