CN110093837A - 一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺及得到的跑道卷材 - Google Patents

一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺及得到的跑道卷材 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，首先通过在平台上铺设塑料薄膜，然后在塑料薄膜上均匀铺设聚氨酯材料，两层材料经过高温复合，形成预制跑道卷材，本发明提供的制作工艺，工艺简单，生产周期短，能耗小。用于制备预制跑道卷材的聚氨酯材料，以聚醚多元醇和MDI为主要的原料，以3,3'‑二氯‑4,4'‑二氨基二苯基甲烷作为扩链剂，扩链剂中氨基与异氰酸酯端基预聚物反应，提高聚氨酯的力学性能；白炭黑能够改善聚氨酯的强度、韧性、耐热、耐磨和耐老化性能；碳酸钙进一步增强聚氨酯的力学性能；增塑剂提高聚氨酯的加工性能；季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯作为抗氧化剂，提高聚氨酯的使用寿命；本发明提供的预制跑道卷材安全性能高、耐用性强。

Description

一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺及得到的跑道卷材
技术领域
本发明属于跑道卷材领域，具体涉及一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺及得到的预制跑道卷材。
背景技术
传统的跑道经常出现裂缝，起泡，老化，开裂，等情况，同时传统跑道不能再生，浪费资源。当今市场，急需一种节省资源，使用寿命更长的材料作为跑道材料。聚氨酯(PU)材料是聚氨基甲酸酯的简称，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域，产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。当今聚氨酯材料在体育行业的应用更为广泛，尤其是塑胶运动场地，包括篮球、排球、羽毛球、网球场地、跑道的铺设。现有技术中的PU塑胶跑道，主要为表面有橡胶颗粒的混合型，在塑胶跑道浇注过程后期在表面铺撒橡胶颗粒，固化后，橡胶颗粒嵌入并固定在塑胶表面，起防滑作用，但是这些橡胶颗粒容易从塑胶跑道脱落，影响运动，降低跑道的使用寿命。因此聚氨酯预制跑道应运而生，但是现有的聚氨酯预制跑道也存在跑道弹性差、使用寿命短等问题，并且现有的聚氨酯材料生产工艺复杂，大量使用有机溶剂，生产周期长，能源消耗大，占地面积大。
发明内容
为了解决以上的问题，本发明提供一种生产周期短、生产工艺简单的聚氨酯预制型跑道卷材的制作工艺及得到的具有良好力学性能和安全性能的聚氨酯预制跑道卷材。
本发明的目的是提供一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺。
本发明的另一目的是提供一种上述工艺得到的聚氨酯预制跑道卷材。
本发明提供的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
在平台上铺设塑料薄膜，然后将聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，然后对两层复合材料进行加热，加热温度为60-150℃，时间为1-4h，冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:2.5-3.5:0.001-0.002；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇50-80份，MDI 20-50份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇80-100份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷10-20份，白炭黑5-10份，碳酸钙150-200份，增塑剂60-90份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯1-2份；
所述催化剂为：有机铋。
本发明提供的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，首先将具有较高熔融温度的塑料薄膜铺设在平台上，然后在平台上均匀铺设一层聚氨酯材料，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层结构的复合材料，然后对复合材料进行加热固化，使得两层材料之间更好的融合，得到的聚氨酯预制跑道卷材硬度在55-60A，拉伸轻度在2-2.2MPa，断裂伸长率为150-200％，具有良好的力学性能，适宜于铺设跑道，且工艺简单，生产周期短。
本发明提供的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺中采用的聚氨酯材料以甲组分、乙组分和催化剂为原料，其中，甲组分中包括了聚醚多元醇和MDI，乙组分中包括了聚醚多元醇、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、白炭黑、碳酸钙、增塑剂、季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯，催化剂为有机铋，在使用前，甲组分、乙组分和催化剂能够分开储存，方便保存，使用前将甲组分、乙组分和催化剂进行混合，在密闭的反应容器中进行反应，甲组分和乙组分在催化剂的作用下，能够进行充分的反应，其中3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷作为扩链剂，扩链剂中含有氨基，在进行反应的过程中，氨基能够与异氰酸酯端基预聚物反应，致使分子链扩散延长，显著增加聚氨酯的分子量，提高聚氨酯的力学性能，降低端羧基含量；白炭黑能够改善聚氨酯的强度、韧性、耐热、耐磨和耐老化性能；碳酸钙为补强填充剂进一步增强聚氨酯的力学性能；增塑剂包括乙酰基柠檬酸三丁酯，氯代棕榈油和氯化石蜡，本发明采用复合增塑剂，调节甲组分和乙组分的混合比例，调节两种组分的粘度，使得甲组分与乙组分能够充分的混合，并且保证增塑剂在聚氨酯中具有良好的稳定性能，不会发生迁移，同时提高聚氨酯的加工性能；季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯作为抗氧化剂，本发明采用的抗氧化剂含有双亚磷酸酯结构，烷基三价磷含量高，具有良好的抗氧化效果，提高聚氨酯的使用寿命，且安全无毒；本发明提供的聚氨酯材料通过各组分的原料之间相互作用，得到的聚氨酯材料具有良好的力学性能、耐热性能、耐氧化性能，用于制作预制跑道卷材安全性能高，生产工艺简单，生产周期短。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述平台为传送带，首先在传送带上铺设塑料薄膜，然后将所述的聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上，将传送带缓慢通过烘箱加热，所述烘箱的温度为60-150℃，所述加热的时间为1-4h；冷却，得到聚氨酯预制跑道卷材。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述平台为平坦的水泥平台或铁板平台，在平台上铺设塑料薄膜，然后在塑料薄膜四周设立围栏，将所述的聚氨酯材料均匀铺设在薄膜上，然后对平台底部进行加热，加热温度为60-150℃，加热的时间为1-4h冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材。
本发明在进行跑道卷材制作的过程中，采用的平台可以是移动的传送带，也可以是静置的水泥平台、铁板平台，在采用传送带作为平台时，传送带的宽度为1-3m，首选在传送带上铺设塑料薄膜，然后均匀铺设聚氨酯材料，形成两层结构，然后传送带缓慢通过烘箱，对两层结构进行加热固化，经过加热之后，塑料薄膜层和聚氨酯物料层牢固结合；在采用水泥平台或铁板平台时，水泥平台或铁板平台的宽度为0.5-3m，长度为10-30m，为了防止在进行铺设聚氨酯材料的过程中，材料外溢，在塑料薄膜四周设立围栏，然后均匀铺设聚氨酯材料，然后对平台的底部进行加热，两层材料之间受热发生反应，两层结构之间牢固结合。本发明提供的制作工艺，工艺简单，制作周期短，能源消耗少，得到的跑道卷材的质量高。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述塑料薄膜的熔融温度为150℃以上，所述塑料薄膜的厚度为0.2-2mm。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述聚氨酯物料层的厚度为3-15mm。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述聚氨酯材料中乙组分还包括原料：颜料1-3份；进一步优选地，所述颜料为铁红或氧化铁绿。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，所述聚氨酯材料中乙组分中的增塑剂包括：乙酰基柠檬酸三丁酯、氯代棕榈油和氯化石蜡，所述乙酰基柠檬酸三丁酯、氯代棕榈油和氯化石蜡的重量比为20-35:20-35:20。
上述聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，优选地，聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至80-85℃，反应1.5-2h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至110-120℃，反应1.5-2h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至60-80℃，保温反应1.5-2h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
本发明提供的聚氨酯材料的制备方法，在进行制备前对各组分原料进行烘干处理，避免水分对反应的影响。本发明提供的聚氨酯材料的制备方法简单，将甲组分、乙组分的原料和催化剂进行充分的混合，然后在上述温度下进行反应，得到弹性良好、硬度适中、强度较高的聚氨酯材料。
本发明提供一种聚氨酯预制跑道卷材，由上述的制作工艺制作得到。
本发明的有益效果为：
1.本发明采用塑料薄膜和聚氨酯材料制作预制跑道卷材，在进行制作过程中，首先通过在平台上铺设塑料薄膜，然后在塑料薄膜上均匀铺设聚氨酯材料，两层材料经过高温复合，形成预制跑道卷材，本发明提供的制作工艺，工艺简单，生产周期短，能耗小。
2.本发明提供的制作工艺采用的聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分和乙组分在催化剂的作用下能够充分反应，其中聚醚多元醇和MDI为主要的原料，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷作为扩链剂，扩链剂中含有氨基，在进行反应的过程中，氨基能够与异氰酸酯端基预聚物反应，致使分子链扩散延长，显著增加聚氨酯的分子量，提高聚氨酯的力学性能，降低端羧基含量；白炭黑能够改善聚氨酯的强度、韧性、耐热、耐磨和耐老化性能；碳酸钙为补强填充剂进一步增强聚氨酯的力学性能；增塑剂调节甲组分和乙组分的混合比例，调节两种组分的粘度，使得甲组分与乙组分能够充分的混合，并且保证增塑剂在聚氨酯中具有良好的稳定性能，不会发生迁移，同时提高聚氨酯的加工性能；季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯作为抗氧化剂，抗氧化剂含有双亚磷酸酯结构，烷基三价磷含量高，具有良好的抗氧化效果，提高聚氨酯的使用寿命，且安全无毒；本发明提供的聚氨酯材料通过各组分的原料之间相互作用，得到的聚氨酯材料具有良好的力学性能、耐热性能、耐氧化性能，用于制作预制跑道卷材安全性能高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例中的每1重量份对应1kg。
实施例1
聚氨酯预制跑道卷材，包括以下步骤制备得到：
首先在传送带上铺设塑料薄膜，塑料薄膜的熔融温度为150℃以上，塑料薄膜的厚度为0.2mm，传送带的宽度为1m，然后将聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，聚氨酯物料层的厚度为3mm，将传送带缓慢通过烘箱加热，所述烘箱的温度为60℃，所述加热的时间为4h；冷却，得到聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:2.5:0.001；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇50份，MDI 20份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇80份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷10份，白炭黑5份，碳酸钙150份，增塑剂60份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯1份；增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯20份，氯代棕榈油20份和氯化石蜡20份；
所述催化剂为：有机铋；
上述聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至80℃，反应2h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至110℃，反应2h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至60℃，保温反应2h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
实施例2
聚氨酯预制跑道卷材，包括以下步骤制备得到：
首先在传送带上铺设塑料薄膜，塑料薄膜的熔融温度为150℃以上，塑料薄膜的厚度为2mm，传送带的宽度为3m，然后将聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，聚氨酯物料层的厚度为15mm，将传送带缓慢通过烘箱加热，所述烘箱的温度为150℃，所述加热的时间为1h；冷却，得到聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:3.5:0.002；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇80份，MDI 50份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇100份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷20份，白炭黑10份，碳酸钙200份，增塑剂90份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯2份；增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯35份，氯代棕榈油35份和氯化石蜡20份；
所述催化剂为：有机铋；
上述聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至85℃，反应1.5h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至120℃，反应1.5h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至80℃，保温反应1.5h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
实施例3
聚氨酯预制跑道卷材，包括以下步骤制备得到：
在水泥平台上铺设塑料薄膜，塑料薄膜的熔融温度为150℃以上，塑料薄膜的厚度为1mm，水泥平台的宽度为0.5m，长度为10m，然后在塑料薄膜四周设立围栏，将聚氨酯材料均匀铺设在薄膜上，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，聚氨酯物料层的厚度为10mm，然后对平台底部进行加热，加热的温度为60℃，时间为4h，冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:3:0.001；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇60份，MDI 40份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇90份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷15份，白炭黑8份，碳酸钙180份，增塑剂80份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯1.5份；增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯25份，氯代棕榈油35份和氯化石蜡20份；铁红1份；
所述催化剂为：有机铋；
上述聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至80℃，反应2h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至110℃，反应2h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至75℃，保温反应1.5h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
实施例4
聚氨酯预制跑道卷材，包括以下步骤制备得到：
在铁板平台上铺设塑料薄膜，然后在塑料薄膜四周设立围栏，铁板平台的宽度为3m，长度为30m，将聚氨酯材料均匀铺设在薄膜上，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，聚氨酯物料层的厚度为10mm，然后对平台底部进行加热，加热的温度为120℃，时间为2.5h，冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:3:0.001；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇60份，MDI 40份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇90份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷15份，白炭黑8份，碳酸钙180份，增塑剂80份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯1.5份；增塑剂为乙酰基柠檬酸三丁酯25份，氯代棕榈油35份和氯化石蜡20份；氧化铁绿3份；
所述催化剂为：有机铋；
上述聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至80℃，反应2h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至110℃，反应2h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至75℃，保温反应1.5h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
试验例
对实施例1-4得到的聚氨酯预制跑道卷材进行力学性能测试，测试结果见表1。
表1力学性能测试结果
从表1的测试结果可以看出，本发明提供的聚氨酯预制跑道卷材的具有优异的力学性能，其中硬度适中在55-60A，拉伸强度在2-2.2MPa，断裂伸长率在150-200％，韧性良好；本发明提供的跑道卷材能够适应跑道的要求，经久耐用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
在平台上铺设塑料薄膜，然后将聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上，得到具有塑料薄膜层和聚氨酯物料层的两层复合材料，然后对两层复合材料进行加热，加热温度为60-150℃，时间为1-4h，冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材；
所述聚氨酯材料包括甲组分、乙组分和催化剂，甲组分、乙组分和催化剂的重量比为1:2.5-3.5:0.001-0.002；
所述甲组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇50-80份，MDI20-50份；
所述乙组分包括以下重量份的原料：聚醚多元醇80-100份，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷10-20份，白炭黑5-10份，碳酸钙150-200份，增塑剂60-90份，季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯1-2份；
所述催化剂为：有机铋。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述平台为传送带，首先在传送带上铺设塑料薄膜，然后将所述的聚氨酯材料均匀铺设在塑料薄膜上，将传送带缓慢通过烘箱加热，所述烘箱的温度为60-150℃，所述加热的时间为1-4h；冷却，得到聚氨酯预制跑道卷材。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述平台为平坦的水泥平台或铁板平台，在平台上铺设塑料薄膜，然后在塑料薄膜四周设立围栏，将所述的聚氨酯材料均匀铺设在薄膜上，然后对平台底部进行加热，加热温度为60-150℃，加热的时间为1-4h冷却，得到所述聚氨酯预制跑道卷材。
4.根据权利要求1-3任一所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述塑料薄膜的熔融温度为150℃以上，所述塑料薄膜的厚度为0.2-2mm。
5.根据权利要求1-3任一所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述聚氨酯物料层的厚度为3-15mm。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述乙组分还包括原料：颜料1-3份。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述颜料为铁红或氧化铁绿。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述增塑剂包括：乙酰基柠檬酸三丁酯、氯代棕榈油和氯化石蜡，所述乙酰基柠檬酸三丁酯、氯代棕榈油和氯化石蜡的重量比为20-35:20-35:20。
9.根据权利要求1所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺，其特征在于，所述的聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取聚醚多元醇和MDI，混合均匀，加热至80-85℃，反应1.5-2h，得到甲组分；
(2)按照重量份称取乙组原料，混合均匀，加热至110-120℃，反应1.5-2h，得到乙组分；
(3)将甲组分、乙组分和催化剂在密闭容器中混合均匀，然后加热至60-80℃，保温反应1.5-2h，冷却，得到所述聚氨酯材料。
10.一种聚氨酯预制跑道卷材，其特征在于，由权利要求1-9任一所述的聚氨酯预制跑道卷材的制作工艺制作得到。
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