CN115353840B - 一种现浇型跑道用水性粘合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种现浇型跑道用水性粘合剂及其制备方法,属于高分子粘合剂领域。本发明的水性粘合剂由以下组分组成:水1000‑1200份,磷酸酯乳化剂45‑70份,阴非离子乳化剂10‑30份,pH中和剂10‑15份,pH缓冲剂0.5‑2份,引发剂2‑7份,含有可聚合双键的聚氨酯0‑100份,甲基丙烯酸正丁酯100‑300份,甲基丙烯酸甲酯400‑650份,丙烯酸异辛酯350‑500份,甲基丙烯酸羟乙酯5‑10份,甲基丙烯酸15‑35份,交联剂10‑50份,氧化剂0.5‑2份,还原剂0.5‑2份,消泡剂0.05‑0.5份,防腐剂1‑3份。本发明的水性粘合剂具有良好的力学性能,且不含APEO,无毒无害。
Description
技术领域
本发明涉及高分子粘合剂领域,具体涉及一种现浇型跑道用水性粘合剂及其制备方法。
背景技术
目前国内现浇型跑道用粘合剂为溶剂型粘合剂,以有机溶剂为稀释剂,含有挥发性有机化合物(VOC),在施工时,对人的身体有毒害同时污染环境。随着国内的环保压力日趋严格,现浇型跑道行业出台了相关的法律法规,提倡使用低VOC、环保产品,而水性涂料绿色环保,挥发性物少,所以水性化是大势所趋。
传统的水性丙烯酸乳液是常用水性粘合剂,其具有优异的耐候性、耐水性、且硬度高,在高温及强紫外线照射下不易黄变,生产成本低的优点,但存在“热粘冷脆”问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决溶剂型粘合剂存在大量有机化合物,危害人体健康和污染环境的问题,提供一种现浇型跑道用水性粘合剂及其制备方法。本发明采用半连续聚合和预乳化工艺,通过水性聚氨酯改性丙烯酸乳液,解决了传统丙烯酸乳液涂膜后出现“热粘冷脆”的问题,有效提高了粘合剂的力学性能,且本发明的粘合剂以水为稀释剂,体系不含APEO,无毒无害,绿色环保,是一种新型的环保型产品。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份计,由以下组分组成:
水1000-1200份,磷酸酯乳化剂45-70份,阴非离子乳化剂10-30份,pH中和剂10-15份,pH缓冲剂0.5-2份,引发剂2-7份,含有可聚合双键的聚氨酯0-100份,甲基丙烯酸正丁酯100-300份,甲基丙烯酸甲酯400-650份,丙烯酸异辛酯350-500份,甲基丙烯酸羟乙酯5-10份,甲基丙烯酸15-35份,交联剂10-50份,氧化剂0.5-2份,还原剂0.5-2份,消泡剂0.05-0.5份,防腐剂1-3份。
进一步的,所述磷酸酯乳化剂为RS-610/A25。
进一步的,所述阴非离子乳化剂为A-102、CO-436中的一种或两者的混合物。
进一步的,所述pH中和剂为氨水;所述pH缓冲剂为碳酸氢钠;所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
进一步的,所述含有聚合双键的聚氨酯为TMI;所述甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、所述甲基丙烯酸甲酯(MMA)、所述丙烯酸异辛酯(2-EHA)、所述甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、所述甲基丙烯酸(MAA)均为工业级。
进一步的,所述交联剂为甲基丙烯酰胺(AM)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(AMA)中的任一种或多种混合物。
进一步的,所述氧化剂为叔丁基过氧化氢;所述还原剂为亚硫酸氢钠;所述防腐剂为MIT-10。
本发明还提供所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:用水将磷酸酯乳化剂、阴非离子乳化剂混合溶解后,再依次加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸、含有可聚合双键的聚氨酯、交联剂、甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂,混合30-40min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:用水将磷酸酯乳化剂、阴非离子乳化剂混合溶解后,再依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸、交联剂和引发剂,混合30-40min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用水将引发剂溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将水、磷酸酯乳化剂、pH缓冲剂加入到反应釜中,搅拌,通氮气,升温至80-82℃,加入预加引发剂溶液,2-5min后开始滴加核层单体预乳化液,在2-2.5h滴加完,然后保温15-30min后,开始滴加壳层单体预乳化液,在30-45min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1-1.5h,然后降温至65-70℃,加入氧化剂水溶液,反应10-15min后,加入还原剂水溶液,再反应15-20min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入消泡剂,用pH中和剂调pH至7-9,加入防腐剂,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
优选的,所述磷酸酯乳化剂在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)中所加入的份数依次为15-25份、15-20份、15-25份。
优选的,所述阴非离子乳化剂在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为5-15份、5-15份。
优选的,所述引发剂在步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中所加入的份数依次为1-3份、1-2份、1-2份。
优选的,所述甲基丙烯酸甲酯在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为200-320份、200-330份。
优选的,所述丙烯酸异辛酯在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为270-330份、80-170份。
优选的,所述甲基丙烯酸在步骤(1)、步骤(2)中加入的份数依次为5-15份、10-20份。
优选的,所述交联剂在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为8-35份、2-15份。
本发明还提供所述现浇型跑道用水性粘合剂在现浇型跑道中的应用,具体是将所述现浇型跑道用水性粘合剂与橡胶颗粒按重量比为5-7:1掺混后使用于现浇型跑道的制备中,所述橡胶颗粒的大小为3-5mm。
本发明的有益效果如下:
1、本发明的现浇型跑道用粘合剂是水性产品,与普通的溶剂型产品相比,具有不含APEO,低VOC排放,绿色环保,在施工时开发时间长,施工方便等优点。
2、本发明采用核壳乳液聚合工艺,设计合适的核壳比,通过半连续法以甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯等为核,得到高硬度、高内聚力且带有剩余双键的的核聚合物乳胶粒,然后以饥饿法加入壳层预乳化液,与核层表面上的双键进行接枝共聚反应,形成网层结构,提高了树脂的韧性、附着力、粘结力;壳层以甲基丙烯酸甲酯、所述丙烯酸异辛酯为主,极大的改善了乳液的耐水性、柔韧性。
3、本发明通过在核层引入聚氨酯TMI,起到了改性丙烯酸乳液的效果,聚氨酯中含有大量的氨酯键、酯键、醚键,而该聚合体系中含有羟基、羧基、环氧基等,提供较多的交联点,将聚氨酯的柔韧性、弹性、耐溶剂性和丙烯酸乳液的耐候性、耐水性、高硬度性能相结合。
4、本发明采用合理的工艺,具有优异储存性和机械稳定性;增加了和橡胶粒子的相容性、润湿性,极大提高了粘合剂和橡胶粒子的粘结强度,不会发生脱离的现象。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1000份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 45份
阴非离子型乳化剂CO-436 15份
PH中和剂 氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂过硫酸钾(KPS) 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 100份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 470份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 430份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
氧化剂 叔丁基过氧化氢 2份
还原剂 亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂 MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备预乳化液:将500份去离子水和30份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、15份阴非离子型乳化剂CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入470份MMA、100份BMA、430份2-EHA、25份MAA、10份GMA、5份AM、5份HEMA和3份KPS,搅拌混合30min制成单体预乳化液,备用;
(2)配置预加引发剂溶液:用1份KPS与10份去离子水混合溶解得到;
(3)将440份去离子水、15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,取5%的单体预乳化液加入反应锅中,然后加入预加引发剂溶液,20min后开始滴加剩余95%的单体预乳化液,3h滴加完,体系的反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(4)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(5)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份pH中和剂氨水调pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例2
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1000份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 45份
阴非离子型乳化剂 CO-436 15份
PH中和剂 氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂过硫酸钾(KPS) 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 100份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 470份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 430份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
氧化剂 叔丁基过氧化氢 2份
还原剂 亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂 MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将150份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入200份2-EHA、100份BMA、5份MAA、3份GMA、5份AM、5份HEMA和1份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将350份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、15份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入470份MMA、230份2-EHA、20份MAA、7份GMA和2份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将440份去离子水、15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,30min滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,2.5h滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例3
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1000份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 45份
阴非离子型乳化剂 CO-436 15份
PH中和剂 氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂过硫酸钾(KPS) 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 100份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 470份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 430份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
叔丁基过氧化氢 2份
亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将250份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、8份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入100份MMA、100份BMA、300份2-EHA、5份MAA、5份AM、5份GMA、5份HEMA和1.5份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将250份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、7份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入370份MMA、130份2-EHA、20份MAA、5份GMA和1.5份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将440份去离子水、15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,2.5h滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,1.5h滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例4
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1000份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 45份
阴非离子型乳化剂 CO-436 15份
氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂KPS 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 100份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 470份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 430份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)10份
乙烯基三甲氧基硅烷(A-171) 0份
叔丁基过氧化氢 2份
亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将350份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、10份C0436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入270份MMA、100份BMA、330份2-EHA、15份MAA、5份AM、7份GMA、5份HEMA和2份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将150份去离子水和15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、5份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入200份MMA、100份2-EHA、10份MAA、3份GMA、1份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将440份去离子水、15份磷酸酯乳化剂RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,2.5h滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,30min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例5
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1060份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 50份
阴非离子型乳化剂 CO-436 20份
氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂KPS 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 150份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 440份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 410份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
乙烯基三甲氧基硅烷(A-171) 10份
叔丁基过氧化氢 2份
亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂 MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将350份去离子水和20份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入240份MMA、150份BMA、310份2-EHA、15份MAA、5份AM、7份GMA、7份A-171、5份HEMA和2份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将150份去离子水和15份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入200份MMA、100份2-EHA、10份MAA、3份GMA、3份A-171和1份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将500份去离子水、15份乳化剂RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,2.5h滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,30min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例6
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1160份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 55份
阴非离子型乳化剂 CO-436 20份
PH中和剂 氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂 KPS 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 0份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 180份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 460份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 360份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
乙烯基三甲氧基硅烷(A-171) 15份
叔丁基过氧化氢 2份
亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.5份
防腐剂 MIT-10 3份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将350份去离子水和20份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入240份MMA、180份BMA、280份2-EHA、15份MAA、5份AM、7份GMA、10份A-171、5份HEMA和2份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将150份去离子水和15份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入220份MMA、80份2-EHA、10份MAA、3份GMA、5份A-171和1份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将600份去离子水、20份RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,2.5h滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,30min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.5份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入3份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例7
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1160份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 55份
阴非离子型乳化剂 CO-436 20份
PH中和剂 氨水 10份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 1份
引发剂KPS 4份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 30份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 170份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 460份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 370份
甲基丙烯酸(MAA) 25份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 5份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
乙烯基三甲氧基硅烷(A-171) 15份
叔丁基过氧化氢 1份
亚硫酸氢钠 1份
消泡剂 0.05份
防腐剂 MIT-10 1份
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将350份去离子水和20份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入250份MMA、170份BMA、280份2-EHA、15份MAA、30份TMI、5份AM、7份GMA、10份A-171、5份HEMA和2份KPS,搅拌混合30min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将150份去离子水和15份RS-610/A25、10份CO-436加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入210份MMA、90份2-EHA、10份MAA、3份GMA、5份A-171和1份KPS,搅拌混合30min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将1份引发剂KPS溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将600份去离子水、20份RS-610/A25、1份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至82℃,加入预加引发剂溶液,2min后开始滴加核层单体预乳化液,2.5h滴加完,保温20min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,30min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1h,然后降温至70℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由1份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应10min后,缓慢加入还原剂水溶液(由1份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应15min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.05份消泡剂,用10份氨水调节pH,再加入1份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
实施例8
一种现浇型跑道用水性粘合剂,按质量份数计,由以下组分组成:
水1200份
磷酸酯乳化剂RS-610/A25 70份
阴非离子型乳化剂 A-102 20份
氨水 15份
PH缓冲剂 碳酸氢钠 2份
引发剂 过硫酸铵 7份
含有C=C双键的水性聚氨酯(TMI) 60份
甲基丙烯酸正丁酯(BMA) 260份
甲基丙烯酸甲酯(MMA) 550份
丙烯酸异辛酯(2-EHA) 490份
甲基丙烯酸(MAA) 35份
甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA) 10份
丙烯酰胺(AM) 5份
甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA) 10份
乙烯基三甲氧基硅烷(A-171) 15份
叔丁基过氧化氢 2份
亚硫酸氢钠 2份
消泡剂 0.3份
防腐剂 MIT-10 2份。
所述现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:将380份去离子水和25份RS-610/A25、10份A-102加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入320份MMA、260份BMA、320份2-EHA、20份MAA、60份TMI、5份AM、7份GMA、10份A-171、10份HEMA和3份过硫酸铵,搅拌混合40min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:将160份去离子水和20份RS-610/A25、10份A-102加入至烧杯,搅拌溶解后,依次加入230份MMA、170份2-EHA、15份MAA、3份GMA、5份A-171和2份过硫酸铵,搅拌混合40min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用10份去离子水将2份过硫酸铵溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将600份去离子水、25份乳化剂RS-610/A25、2份碳酸氢钠加入到反应釜中,开动搅拌,通氮气,升温至80℃,加入预加引发剂溶液,5min后开始滴加核层单体预乳化液,约2h滴加完,保温30min,然后开始滴加壳层单体预乳化液,45min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1.5h,然后降温至65℃,缓慢加入氧化剂水溶液(由2份叔丁基过氧化氢和20份去离子水配制而成),反应15min后,缓慢加入还原剂水溶液(由2份亚硫酸氢钠和30份去离子水配制而成),再反应20min,得到反应产物III;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入0.3份消泡剂,用15份pH中和剂氨水调pH,然后加入2份防腐剂MIT-10,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂产品。
将实施例1-8制备的现浇型跑道用水性粘合剂与橡胶颗粒(约3-5mm)以重量比6:1掺混,根据GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场》进行垂直变形、抗滑值、拉伸强度、拉断伸长率、阻燃性测试,以及与传统丙烯酸粘合剂做性能对比;性能测试结果如下表1所示:
表1
注:1、传统粘合剂为市购的常用丙烯酸粘合剂;2、抗回粘性(1-10分)数值越高,抗回粘性越好。
实施例1和实施例2是两种不同的乳液合成工艺,实施例1是常规一步合成工艺,实施例2是采用核壳乳液合成工艺;由上表1性能结果可知,采用本发明的核壳聚合工艺得到的粘合剂,在耐水性、柔韧性、拉伸强度方面性能均比较优异。
实施例2-4设计的核壳比依次为3:7、5:5、7:3,根据上表1的性能测试结果可知,7:3的核壳比得到的粘合剂性能最优。
相对于实施例4,实施例5引入乙烯基三甲氧基硅烷(A-171),其对无机物具有反应性,形成共价键,硅烷偶联剂通过化学键,极大的改善了粘合剂和无机填料的粘结性,提高了附着力、耐水性和粘结力;实施例6是在实施例5的基础上将硅氧烷的添加量增加,能够提升乳液聚合体系的交联密度,粘合剂的各项性能会随着添加量的增加而提升。
实施例7和实施例8引入杂化类高分子聚氨酯TMI,起到了改性丙烯酸乳液的效果,聚氨酯中含有大量的氨酯键、酯键、醚键,而该聚合体系中含有羟基、羧基、环氧基等,提供较多的交联点,将聚氨酯的的柔韧性、弹性、耐溶剂性和丙烯酸乳液的耐候性、耐水性、高硬度性能相结合。同时,实施例7-8采用核壳工艺,内软外硬,通过有机硅、聚氨酯的改性,得到的乳液成膜后,软而不粘,回弹柔韧性优异,拉伸强度、断裂伸长率、抗回黏性有明显的提高,解决了传统丙烯酸乳液存在的“热黏冷脆”问题,且低成本,形成性能优异的现浇型跑道用的水性粘合剂。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限制本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于,按质量份计,由以下组分组成:
水 1000-1200份,磷酸酯乳化剂 45-70份,阴非离子乳化剂 10-30份,pH中和剂 10-15份,pH缓冲剂 0.5-2份,引发剂 4-7份,含有可聚合双键的聚氨酯 30-100份,甲基丙烯酸正丁酯100-300份,甲基丙烯酸甲酯 400-650份,丙烯酸异辛酯 350-500份,甲基丙烯酸羟乙酯5-10份,甲基丙烯酸 15-35份,交联剂 10-50份,氧化剂 0.5-2份,还原剂 0.5-2份,消泡剂 0.05-0.5份,防腐剂 1-3份;
所述含有可聚合双键的聚氨酯为TMI;
所述交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种及以上与丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种及以上的混合物;
所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)核层预乳化液的制备:用水将磷酸酯乳化剂、阴非离子乳化剂混合溶解后,再依次加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸、含有可聚合双键的聚氨酯、交联剂、甲基丙烯酸羟乙酯和引发剂,混合30-40 min,制成核层单体预乳化液,备用;
(2)壳层预乳化液的制备:用水将磷酸酯乳化剂、阴非离子乳化剂混合溶解后,再依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸、交联剂和引发剂,混合30-40 min,制成壳层单体预乳化液,备用;
(3)预加引发剂溶液的制备:用水将引发剂溶解,制成预加引发剂溶液;
(4)将水、磷酸酯乳化剂、pH缓冲剂加入到反应釜中,搅拌,通氮气,升温至80-82℃,加入预加引发剂溶液,2-5 min后开始滴加核层单体预乳化液,在2-2.5h滴加完,然后保温15-30min后,开始滴加壳层单体预乳化液,在30-45min滴加完,体系反应温度控制在80-83℃,得到反应产物I;
(5)将反应产物I在82-85℃下保温1-1.5h,然后降温至65-70℃,加入氧化剂水溶液,反应10-15min后,加入还原剂水溶液,再反应15-20min,得到反应产物II;
(6)将反应产物II降温至40℃以下,加入消泡剂,用pH中和剂调pH至7-9,加入防腐剂,混合后出料,过滤,包装,得到现浇型跑道用水性粘合剂;
所述磷酸酯乳化剂在步骤(1)、步骤(2)、步骤(4)中所加入的份数依次为15-25份、15-20份、15-25份;所述阴非离子乳化剂在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为5-15份、5-15份;所述引发剂在步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)中所加入的份数依次为2-3份、1-2份、1-2份;所述甲基丙烯酸甲酯在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为200-320份、200-330份;所述丙烯酸异辛酯在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为270-330份、80-170份;所述甲基丙烯酸在步骤(1)、步骤(2)中加入的份数依次为5-15份、10-20份;所述交联剂在步骤(1)、步骤(2)中所加入的份数依次为8-35份、2-15份。
2.如权利要求1所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于:所述磷酸酯乳化剂为RS-610/A25。
3.如权利要求1所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于:所述阴非离子乳化剂为A-102、CO-436中的一种或两者的混合物。
4.如权利要求1所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于:所述pH中和剂为氨水;所述pH缓冲剂为碳酸氢钠;所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
5.如权利要求1所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于:所述甲基丙烯酸正丁酯、所述甲基丙烯酸甲酯、所述丙烯酸异辛酯、所述甲基丙烯酸羟乙酯、所述甲基丙烯酸均为工业级。
6.如权利要求1所述的一种现浇型跑道用水性粘合剂,其特征在于:所述氧化剂为叔丁基过氧化氢;所述还原剂为亚硫酸氢钠;所述防腐剂为MIT-10。
7.权利要求1制备得到的现浇型跑道用水性粘合剂在现浇型跑道中的应用,其特征在于:将所述现浇型跑道用水性粘合剂与橡胶颗粒按重量比为5-7:1掺混后使用,所述橡胶颗粒的大小为3-5mm。
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