CN110294861B - 一种etpu预制材料以及使用该预制材料制备跑道的方法 - Google Patents

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Abstract

一种ETPU预制材料以及使用该预制材料制备跑道的方法，按照如下方法制备得到：将TPU颗粒在超临界二氧化碳的环境下进行浸渍，再进行发泡处理；所述浸渍过程中，在超临界二氧化碳中加入多元羧酸。本申请在超临界流体中加入多元羧酸，由于多元羧酸具有较好的反应性能，因此在TPU生成ETPU的过程中，多元羧酸可以在内部形成键连，形成键连之后有两个方面的优点：一方面，由于在超临界流体多的时候，多元羧酸的量也多，因此形成键连的可能性也大，此种情况下的键连能够避免形成孤立空腔；另外一方面，从整体来看，由于内部二次反应形成交联物质，从而提高了整体的弹性以及抗老化性能。

Description

一种ETPU预制材料以及使用该预制材料制备跑道的方法
技术领域
本申请涉及一种ETPU预制材料以及使用该预制材料制备跑道的方法。
背景技术
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，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，具有一定的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。
对于塑胶跑道，一个非常重要的考察点是弹性、缓冲性以及回弹效果，现有的材料在上述效果中存在一定的缺陷，为了克服上述缺陷，ETPU，即聚氨酯热塑发泡颗粒，被引入到了跑道领域。该材料是利用TPU粒子经过加压加热预处理后像使得TPU粒子像爆米花膨胀起来，在此过程中，TPU粒子的体积膨胀10倍左右，TPU粒子内含有微型的密闭气囊，最终膨胀后的TPU粒子呈现椭圆形而非交联的发泡颗粒，能够提供相对较好的回弹效果和缓冲性能。但是其弹性具有较为明显的随时间趋弱的趋势。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提出了一种ETPU预制材料以及一种利用ETPU预制材料制备跑道的方法。
一方面，提出了一种ETPU预制材料，其按照如下方法制备得到：将TPU颗粒在超临界二氧化碳的环境下进行浸渍，再进行发泡处理；所述浸渍过程中，在超临界二氧化碳中加入多元羧酸。TPU是热塑性聚氨酯弹性体橡胶的简称，其是采用羟基与异氰酸酯聚合而成，在聚合过程中除了生成-NHOCO-，在一定的温度压力以及杂质的影响下，还可能得到脲及脲基甲酸酯、缩二脲等；在利用TPU得到ETPU的过程中，其实际是通过引入超临界状态下的流体，对于TPU颗粒进行加热加压处理，然后释放出来超临界流体，即能使得TPU类似于爆米花似得的膨胀起来，在此过程中，从外部形态上来看，TPU基本上能拓展体积10倍左右；从内部形态上来看，ETPU内部呈现较为明显的网格状结构，并且有非常多的关联连接，也正是因为此种结构，使得ETPU本身的弹性较好，适于在跑道上应用，但是现有的ETPU的弹性保持时间并不是特别长，推测是由于在膨胀过程中，超临界流体也是团状的存在，从而在ETPU的内部形成了一个孤立空腔，若有多个此种孤立空腔相邻时，则会大大的影响使用寿命，虽然可以采用各种方式尽可能避免，但是从机理上却无法避免，本申请在超临界流体中加入多元羧酸，由于多元羧酸具有较好的反应性能，因此在TPU生成ETPU的过程中，多元羧酸可以在内部形成键连，形成键连之后有两个方面的优点：一方面，由于在超临界流体多的时候，多元羧酸的量也多，因此形成键连的可能性也大，此种情况下的键连能够避免形成孤立空腔；另外一方面，从整体来看，由于内部二次反应形成交联物质，从而提高了整体的弹性以及抗老化性能。
优选的，所述多元羧酸为直链烷烃二酸。
优选的，所述直链烷烃二酸的碳链长度为4-10；优选的，所述直链烷烃二酸的碳链长度为6。
优选的，所述超临界二氧化碳的温度为60-85℃、压力为120-400atm；优选的，所述超临界二氧化碳的温度为75℃、压力为180atm。
优选的，所述多元羧酸的加入量为TPU颗粒质量的3％-10％。
优选的，经发泡处理之后的TPU颗粒放入到泡沫成型机中进行成型处理得到板材。将发泡处理的TPU，即ETPU，进行成型处理得到板材之后，可以提高其铺设的速度，并且保持质量标准的一致性。
另一方面，一种利用ETPU预制材料制备跑道的方法，在基层涂抹底胶，然后将ETPU预制板材粘接在基层上形成弹性层，然后在弹性层上设置加强层。ETPU预制板材应用在跑道的铺设工作上，能够提高整体的铺设效率，并且可以提高其质量的可控性。本申请所说的ETPU预制板材可以用于运动跑道，也可以用于幼儿园操场，也可以用于慢跑道等。
优选的，所述加强层按照如下方法制备得到：加强层采用聚氨酯甲料与聚氨酯乙料按照质量比1：3混合之后，再铺设在中间层之上形成。
优选的，所述加强层采用将EPDM颗粒和聚氨酯漆按照质量比1：0.8-2的质量比混合后利用喷涂机进行喷涂。
优选的，所述EPDM颗粒和聚氨酯漆的质量比为1：1；所述喷涂机至少喷涂两遍。
本申请能够带来如下有益效果：
1、本申请在超临界流体中加入多元羧酸，由于多元羧酸具有较好的反应性能，因此在TPU生成ETPU的过程中，多元羧酸可以在内部形成键连，形成键连之后有两个方面的优点：一方面，由于在超临界流体多的时候，多元羧酸的量也多，因此形成键连的可能性也大，此种情况下的键连能够避免形成孤立空腔；另外一方面，从整体来看，由于内部二次反应形成交联物质，从而提高了整体的弹性以及抗老化性能；
2、本申请将发泡处理的TPU，即ETPU，进行成型处理得到板材之后，可以提高其铺设的速度，并且保持质量标准的一致性；
3、本申请所说的ETPU预制板材可以用于运动跑道，也可以用于幼儿园操场，也可以用于慢跑道等。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。
实施例1：板材制备
S1、制备TPU颗粒；
S2、将TPU颗粒、二氧化碳或者氮气以及多元羧酸引入到封闭体系内，并且按照如表1所述的参数进行操作；
S3、处理3h后，进行泄压操作得到ETPU；
S4、将ETPU制备板材；
S5、对于得到板材按照GB/T 26572-2011进行毒性测试，得到表2；
S6、对于得到的板材直接按照GB36246-2018进行物理性能的检测得到表3；
S7、对于得到的板材利用300kPa的平均压强(循环往复式的金属板按压)进行持续的冲击，冲击的变形程度为3cm(需要控制在板材总厚度的1/2以下)，冲击的次数设定在60000次，然后使得板材恢复10min后测量其垂直变形。
从上述结果可以看出，对于丙二酸，基本上无法起到增强抗持续冲击不变形的能力，推测其由于链长太短，无法形成有效的连接；在氮气的超临界流体下，增强效果很差，推测是因为在二氧化碳氛围下，可以促进羧酸与TPU进行交联，如良好的溶解性以及快速将水分子带离等，而氮气氛围无法实现，至少是无法促进羧酸与TPU交联反应的进行。
表1:
Figure BDA0002095083250000041
表2：
编号 Pd Cd Hg Cr(VI) 多溴联苯单体及总和 多溴二苯醚单体及总和
1 符合 符合 符合 符合 符合 符合
2 符合 符合 符合 符合 符合 符合
3 符合 符合 符合 符合 符合 符合
4 符合 符合 符合 符合 符合 符合
5 符合 符合 符合 符合 符合 符合
6 符合 符合 符合 符合 符合 符合
7 符合 符合 符合 符合 符合 符合
8 符合 符合 符合 符合 符合 符合
表3：
编号 冲击吸收 垂直变形 抗滑值 拉伸强度 拉伸伸长率 阻燃
1 符合 符合 符合 符合 符合 符合
2 符合 符合 符合 符合 符合 符合
3 符合 符合 符合 符合 符合 符合
4 符合 符合 符合 符合 符合 符合
5 符合 符合 符合 符合 符合 符合
6 符合 符合 符合 符合 符合 符合
7 符合 符合 符合 符合 符合 符合
8 符合 符合 符合 符合 符合 符合
实施例2：将实施例1得到的板材用于制作跑道，在基层涂抹底胶，然后将ETPU预制板材粘接在基层上形成弹性层，然后在弹性层上设置加强层。所述加强层按照如下方法制备得到：加强层采用聚氨酯甲料与聚氨酯乙料按照质量比1：3混合之后，再铺设在中间层之上形成。所述加强层也可以采用将EPDM颗粒和聚氨酯漆按照质量比1：0.8-2，优选1：1的质量比混合后利用喷涂机进行喷涂。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种ETPU预制材料，其特征在于：按照如下方法制备得到：将TPU颗粒在超临界二氧化碳的环境下进行浸渍，再进行发泡处理；所述浸渍过程中，在超临界二氧化碳中加入多元羧酸；
所述多元羧酸为直链烷烃二酸；所述直链烷烃二酸的碳链长度为4-10；
所述多元羧酸的加入量为TPU颗粒质量的3%-10%。
2.根据权利要求1所述的一种ETPU预制材料，其特征在于：所述直链烷烃二酸的碳链长度为6。
3.根据权利要求1所述的一种ETPU预制材料，其特征在于：所述超临界二氧化碳的温度为60-85℃、压力为120-400atm。
4.根据权利要求3所述的一种ETPU预制材料，其特征在于：所述超临界二氧化碳的温度为75℃、压力为180atm。
5.根据权利要求1所述的一种ETPU预制材料，其特征在于：经发泡处理之后的TPU颗粒放入到泡沫成型机中进行成型处理得到板材。
6.一种利用权利要求5所述的ETPU预制材料制备跑道的方法，其特征在于：在基层涂抹底胶，然后将ETPU预制板材粘接在基层上形成弹性层，然后在弹性层上设置加强层。
7.根据权利要求6所述的一种预制跑道的方法，其特征在于：所述加强层按照如下方法制备得到：加强层采用聚氨酯甲料与聚氨酯乙料按照质量比 1：3混合之后，再铺设在中间层之上形成。
8.根据权利要求6所述的一种制备跑道的方法，其特征在于：所述加强层采用将EPDM颗粒和聚氨酯漆按照质量比1：0.8-2的质量比混合后利用喷涂机进行喷涂。
9.根据权利要求8所述的一种制备跑道的方法，其特征在于：所述EPDM颗粒和聚氨酯漆的质量比为1：1；所述喷涂机至少喷涂两遍。
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