CN115109348A - 一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑胶跑道的技术领域，提供了一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法。该跑道的材料组分包括聚氨酯、橡胶颗粒、耐黄变添加剂，其中，橡胶颗粒包括轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒，耐黄变添加剂为介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂。通过采用介孔聚多巴胺负载二苯甲酮类紫外线吸收剂和受阻酚类抗氧剂制成耐黄变添加剂，再加入其他跑道原料中，搅拌均匀，经铺设、压实、固化得到塑胶跑道，既可提高塑胶跑道的耐黄变能力，又可提高耐黄变效果的持久性。

Description

一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法
技术领域
本发明属于塑胶跑道的技术领域，提供了一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法。
背景技术
塑胶跑道又叫全天候田径运动跑道，具有良好的平整度和抗压性，稳定性好，并且弹性和硬度适当，可提高运动安全性。常用的塑胶跑道由聚氨酯、橡胶颗粒等材料组成，是一种优良的室外地坪材料。塑胶跑道分为预制型塑胶跑道、全塑型塑胶跑道、混合型塑胶跑道、复合型塑胶跑道、透气型塑胶跑道等种类。
透气型塑胶跑道是由单组分聚氨酯与橡胶颗粒混合后铺设而成，可适用于水泥或沥青基础上施工，施工难度低，维护方便，并且透水透气，自洁性好，雨后可立即使用，因而广泛用于中小学运动场、儿童乐园、公园绿道、社区运动场地等。但是，在室外的强光照、高温、氧气条件下，聚氨酯不仅容易发生光降解产生发色基团，出现黄变现象，而且容易发生热氧降解，加速黄变进程。
在塑胶跑道中添加紫外线吸收剂可降低光降解引发的黄变现象，加入抗氧剂进行复配可减小热氧降解的影响，但是：第一，现有技术采用紫外线吸收剂与抗氧剂复配的效果仍有一定的提升空间；第二，小分子的紫外线吸收剂与抗氧剂在聚合物基体中容易迁移析出，因而效果不持久，长期使用后跑道耐黄变能力下降严重。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提出一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法，既可提高塑胶跑道的耐黄变能力，又可提高耐黄变效果的持久性。
本发明涉及的具体技术方案如下：
本发明首先提供了一种耐黄变透气型塑胶跑道，该跑道的材料组分包括聚氨酯、橡胶颗粒、耐黄变添加剂。其中，橡胶颗粒包括轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒，耐黄变添加剂为介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂。
优选的，聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为12-18：25-45：40-60：0.4-1.2。
进一步优选的，耐黄变添加剂中，介孔聚多巴胺纳米粒子、受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂的质量比为12-15：0.2-0.5：1。
优选的，所述介孔聚多巴胺纳米粒子的粒径为200-400nm。
优选的，所述受阻酚类抗氧剂包括但不限于2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-二甲氨甲基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚中的至少一种。
优选的，所述二苯甲酮类紫外线吸收剂包括但不限于2,4-二羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。
本发明的创造性在于采用负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂的介孔聚多巴胺纳米粒子作为耐黄变添加剂，其作用主要体现在两个方面：
第一，本发明采用聚多巴胺与二苯甲酮类紫外线吸收剂、受阻酚类抗氧剂进行复配，在三者的共同作用下，可明显提高塑胶跑道的耐黄变能力。原因在于：聚多巴胺不仅在紫外、可见、近红外光区具有全波段吸收能力，而且可捕获自由基实现抗氧化作用，因此，一方面，聚多巴胺与二苯甲酮类紫外线吸收剂的复配可进一步提高对各波段光线的抵御能力，减少材料的光降解，减少发色基团的产生，从而减弱黄变现象；另一方面，聚多巴胺与受阻酚类抗氧剂的复配可进一步提高对自由基的捕获能力，从而减弱热氧降解对黄变的加速作用。
第二，本发明先以介孔聚多巴胺负载二苯甲酮类紫外线吸收剂和受阻酚类抗氧剂制成耐黄变添加剂，再加入其他跑道原料中，与直接添加相比，一方面，通过负载，聚多巴胺与二苯甲酮类紫外线吸收剂、受阻酚类抗氧剂的接触更好，有利于促进三者共同发挥作用实现更好的耐黄变效果；另一方面，通过负载，可明显减弱小分子紫外线吸收剂和抗氧剂在基体中的迁移和析出现象，使得塑胶跑道的耐黄变效果更为持久。
本发明还提供了上述塑胶跑道的制备方法，具体步骤为：
（1）将受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂加入乙醇/丙酮混合溶剂中，磁力搅拌，再喷雾沉积于介孔聚多巴胺纳米粒子的表面和孔隙中，真空干燥，得到介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂，即耐黄变添加剂；
（2）将耐黄变添加剂加入聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，再加入橡胶颗粒中，搅拌均匀，然后进行铺设、压实、固化，得到耐黄变透气型塑胶跑道。
优选的，乙醇/丙酮混合溶剂中，乙醇、丙酮的体积比为1-3：1。
进一步优选的，混合溶剂的用量为受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂总质量的10-20倍。
所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇在80-82℃下反应150-170min而得，优选的，聚氨酯预聚体中NCO基团的质量分数为8-10%。
优选的，固化的环境温度为25-30℃，相对湿度为40-80%，时间为10-15h。
本发明提供了一种耐黄变透气型塑胶跑道及制备方法，相对于现有技术，其有益效果在于：（1）通过采用聚多巴胺与二苯甲酮类紫外线吸收剂、受阻酚类抗氧剂进行复配，三者共同作用可明显提高塑胶跑道的耐黄变能力；（2）通过介孔聚多巴胺对二苯甲酮类紫外线吸收剂、受阻酚类抗氧剂的负载，可防止小分子添加剂的迁移析出，使塑胶跑道具有更为持久的耐黄变效果。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实施例。在本发明上述方法思想的基础上做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1-6均采用以下步骤进行制备：
（1）将受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂加入乙醇/丙酮（体积比2:1）混合溶剂中，磁力搅拌，再喷雾沉积于介孔聚多巴胺纳米粒子的表面和孔隙中，真空干燥，得到介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂，即耐黄变添加剂；其中，介孔聚多巴胺纳米粒子、受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂的质量比为14：0.4：1；
（2）将耐黄变添加剂加入聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，再加入橡胶颗粒中，搅拌均匀，然后进行铺设、压实，在25℃、相对湿度50%条件下固化12h，得到耐黄变透气型塑胶跑道。
其中，介孔聚多巴胺纳米粒子的平均粒径为300nm；混合溶剂的用量为受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂总质量的15倍；聚氨酯预聚体中NCO基团的质量分数为8%。
实施例1的受阻酚类抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：0.4。
实施例2的受阻酚类抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：0.8。
实施例3的受阻酚类抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2,4-二羟基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：1.2。
实施例4的受阻酚类抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：0.4。
实施例5的受阻酚类抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：0.8。
实施例6的受阻酚类抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚，二苯甲酮类紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为15：30：55：1.2。
对比例1没有上述步骤（1）的制备过程，而是直接将介孔聚多巴胺纳米粒子、受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂加入聚氨酯预聚体中并进行后续制备，其他工艺、原料与实施例6相同。
对比例2没有使用介孔聚多巴胺纳米粒子，直接将受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂加入聚氨酯预聚体中并进行后续制备，其他工艺、原料与实施例6相同。
在实施例1-6、对比例1-2制得的跑道的相邻部位截取两个10cm×10cm的区域，分为试验区（1-8号试验区）和对照区（1-8号对照区）；将所有试验区置于同一地点的室外阳光下，将所有对照区置于同一室内并用遮光板进行完全遮蔽；分别在一周后、一月后、半年后、一年后，采用分光仪分别测试试验区与相应对照区的色差△E；试验结果如表1所示，△E越小，说明该样品具有越好的耐黄变性能。
表1：
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Claims (10)

1.一种耐黄变透气型塑胶跑道，该跑道的材料组分包括聚氨酯、橡胶颗粒，所述橡胶颗粒包括轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒，其特征在于：该跑道的材料组分还包括耐黄变添加剂，所述耐黄变添加剂为介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂。
2.根据权利要求1所述一种耐黄变透气型塑胶跑道，其特征在于：聚氨酯、轮胎颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、耐黄变添加剂的质量比为12-18：25-45：40-60：0.4-1.2。
3.根据权利要求1所述一种耐黄变透气型塑胶跑道，其特征在于：所述介孔聚多巴胺纳米粒子的粒径为200-400nm。
4.根据权利要求1所述一种耐黄变透气型塑胶跑道，其特征在于：所述受阻酚类抗氧剂包括但不限于2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-二甲氨甲基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、2,4,6-三叔丁基苯酚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种耐黄变透气型塑胶跑道，其特征在于：所述二苯甲酮类紫外线吸收剂包括但不限于2,4-二羟基二苯甲酮、2,2’-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种耐黄变透气型塑胶跑道，其特征在于：耐黄变添加剂中，介孔聚多巴胺纳米粒子、受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂的质量比为12-15：0.2-0.5：1。
7.权利要求1-6任一项所述塑胶跑道的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）将受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂加入乙醇/丙酮混合溶剂中，磁力搅拌，再喷雾沉积于介孔聚多巴胺纳米粒子的表面和孔隙中，真空干燥，得到介孔聚多巴胺纳米粒子负载受阻酚类抗氧剂和二苯甲酮类紫外线吸收剂，即耐黄变添加剂；
（2）将耐黄变添加剂加入聚氨酯预聚体中，搅拌均匀，再加入橡胶颗粒中，搅拌均匀，然后进行铺设、压实、固化，得到耐黄变透气型塑胶跑道。
8.根据权利要求7所述一种耐黄变透气型塑胶跑道的制备方法，其特征在于：乙醇/丙酮混合溶剂中，乙醇、丙酮的体积比为1-3：1；乙醇/丙酮混合溶剂的用量为受阻酚类抗氧剂、二苯甲酮类紫外线吸收剂总质量的10-20倍。
9.根据权利要求7所述一种耐黄变透气型塑胶跑道的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯与聚醚多元醇在80-82℃下反应150-170min而得；所述聚氨酯预聚体中NCO基团的质量分数为8-10%。
10.根据权利要求7所述一种耐黄变透气型塑胶跑道的制备方法，其特征在于：固化的环境温度为25-30℃，相对湿度为40-80%，时间为10-15h。
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Address before: Gannan Institute of Science and Technology, No. 156 Hakka Avenue, Zhanggong District, Ganzhou City, Jiangxi Province 341000

Applicant before: Zeng Ronghua

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