CN110845985A - 一种高发泡倍率的聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法 - Google Patents

一种高发泡倍率的聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高泡倍率聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法和应用。所述一种人造草坪用聚氨酯背胶，其组成包括下述成分：主基料、有机胺催化剂、匀泡剂和有机硅促进剂；所述主基料由高分子聚醚多元醇、聚合物聚醚多元醇和植物油多元醇混合组成，三者之间的质量比为：（2‑4）：（1‑3）：（1‑2）。所述高泡倍率聚氨酯人造草坪背胶环保无溶剂无毒害、拔出力高、回弹性好、涂胶量少。

Description

一种高发泡倍率的聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，具体涉及一种高发泡倍率的聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法。
背景技术
人造草坪是一种仿天然草坪织物，具有铺设简易、保养方便、色泽鲜艳、适应性强、使用寿命长的优点，可应用于室内球场、操场、高尔夫场地、花园、阳台、宾馆的地面铺设和装饰。人造草坪的草丝材料多为聚丙烯、尼龙、聚乙烯等纺丝簇绒而成，底背材料多为天然或合成的麻黄或聚丙烯材料。草丝通过底背面层上的编织孔交错编织在底背上，通过在底背上刮涂一层胶粘剂形成绒头处的联结加固。这种锚固的能力通常用拔出力或拔脱力来表示。
目前人造草坪使用的胶粘剂多为羧基丁苯胶乳，但其本身气味大、不环保、发泡倍率小，草丝的拔出力也非常有限，形成的加固面又容易出现胶面龟裂问题，对于高端的运动草坪有非常大的局限性，因此需要研究开发更加环保、高拔出力、高发泡倍率的人造草坪背胶。
聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(NHCOO)或异氰酸酯基(NCO)的胶粘剂。其具有胶膜坚韧，耐冲击，挠曲性好，剥离强度高，有很好的耐超低温性，耐油和耐磨性等特点。聚氨酯胶粘剂具有大量极性基团，分子可设计性，粘结范围广，软硬度可调节等优势，对多种基材具有很强的粘结性，同时，通过交联与结晶，提高其内聚力，韧性以及粘结强度，具有更优异的防老化性，耐水解性与抗侵蚀性能，市场应用越来越受到重视。
中国专利CN195419718A提供了一种高强度聚氨酯人造草坪背胶，但其中使用到高沸点的溶剂，不环保；中国专利CN101508881B提供了一种人造草坪聚氨酯胶粘剂组合物，但它使用了有机锡或镍作为催化剂，对于家用休闲草坪存在重金属毒害副作用；中国专利CN105969290A也提供了一种无溶剂人造草坪聚氨酯背胶，但它的施胶量较高，使用成本高，且对于胶层发泡倍率没有研究。
发明内容
本发明提供一种在环保无溶剂无毒害、拔出力高、回弹性好的前提下，发泡倍率高的聚氨酯人造草坪背胶及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种人造草坪用聚氨酯背胶，其组成包括下述成分：主基料、有机胺催化剂、匀泡剂和有机硅促进剂；
其中主基料占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的的25%-55%，
有机胺催化剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.008‰-0.4‰，
匀泡剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.008‰-0.65‰，
有机硅促进剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.065‰-4‰；
所述主基料由高分子聚醚多元醇、聚合物聚醚多元醇和植物油多元醇混合组成，三者之间的质量比为：（2-4）：（1-3）：（1-2）；
所述有机胺催化剂是一种延迟性的有机胺类催化剂，选自双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、五亚甲基二乙烯三胺、N-（二甲氨基乙基）吗啉或1,8二氮杂环十一烯中的任一种；
所述的有机硅促进剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任一种；
所述的匀泡剂为一种聚醚改性有机硅表面活性剂，专用于聚氨酯发泡制品，调节发泡密度及结构，为市售商购产品；优选南京德美化工的AK系列、美国空气化工DC系列。
所述匀泡剂，不加化学发泡剂，本发明所述聚氨酯人造草坪背胶是物理发泡，通过加压空气发泡，发泡最高1.5倍，匀泡剂的作用是让空气发泡更均匀，减少实际的涂胶量。
所述的高分子量聚醚多元醇制备时以丙三醇为起始剂，重均分子量在3000-7000，官能度为3，羟值为10-50mgKOH/g；更进一步来说，重均分子量优选为4000-6000的聚醚三元醇，羟值为25-40mgKOH/g。
所述的聚合物聚醚多元醇是由苯乙烯、丙烯腈与聚醚多元醇进行接枝共聚的共聚物，其固含量为30-50%，羟值为10-50mgKOH/g。更进一步来说，固含量优选为40-45%聚合物聚醚多元醇，羟值为20-30mgKOH/g。
所述的植物油多元醇包括蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇、橄榄油多元醇中的任一种，其羟值为150-450mgKOH/g；更进一步来说，优选为蓖麻油多元醇，羟值为150-250mgKOH/g。
所述主基料，既保证了较高的粘接强度，对塑料草丝的拔出力高，又具有优异的回弹性、耐水解性能；采取有机胺催化剂，配合聚醚改性有机硅的匀泡剂，使胶层发泡倍率更高、结构更稳定，可以减少实际涂胶量，同时避免了有机重金属催化剂的毒副作用；配合有机硅促进剂，提高了固化胶层的本体强度、改善胶层与地面的耐磨性以及耐水性、耐老化性能。
本发明所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其组成还包括多异氰酸酯，其NCO值为20-35％，所述多异氰酸酯占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的10-15%；
所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多苯基多亚甲基异氰酸酯(聚合MDI)；二者的质量比为（0-1）：（9-10），
所述的二苯基甲烷二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（纯MDI）、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（MDI-50），碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI）中的任意一种。
所述人造草坪用聚氨酯背胶，包括组分A和组分B，A组分和B组分的重量比为（6-8）:1；
所述的组分A由以下重量份数组分混合而成：
主基料 40-90份
扩链剂 1-5份
有机胺催化剂 0.01-0.06份
有机硅促进剂 0.1-0.5份
匀泡剂 0.01-0.1份
颜料 0.1-0.5份
填料 80-120份
所述的B组分为：
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 0-10份
多苯基多亚甲基异氰酸酯(聚合MDI) 90-100份
所述的扩链剂为一缩二丙二醇(DPG)、一缩二乙二醇(DEG)、1,2-丙二醇或1,4-丁二醇中的任意一种；
所述颜料为炭黑、钛白粉、蓝色浆、绿色浆中任意一种；
所述的填料为纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、氧化钙、硅微粉或氢氧化铝的一种或几种。优选为400目或800目重质碳酸钙。
所述高发泡倍率人造草坪用聚氨酯背胶的制备方法，包括以下步骤：
①A组分的制备：取配方重量份数的聚醚多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯混合均匀即得 B组分；
所述用于人造草坪的聚氨酯胶粘剂的应用方法，A、B两组分按照6~8:1（重量比）的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节，达到合适的发泡倍率和最经济的涂胶量。
与现有技术相比本发明有以下有益效果：
本发明所述聚氨酯人造草坪背胶，不使用有机溶剂和有机重金属催化剂，具有环保安全性，无毒无污染，同时又具有优良的粘结强度和经济实用性，可很好地适用于各种人造草坪的加工制造。
具体实施例
下述实施例中， 若没有特别说明，所有组分原料均为商购产品。
实施例一：
一种高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂，包括组分A和组分B；
其所述的组分A由以下重量份数组分混合而成：
聚醚三元醇（重均分子量5000） 28份
聚合物聚醚多元醇（固含量40%） 20份
蓖麻油多元醇（精炼一级） 15份
一缩二乙二醇 5份
N-（二甲氨基乙基）吗啉 0.05份
KH-550 0.5份
匀泡剂AK8808 0.03份
蓝色色浆 0.3份
800目重钙 85份
所述的组分B为多异氰酸酯，包括以下重量份数组分：
液化MDI （万华公司产品） 6份
聚合MDI（科思创公司产品） 94份
所述高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂，其制备方法如下：
①A组分的制备：取配方重量份数的聚醚多元醇、聚合物多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的液化二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯混合均匀即得 B组分；
其应用方法为，A、B两组分按照6.5:1（重量比）的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节，发泡倍率可达1.9倍，涂胶量减少到300-350g/m2。
实施例二：
一种人造草坪用聚氨酯胶粘剂，组成为组分A和组分B：
组分A为：
聚醚三元醇（重均分子量4000） 35份
聚合物聚醚多元醇（固含量45%） 14份
蓖麻油多元醇（精炼一级） 13份
一缩二丙二醇 3份
双(二甲氨基乙基)醚 0.05份
KH-560 0.5份
匀泡剂AK8806 0.03份
炭黑颜料 0.3份
400目重钙 100份
所述的组分B为多异氰酸酯，包括以下重量份数组分：
MDI-50 （万华公司产品） 8份
聚合MDI（巴斯夫公司产品） 92份
所述人造草坪用聚氨酯胶粘剂，其制备方法为：
①A组分的制备：取配方重量份数的聚醚多元醇、聚合物多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯混合均匀即得 B组分；
所述用于人造草坪的聚氨酯胶粘剂的应用方法，A、B两组分按照6.8:1（重量比）的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节，发泡倍率可达1.8倍，涂胶量减少到350-400g/m2。
实施例三：
一种高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂，组成为组分A和组分B，
其所述的组分A由以下重量份数组分混合而成：
聚醚三元醇（重均分子量6000） 22份
聚合物聚醚多元醇（固含量42%） 28份
蓖麻油多元醇（精炼一级） 16份
1,4-丁二醇 2份
1,8二氮杂环十一烯 0.05份
KH-792 0.5份
匀泡剂DC5103 0.03份
绿色色浆 0.3份
400目重钙 110份
所述的组分B为多异氰酸酯，由以下重量份数的组分组成：
MDI-100 （万华公司产品） 2份
聚合MDI（科思创公司产品） 98份
所述高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂，其制备方法为：
①A组分的制备：取配方重量份数的聚醚多元醇、聚合物多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯混合均匀即得 B组分；
所述用于人造草坪的聚氨酯胶粘剂的应用方法，A、B两组分按照7.5:1（重量比）的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节，发泡倍率可达1.7倍，涂胶量减少到360-430g/m2。
实施例四：
一种高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂，其组成为组分A和组分B，
其所述的组分A由以下重量份数组分混合而成：
聚醚三元醇（重均分子量5000） 32份
聚合物聚醚多元醇（固含量40%） 23份
蓖麻油多元醇（精炼一级） 18份
1,2-丙二醇 4份
1,8二氮杂环十一烯 0.05份
KH-560 0.5份
匀泡剂DC5357 0.03份
钛白粉 0.3份
800目重钙 90份
所述的组分B为多异氰酸酯，具体为聚合MDI（科思创公司产品） 100份；
所述高发泡倍率人造草坪用聚氨酯胶粘剂的制备方法为：
①A组分的制备：取聚醚多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的多亚甲基多苯基异氰酸酯（聚合MDI）即得 B组分；
所述用于人造草坪的聚氨酯胶粘剂的应用方法为：A、B两组分按照7.8:1（重量比）的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节，发泡倍率可达1.5倍，涂胶量减少到380-450g/m2。

Claims (12)

1.一种人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，其组成包括下述成分：主基料、有机胺催化剂、匀泡剂和有机硅促进剂；
其中主基料占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的的25%-55%，
有机胺催化剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.008‰-0.4‰，
匀泡剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.008‰-0.65‰，
有机硅促进剂占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的0.065‰-4‰；
所述主基料由高分子聚醚多元醇、聚合物聚醚多元醇和植物油多元醇混合组成，三者之间的质量比为：（2-4）：（1-3）：（1-2）；
所述有机胺催化剂是一种延迟性的有机胺类催化剂，选自双(二甲氨基乙基)醚、三亚乙基二胺、五亚甲基二乙烯三胺、N-（二甲氨基乙基）吗啉或1,8二氮杂环十一烯中的任一种；
所述的有机硅促进剂为：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任一种；
所述的匀泡剂为一种聚醚改性有机硅表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的高分子量聚醚多元醇制备时以丙三醇为起始剂，重均分子量在3000-7000，官能度为3，羟值为10-50mgKOH/g。
3.根据权利要求2所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的高分子量聚醚多元醇的重均分子量为4000-6000的聚醚三元醇，羟值为25-40mgKOH/g。
4.根据权利要求1所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的聚合物聚醚多元醇是由苯乙烯、丙烯腈与聚醚多元醇进行接枝共聚的共聚物，其固含量为30-50%，羟值为10-50mgKOH/g。
5.根据权利要求4所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的聚合物聚醚多元醇的固含量为40-45%聚合物聚醚多元醇，羟值为20-30mgKOH/g。
6.根据权利要求1所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的植物油多元醇包括蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇、橄榄油多元醇中的任一种，其羟值为150-450mgKOH/g。
7.根据权利要求6所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的植物油多元醇为蓖麻油多元醇，羟值为150-250mgKOH/g。
8.根据权利要求1所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述的人造草坪用聚氨酯背胶其组成还包括多异氰酸酯，其NCO值为20-35％，所述多异氰酸酯占所述人造草坪用聚氨酯背胶总质量的10-15%；所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多苯基多亚甲基异氰酸酯(聚合MDI)；二者的质量比为（0-1）：（9-10），所述的二苯基甲烷二异氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（纯MDI）、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（MDI-50），碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯（液化MDI）中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述人造草坪用聚氨酯背胶，包括组分A和组分B，A组分和B组分的重量比为（6-8）:1；
所述的组分A由以下组分混合而成，按重量份数计：
主基料 40-90份
扩链剂 1-5份
有机胺催化剂 0.01-0.06份
有机硅促进剂 0.1-0.5份
匀泡剂 0.01-0.1份
颜料 0.1-0.5份
填料 80-120份
所述的B组分为：
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 0-10份
多苯基多亚甲基异氰酸酯(聚合MDI) 90-100份
所述的扩链剂为一缩二丙二醇(DPG)、一缩二乙二醇(DEG)、1,2-丙二醇或1,4-丁二醇中的任意一种；
所述颜料为炭黑、钛白粉、蓝色浆、绿色浆中任意一种；
所述的填料为纳米碳酸钙、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、氧化钙、硅微粉或氢氧化铝的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的人造草坪用聚氨酯背胶，其特征在于，所述填料为400目-800目重质碳酸钙。
11.权利要求8-10中的任一项所述的人造草坪用聚氨酯背胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①A组分的制备：取配方重量份数的聚醚多元醇、植物油多元醇、扩链剂加入混合反应釜中搅拌20-30min，再向混合反应釜中加入填料和颜料，在真空度>0.9MPa状态下抽真空搅拌90-120min，最后加入催化剂、匀泡剂和促进剂搅拌20-30min即得A组分；
②B组分的制备：取配方重量份数的二苯基甲烷二异氰酸酯与多亚甲基多苯基异氰酸酯混合均匀即得 B组分。
12.权利要求8-10中的任一项所述的人造草坪用聚氨酯背胶的应用方法，其特征在于，A、B两组分按照6~8:1的配比进行混合使用，通过准确的A、B组分计量泵，进入发泡混合头快速混合后涂布使用，旁路通入氮气进行发泡调节。
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