CN113416295A - 一种跑步板缓冲层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跑步板缓冲层，包括如下重量份的组分：多元醇80‑90份、异氰酸酯25‑35份、催化剂0.2‑0.5份、稳定剂0.3‑0.7份、水2‑4份，所述多元醇为接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇的混合物。本发明跑步板缓冲层具有变形小、支撑性能、回弹性能好的特点，能够缓冲和吸收跑步所产生的冲击力和震动，具有良好的减震、吸音效果。制得的跑步板在100kg载荷连续运行时温升＜40℃，噪音＜65dB。

Description

一种跑步板缓冲层及其制备方法
技术领域
本发明涉及跑步板技术领域，具体涉及一种跑步板缓冲层及其制备方法。
背景技术
用跑步机作跑步或行走锻炼时，人踩在跑步机的跑步带上向前走(跑)，跑步带向后运行。人体的重量和跑步所产生的冲击力由跑步带下部的跑步板承担。跑步板的基材目前普遍使用中密度纤维板(MDF)，在MDF表面贴有一层三聚氰胺甲醛树脂浸渍纸，三聚氰胺甲醛树脂固化后，平整、光滑、坚硬、耐磨且摩擦系数较低，因此被普遍采用。但是这种跑步板，人在跑步机上跑步时，都会产生一声“嘣”，连续的跑动就会产生连续的“嘣、嘣”声响，非常烦人。申请人开发了一款跑步板，在中密度纤维板上加一层泡棉作缓冲层，泡棉上再加一层胶片作耐磨层，这种跑步板开始时效果非常好，消除了踩踏噪音，舒适性也很好，但不耐用，使用一段时间后，缓冲层的泡棉变形大，且支撑性能、回弹性能大幅度下降，影响跑步板质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跑步板缓冲层及其制备方法，旨在解决现有跑步板缓冲层变形大，且支撑性能、回弹性能差的问题。
为了达到上述的目的，本发明提供了如下技术方案：
一种跑步板缓冲层，包括如下重量份的组分：多元醇80-90份、异氰酸酯25-35份、催化剂0.1-0.3份、稳定剂0.3-0.7份、水2-4份，所述多元醇为接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇的混合物，所述接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇的重量份比为(1-2)：1。
进一步的，所述接枝聚醚多元醇通过如下方法制备：在充满氮气的反应器中，加入分子量为300-500的聚甘油-氧化丙烯醚、引发剂和乙烯基单体，在80-90℃下搅拌反应5-6小时，得到分散体，将分散体在真空度0.24-0.28KPa、温度100℃下加热1-1.5小时，去除未反应单体，即得接枝聚醚多元醇。
本发明中不饱和烯烃类单体--乙烯基单体接枝聚合改性普通的氧化烯烃类聚醚多元醇--聚甘油-氧化丙烯醚，通过引入了高分子、大体积侧基，增加了分子链的旋转位垒和内摩擦力，即增加分子链节的刚度，从而使得到的接枝聚醚多元醇制备跑步板的缓冲层泡棉显出较高的硬度和承载性，能够大大提高缓冲层的回弹性和压缩负荷性能，同时使缓冲层具有较高的机械强度和优异的耐疲劳性能和耐冲击性能。
进一步的，所述聚甘油-氧化丙烯醚、引发剂和乙烯基单体的重量比为(60-80):1:20，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁二腈；所述乙烯基单体为丙烯晴与苯乙烯的混合物，所述丙烯晴与苯乙烯的重量比为(1-2):1。
本发明中乙烯基单体选用丙烯晴与苯乙烯的混合，且丙烯晴与苯乙烯的重量比为(1-2):1，相对于单独使用丙烯晴或苯乙烯，能够大大提升接枝聚醚多元醇的储存稳定性。聚甘油-氧化丙烯醚、引发剂和乙烯基单体的重量比为(60-80):1:20，能够使制得的接枝聚醚多元醇获得较低的羟值，提高跑步板缓冲层的弹性。
进一步的，所述接枝聚醚多元醇的分子量为5000-6000，羟值为40-45mgKOH/g。
进一步的，所述高活性聚醚多元醇为在聚氧化丙烯醚端基引入氧化乙烯链段制成。
通过在聚氧化丙烯醚端基引入氧化乙烯链段，能够将仲羟基转变为伯羟基，从而提高反应活性。伯羟基部分与异氰酸酯反应速度比仲羟基大3-4倍，所以在聚氧化丙烯醚端基引入氧化乙烯链段，将仲羟基转变为伯羟基，能够使跑步板缓冲层在常温下进行成型，达到冷熟化的目的，避免热熟化，提高制备安全性和节约能源。
进一步的，所述高活性聚醚多元醇分子量为3000-4000，羟值为20-35mgKOH/g。
进一步的，所述异氰酸酯为1，5-萘二异氰酸酯，所述催化剂为叔胺类催化剂和有机锡催化剂的混合物，所述稳定剂为有机硅稳定剂。所述有机硅稳定剂可以为聚二甲基硅氧烷。
进一步的，所述叔胺类催化剂和有机锡催化剂的重量之比为1：(1-2)，所述叔胺类催化剂为四甲基丁二胺和三亚乙基二胺中的一种，所述有机锡催化剂为辛酸亚锡和二丁基锡二月桂酸酯中的一种。
叔胺类催化剂的作用主要在发泡反应上，它的活性高，发泡进行得快，初期粘度增长迅速，泡孔打开较容易，但体系稳定性小。有机锡催化剂的作用主要在链增长反应上，凝胶反应进行得较快，有利于整个反应的完成。因此，将叔胺类催化剂和有机锡催化剂协同复配，碱性的胺接近异氰酸酯和有机锡催化剂生成的活性中间物连在异氰酸酯的羰基上，使活性中间物稳定，催化效果会大大加强，在较低用量的情况下也能达到较好的催化效果，既能加快跑步板缓冲层反应速度，又能提高缓冲层体系稳定性。
本发明还提供了跑步板缓冲层的制备方法，包括如下步骤：按重量份将多元醇、催化剂、稳定剂和水加入搅拌釜中加热搅拌20-30分钟后降至常温作为A组分备用，使用高压发泡机或低压发泡机，将异氰酸酯和A组分混合后定量注入已放置底板和面板的模具中，合模发泡，脱模后即得跑步板缓冲层。
本发明跑步板缓冲层的制备通过在常温下进行固化，提高便利性和安全性以及节约能源。
进一步的，所述加热搅拌具体为加热40-45℃，搅拌速率200-500转/分。
本发明所提供的一种跑步板缓冲层及其制备方法，相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明跑步板缓冲层具有变形小、支撑性能、回弹性能好的特点，能够缓冲和吸收跑步所产生的冲击力和震动，具有良好的减震、吸音效果。制得的跑步板在100kg载荷连续运行时温升＜40℃，噪音＜65dB。
通过接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇协同复配，使跑步板缓冲层在冷熟化下同样具有较高的机械强度和耐疲劳性能以及耐冲击性能。
进一步通过叔胺类催化剂和有机锡催化剂协同复配，在较低用量的情况下也能达到较好的催化效果，既能加快跑步板缓冲层反应速度，又能提高缓冲层体系稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
一种跑步板缓冲层，由如下重量份的组分组成：接枝聚醚多元醇60份、高活性聚醚多元醇30份、1，5-萘二异氰酸酯25份、催化剂0.1份、聚二甲基硅氧烷0.7份、水2份。所述催化剂为四甲基丁二胺和辛酸亚锡的混合，所述四甲基丁二胺和辛酸亚锡的重量之比为1：1。
所述接枝聚醚多元醇通过如下方法制备：在充满氮气的反应器中，加入分子量为300的聚甘油-氧化丙烯醚、过氧化苯甲酰和乙烯基单体，在90℃下搅拌反应5小时，得到分散体，将分散体在真空度0.24KPa、温度100℃下加热1.5小时，去除未反应单体，即得接枝聚醚多元醇。所述聚甘油-氧化丙烯醚、过氧化苯甲酰和乙烯基单体的重量比为80:1:20，所述乙烯基单体为丙烯晴与苯乙烯的混合物，所述丙烯晴与苯乙烯的重量比为1:1。
所述接枝聚醚多元醇的分子量为5000，羟值为45mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇分子量为4000，羟值为20mgKOH/g。
上述实施例1的制备方法为：按重量份将接枝聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、四甲基丁二胺、辛酸亚锡、聚二甲基硅氧烷和水加入搅拌釜中加热至45℃搅拌20分钟后降至常温作为A组分备用，使用高压发泡机或低压发泡机，将1，5-萘二异氰酸酯和A组分混合后定量注入已放置底板和面板的模具中，合模发泡，脱模后即得跑步板缓冲层，其中，搅拌速率500转/分。
实施例2
一种跑步板缓冲层，由如下重量份的组分组成：接枝聚醚多元醇40份、高活性聚醚多元醇40份、1，5-萘二异氰酸酯35份、催化剂0.3份、聚二甲基硅氧烷0.3份、水4份。所述催化剂为三亚乙基二胺和二丁基锡二月桂酸酯的混合，所述三亚乙基二胺和二丁基锡二月桂酸酯的重量之比为1：2。
所述接枝聚醚多元醇通过如下方法制备：在充满氮气的反应器中，加入分子量为500的聚甘油-氧化丙烯醚、偶氮二异丁二腈和乙烯基单体，在80℃下搅拌反应6小时，得到分散体，将分散体在真空度0.28KPa、温度100℃下加热1小时，去除未反应单体，即得接枝聚醚多元醇。所述聚甘油-氧化丙烯醚、偶氮二异丁二腈和乙烯基单体的重量比为60:1:20，所述乙烯基单体为丙烯晴与苯乙烯的混合物，所述丙烯晴与苯乙烯的重量比为2:1。
所述接枝聚醚多元醇的分子量为6000，羟值为40mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇分子量为3000，羟值为35mgKOH/g。
上述实施例2的制备方法为：按重量份将接枝聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、三亚乙基二胺、二丁基锡二月桂酸酯、聚二甲基硅氧烷和水加入搅拌釜中加热至40℃搅拌30分钟后降至常温作为A组分备用，使用高压发泡机或低压发泡机，将1，5-萘二异氰酸酯和A组分混合后定量注入已放置底板和面板的模具中，合模发泡，脱模后即得跑步板缓冲层，其中，搅拌速率200转/分。
实施例3
一种跑步板缓冲层，由如下重量份的组分组成：接枝聚醚多元醇45份、高活性聚醚多元醇40份、1，5-萘二异氰酸酯30份、催化剂0.2份、聚二甲基硅氧烷0.5份、水3份。所述催化剂为三亚乙基二胺和辛酸亚锡的混合，所述三亚乙基二胺和辛酸亚锡的重量之比为1：1。
所述接枝聚醚多元醇通过如下方法制备：在充满氮气的反应器中，加入分子量为400的聚甘油-氧化丙烯醚、过氧化苯甲酰和乙烯基单体，在85℃下搅拌反应5.5小时，得到分散体，将分散体在真空度0.26KPa、温度100℃下加热1.3小时，去除未反应单体，即得接枝聚醚多元醇。所述聚甘油-氧化丙烯醚、过氧化苯甲酰和乙烯基单体的重量比为70:1:20，所述乙烯基单体为丙烯晴与苯乙烯的混合物，所述丙烯晴与苯乙烯的重量比为1:1。
所述接枝聚醚多元醇的分子量为5500，羟值为40mgKOH/g，所述高活性聚醚多元醇分子量为3500，羟值为30mgKOH/g。
上述实施例3的制备方法为：按重量份将接枝聚醚多元醇、高活性聚醚多元醇、三亚乙基二胺、辛酸亚锡、聚二甲基硅氧烷和水加入搅拌釜中加热至45℃搅拌20分钟后降至常温作为A组分备用，使用高压发泡机或低压发泡机，将1，5-萘二异氰酸酯和A组分混合后定量注入已放置底板和面板的模具中，合模发泡，脱模后即得跑步板缓冲层，搅拌速率400转/分。
对比例1
与实施例3的不同之处在于，对比例1中多元醇为高活性聚醚多元醇。
对比例2
与实施例3的不同之处在于，对比例2中接枝聚醚多元醇的制备中，乙烯基单体为丙烯晴。
对比例3
与实施例3的不同之处在于，对比例3中催化剂为三亚乙基二胺。
根据实施例1-3和对比例1-3，检测跑步板缓冲层的性能，结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003150007000000061
其中，压陷比测试：在同样的测试环境条件下，根据国标规定《GB/T10807-2006软质泡沫聚合材料硬度的测(压陷法)》方法B进行测试，65％压陷硬度值/25％压陷硬度值即为压陷比。
拉伸强度测定：采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的拉伸强度是以实施例3的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例3结果的计算比值。
断裂伸长率测定：采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的断裂伸长率是以实施例3的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例3结果的计算比值。
撕裂强度测定：采用的测定方法为行业内通用的方法，测试结果中的撕裂强度是以实施例3的结果为100％，其他组的结果为相对于实施例3结果的计算比值。
通过表1可知，实施例1-3相较于对比例1-3具有更好的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、压馅比和抗冲击性能，表明本发明跑步板缓冲层具有优越的减震缓冲性能、良好的支撑性、变形小和回弹性能好的特点。
本发明的缓冲层泡棉可以直接粘合到跑步板基板上，也可以在制备过程中直接在跑步板基板发泡粘合，将安装有缓冲层的跑步板安装到跑步机上，跑步板在100kg载荷连续运行时温升＜40℃，噪音＜65dB。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种跑步板缓冲层，其特征在于，包括如下重量份的组分：多元醇80-90份、异氰酸酯25-35份、催化剂0.1-0.3份、稳定剂0.3-0.7份、水2-4份，所述多元醇为接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇的混合物，所述接枝聚醚多元醇和高活性聚醚多元醇的重量份比为(1-2)：1。
2.根据权利要求1所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述接枝聚醚多元醇通过如下方法制备：在充满氮气的反应器中，加入分子量为300-500的聚甘油-氧化丙烯醚、引发剂和乙烯基单体，在80-90℃下搅拌反应5-6小时，得到分散体，将分散体在真空度0.24-0.28KPa、温度100℃下加热1-1.5小时，去除未反应单体，即得接枝聚醚多元醇。
3.根据权利要求2所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述聚甘油-氧化丙烯醚、引发剂和乙烯基单体的重量比为(60-80):1:20，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁二腈；所述乙烯基单体为丙烯晴与苯乙烯的混合物，所述丙烯晴与苯乙烯的重量比为(1-2):1。
4.根据权利要求3所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述接枝聚醚多元醇的分子量为4000-5000，羟值为40-45mgKOH/g。
5.根据权利要求1所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述高活性聚醚多元醇为在聚氧化丙烯醚端基引入氧化乙烯链段制成。
6.根据权利要求5所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述高活性聚醚多元醇分子量为5000-6000，羟值为20-35mgKOH/g。
7.根据权利要求1所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述异氰酸酯为1，5-萘二异氰酸酯，所述催化剂为叔胺类催化剂和有机锡催化剂的混合物，所述稳定剂为有机硅稳定剂。
8.根据权利要求7所述的跑步板缓冲层，其特征在于，所述叔胺类催化剂和有机锡催化剂的重量之比为1：(1-2)，所述叔胺类催化剂为四甲基丁二胺和三亚乙基二胺中的一种，所述有机锡催化剂为辛酸亚锡和二丁基锡二月桂酸酯中的一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的跑步板缓冲层的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：按重量份将多元醇、催化剂、稳定剂和水加入搅拌釜中加热搅拌20-30分钟后降至常温作为A组分备用，使用高压发泡机或低压发泡机，将异氰酸酯和A组分混合后定量注入已放置底板和面板的模具中，合模发泡，脱模后即得跑步板缓冲层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌具体为加热40-45℃，搅拌速率200-500转/分。
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