CN114316200A - 防静电聚氨酯跑道的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚氨酯制备技术领域，具体的涉及一种防静电聚氨酯跑道的制备方法。将聚四氢呋喃二醇在105‑115℃下真空脱水，降温加入异氰酸酯，然后升温至83‑85℃反应3‑4h，降至常温，出料制备得到A组分；将聚四氢呋喃二醇、聚ε‑己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至115‑120℃真空脱水，然后降温加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；将A组分与B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。本发明所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，工艺简单，参数易于控制，制备的聚氨酯跑道无毒，且性能优良、稳定性好。
Description
技术领域
本发明属于聚氨酯制备技术领域，具体的涉及一种防静电聚氨酯跑道的制备方法。
背景技术
聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，它是由低聚物多元醇与异氰酸酯聚合而成。塑胶跑道是由聚氨酯预聚体、扩链剂、催化剂、颜料、填料等经一系列混合、加工、摊铺浇注而成的聚氨酯弹性体，以聚氨酯为原料铺设的塑胶跑道具有弹性好、耐磨性强、防滑性好、物理性能稳定且全天候使用等优点。
随着聚氨酯跑道材料的高速发展，其环保性能也得到了广泛关注。特别是“毒跑道”事件的出现，人们对环保型聚氨酯跑道材料的需求进一步提高。但是传统聚氨酯跑道材料的合成使用的扩链剂大多为MOCA(3,3’-二氯-4,4’-二苯基甲烷二胺)，MOCA的毒性较大且一直被怀疑对人体有致癌作用。其次，聚氨酯跑道材料的合成中易挥发且有较强毒性的甲苯二异氰酸酯(TDI)的使用也比较广泛。
聚氨酯弹性体的体积电阻率一般在1013-1015欧，表面电阻为无穷大，具有良好的绝缘性。但其在使用过程中，经摩擦时容易产生静电，当静电积累到一定程度时就会产生静电放电现象，如物料为粉体时极易产生爆炸，造成巨大损失。
因此研发环保无毒且防静电的聚氨酯跑道具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是：提供一种防静电聚氨酯跑道的制备方法。采用该方法制备得到的防静电聚氨酯跑道无毒、稳定性好、力学性能优良。
本发明所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将聚四氢呋喃二醇在105-115℃下真空脱水，降温至55-58℃加入异氰酸酯，然后升温至83-85℃反应3-4h，降至常温，出料制备得到A组分；
(2)将聚四氢呋喃二醇、聚ε-己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至115-120℃真空脱水，然后降温至45-50℃加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；
(3)将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。
其中：
步骤(1)所述的A组分中，以重量份数计，聚四氢呋喃二醇为100份，异氰酸酯为58-63份。
步骤(1)中所述的异氰酸酯为2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、MDI-50或聚合MDI中的一种。
步骤(2)所述的B组分中，以重量份数计，由以下原料组成：
步骤(2)所述的填料为托玛琳粉、单壁碳纳米管与氧化硅纤维的混合物，其中：托玛琳粉、单壁碳纳米管、氧化硅纤维的质量比为2:1.0-1.3:0.5-0.8。
步骤(2)所述的扩链剂为对苯二酚双(β-羟乙基)醚或4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种。
步骤(2)中所述的聚醚多元醇PPG330N的官能度为3，分子量为4800。
所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为1800-3000，所述的聚ε-己内酯二醇的分子量为1000-2000。
步骤(2)中所述的增塑剂为1,4-丁内酯。
步骤(3)中所述的A组分与B组分的混合质量比为1:8-10。
步骤(3)中所述的催化剂占A组分与B组分质量和的0.2-0.3％。
步骤(3)中所述的催化剂为三甲基羟乙基乙二胺、二月桂酸二丁基锡或月桂酸铋中的一种。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，工艺简单，参数易于控制，制备的聚氨酯跑道无毒，且性能优良、稳定性好。
(2)采用本发明所述的制备方法制备得到的防静电聚氨酯跑道，具有很好的拉伸强度、回弹性，所选用的扩链剂以及异氰酸酯均无毒，添加少量的填料，既能够长久的达到接地防静电的作用，还能够释放负离子，由于填料中添加了氧化硅纤维，因此，对制备的防静电聚氨酯跑道的力学性能有一定的改善。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将聚四氢呋喃二醇在110℃下真空脱水，降温至55℃加入异氰酸酯，然后升温至83℃反应3.5h，降至常温，出料制备得到A组分；
(2)将聚四氢呋喃二醇、聚ε-己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至115℃真空脱水，然后降温至50℃加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；
(3)将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。
其中：
步骤(1)所述的A组分中，以重量份数计，聚四氢呋喃二醇为100份，异氰酸酯为60份。
步骤(1)中所述的异氰酸酯为MDI-50。
步骤(2)所述的B组分中，以重量份数计，由以下原料组成：
步骤(2)所述的填料为托玛琳粉、单壁碳纳米管与氧化硅纤维的混合物，其中：托玛琳粉、单壁碳纳米管、氧化硅纤维的质量比为2:1.3:0.6。
步骤(2)所述的扩链剂为对苯二酚双(β-羟乙基)醚。
所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为1800，所述的聚ε-己内酯二醇的分子量为2000。
步骤(2)中所述的聚醚多元醇PPG330N的官能度为3，分子量为4800。
步骤(2)中所述的增塑剂为1,4-丁内酯。
步骤(3)中所述的A组分与B组分的混合质量比为1:8。
步骤(3)中所述的催化剂占A组分与B组分质量和的0.2％。
步骤(3)中所述的催化剂为三甲基羟乙基乙二胺。
实施例2
本实施例2所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将聚四氢呋喃二醇在115℃下真空脱水，降温至58℃加入异氰酸酯，然后升温至85℃反应4h，降至常温，出料制备得到A组分；
(2)将聚四氢呋喃二醇、聚ε-己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至120℃真空脱水，然后降温至45℃加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；
(3)将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。
其中：
步骤(1)所述的A组分中，以重量份数计，聚四氢呋喃二醇为100份，异氰酸酯为63份。
步骤(1)中所述的异氰酸酯为聚合MDI。
步骤(2)所述的B组分中，以重量份数计，由以下原料组成：
步骤(2)所述的填料为托玛琳粉、单壁碳纳米管与氧化硅纤维的混合物，其中：托玛琳粉、单壁碳纳米管、氧化硅纤维的质量比为2:1.0:0.5。
步骤(2)所述的扩链剂为4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷。
所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为1800，所述的聚ε-己内酯二醇的分子量为2000。
步骤(2)中所述的聚醚多元醇PPG330N的官能度为3，分子量为4800。
步骤(2)中所述的增塑剂为1,4-丁内酯。
步骤(3)中所述的A组分与B组分的混合质量比为1:9。
步骤(3)中所述的催化剂占A组分与B组分质量和的0.3％。
步骤(3)中所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
实施例3
本实施例3所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，由以下步骤组成：
(1)将聚四氢呋喃二醇在105℃下真空脱水，降温至55℃加入异氰酸酯，然后升温至84℃反应3h，降至常温，出料制备得到A组分；
(2)将聚四氢呋喃二醇、聚ε-己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至117℃真空脱水，然后降温至47℃加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；
(3)将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。
其中：
步骤(1)所述的A组分中，以重量份数计，聚四氢呋喃二醇为100份，异氰酸酯为58份。
步骤(1)中所述的异氰酸酯为4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯。
步骤(2)所述的B组分中，以重量份数计，由以下原料组成：
步骤(2)所述的填料为托玛琳粉、单壁碳纳米管与氧化硅纤维的混合物，其中：托玛琳粉、单壁碳纳米管、氧化硅纤维的质量比为2:1.2:0.8。
步骤(2)所述的扩链剂为4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷。
所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为1800，所述的聚ε-己内酯二醇的分子量为2000。
步骤(2)中所述的聚醚多元醇PPG330N的官能度为3，分子量为4800。
步骤(2)中所述的增塑剂为1,4-丁内酯。
步骤(3)中所述的A组分与B组分的混合质量比为1:10。
步骤(3)中所述的催化剂占A组分与B组分质量和的0.2％。
步骤(3)中所述的催化剂为月桂酸铋。
对比例1
本对比例1所述的聚氨酯跑道的制备方法与实施例1相同，唯一的不同点在于，步骤(2)中用到的填料不同，对比例1中用到的填料为氧化硅纤维。
对比例2
本对比例2所述的聚氨酯跑道的制备方法与实施例1相同，唯一的不同点在于，步骤(2)中用到的填料不同，对比例1中用到的填料为氧化硅纤维与单壁碳纳米管的混合物，其中：单壁碳纳米管与氧化硅纤维的质量比为1.3:0.6。
对实施例1-3和对比例1-2制备的聚氨酯跑道进行性能测试，结果如下表1所示：
表1聚氨酯跑道性能测试结果
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 回弹率/％ | 63 | 62 | 64 | 55 | 58 |
| 拉伸强度/MPa | 5.5 | 5.7 | 5.2 | 4.4 | 4.7 |
| 体积电阻值/Ω | 4.8*10<sup>8</sup> | 3.6*10<sup>8</sup> | 5.5*10<sup>8</sup> | 5.4*10<sup>12</sup> | 7.5*10<sup>9</sup> |
Claims (10)
1.一种防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)将聚四氢呋喃二醇在105-115℃下真空脱水，降温至55-58℃加入异氰酸酯，然后升温至83-85℃反应3-4h，降至常温，出料制备得到A组分；
(2)将聚四氢呋喃二醇、聚ε-己内酯二醇、聚醚多元醇PPG330N、扩链剂与增塑剂混合均匀后投入到反应釜中，加热至115-120℃真空脱水，然后降温至45-50℃加入填料并搅拌均匀，出料制备得到B组分；
(3)将步骤(1)制备得到的A组分与步骤(2)制备得到的B组分按照一定的配比混合，然后加入催化剂搅拌均匀并真空脱水，浇铸、熟化，制备得到聚氨酯跑道。
2.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的A组分中，以重量份数计，聚四氢呋喃二醇为100份，异氰酸酯为58-63份。
3.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的异氰酸酯为2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、MDI-50或聚合MDI中的一种。
4.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的B组分中，以重量份数计，由以下原料组成：
5.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的填料为托玛琳粉、单壁碳纳米管与氧化硅纤维的混合物，其中：托玛琳粉、单壁碳纳米管、氧化硅纤维的质量比为2:1.0-1.3:0.5-0.8。
6.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的扩链剂为对苯二酚双(β-羟乙基)醚或4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种。
7.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：所述的聚四氢呋喃二醇的分子量为1800-3000，所述的聚ε-己内酯二醇的分子量为1000-2000。
8.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的增塑剂为1,4-丁内酯。
9.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的A组分与B组分的混合质量比为1:8-10；
步骤(3)中所述的催化剂占A组分与B组分质量和的0.2-0.3％。
10.根据权利要求1所述的防静电聚氨酯跑道的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的催化剂为三甲基羟乙基乙二胺、二月桂酸二丁基锡或月桂酸铋中的一种。
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