CN116143992A - 快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用 - Google Patents

快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用，属于聚氨酯跑道材料技术领域；包括A组分：聚醚多元醇65‑70%、聚合物多元醇17‑18%、复配稳泡剂0.2‑0.5%、硅微粉3‑5%、氧化铁红3‑5%、气相白炭黑1‑2%、三乙醇铵0.5‑2%、乙二醇2‑4%、水0.2‑0.5%、复配催化剂0.2‑0.6%；B组分：聚醚多元醇7‑10%、硅微粉45‑50%、煅烧高岭土5‑8%、液化MDI 35‑40%；A组分和B组分的质量比为1:1。本发明解决了传统现浇注固化慢、施工效率低、发泡材料易鼓包、施工周期长、施工占用人员多的问题，极大地推动了当下聚氨酯铺装行业的发展。

Description

快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及氨酯跑道材料技术领域，具体涉及快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前聚氨酯塑胶跑道场地施工主要还是现浇注型施工，施工结构为聚氨酯底涂、聚氨酯弹性层、聚氨酯喷面层，而聚氨酯弹性层浇注完后的固化时间一般是24h，即需要很长时间的等待，再进行下一步施工，影响施工效率。弹性层固化时间较长也容易导致场地鼓包问题的发生，这是因为弹性层摊铺后是流动态，在未完全固化前强度未达到最佳，随着一天中温度的升高，地面潮气上升，就容易顶起未完全有强度的弹性层，引起场地鼓包，影响场地质量。
预制型聚氨酯塑胶跑道相对于现浇注型排除了较多施工现场环境等因素的影响，但对基础平整度要求较高，且施工时间相对较长，需要一片一片地粘结在地面上，也需要大量的人力成本。中国发明专利CN112341596A公开了一种预制型聚氨酯发泡弹性体材料及其制备方法、施工的球场及其施工方法，该专利解决了现浇注的发泡材料的发泡率不均一和鼓包问题。但该专利是工厂预制方法，如果现浇注使用时还存在流动时间太短导致的表面不平整的问题。
因此需要在上述两种常态施工方式的前提下，开发出一种施工效率高、施工人员少、对基础要求低和受施工环境影响小的新材料，解决上述两种施工方式存在的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料及其制备方法和应用，解决了传统现浇注固化慢、施工效率低、发泡材料易鼓包、施工周期长、施工占用人员多的问题，极大地推动了当下聚氨酯铺装行业的发展。
本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供了快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，包括A组分和B组分，其中A组分由以下质量百分比的原料组成：
聚醚多元醇 65-70%
聚合物多元醇 17-18%
复配稳泡剂 0.2-0.5%
硅微粉 3-5%
氧化铁红 3-5%
气相白炭黑 1-2%
三乙醇铵 0.5-2%
乙二醇 2-4%
水 0.2-0.5%
复配催化剂 0.2-0.6%；
B组分由以下质量百分比的原料组成：
聚醚多元醇 7-10%
硅微粉 45-50%
煅烧高岭土 5-8%
液化MDI 35-40%；
A组分和B组分的质量比为1:1。
优选的，所述A组分中，聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为4000-8000的聚醚多元醇；聚合物多元醇为苯乙烯或丙烯腈接枝共聚的聚醚多元醇，数均分子量为5000-6000，官能度为3，固含量为40-45%。
优选的，所述A组分中，聚醚多元醇采用EP-3600（山东蓝星东大化工有限责任公司）；聚合物多元醇采用CHP-H45（江苏长华聚氨酯科技有限公司）。
优选的，所述B组分中，聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为375-1000的聚醚多元醇。
优选的，所述B组分中，聚醚多元醇采用MN-500（山东蓝星东大化工有限责任公司）。
优选的，所述A组分中，复配稳泡剂包括质量比为1:1的两种硅类稳泡剂。
优选的，所述A组分中，复配稳泡剂采用L-580（迈图高新材料集团）和DC6070（陶氏化学公司）复配。
优选的，所述A组分中，复配催化剂包括叔胺聚氨酯催化剂、延迟胺催化剂和热敏催化剂。
优选的，复配催化剂中，叔胺聚氨酯催化剂、延迟胺催化剂和热敏催化剂的质量比为（0.4-0.5）:1:（0.5-0.6）。
优选的，叔胺聚氨酯催化剂采用BL-17（德国赢创工业集团），延迟胺催化剂采用1027（德国赢创工业集团），热敏催化剂采用SA-102（德国赢创工业集团）。
优选的，所述A组分和B组分中，硅微粉的目数为600-800目；B组分中，煅烧高岭土的目数为1250-2000目。
第二方面，本发明提供了上述快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料的制备方法，制备A组分：将A组分的原料混拌均匀；制备B组分：将聚醚多元醇、硅微粉和煅烧高岭土混合后，95-100℃下真空脱水后，降温到55-60℃后，加入液化MDI，于75-80℃下反应；制备出A组分和B组分后，按照质量比1:1混合A组分和B组分，即得快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料。
第三方面，本发明还提供了上述快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料的应用，在养护到位且干燥的场地基础上采用专用聚氨酯底涂（可采用DSPU-101，山东一诺威聚氨酯股份有限公司）喷涂一遍（喷涂厚度为0.3-0.5mm）；再进行快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料的喷涂，通过调节聚脲喷涂机的A管道和B管道的流速来控制A组分、B组分的质量比为1:1，A组分、B组分在喷涂机枪头混合后喷涂在施工完聚氨酯底涂的基础上，自然固化成型；随后再进行聚氨酯喷面层（喷面层为A、B双组分聚氨酯材料，其中A组分可采用DPSJ-01红，山东一诺威聚氨酯股份有限公司；B组分可采用DN1670CW+，山东一诺威聚氨酯股份有限公司）喷涂（喷涂厚度为2.5-3mm），一天即可完成从底到面的施工。
本发明的快速固化现浇注型聚氨酯跑道的施工方案，1天3-4人即可完成从底到面的整体施工（传统现浇注型聚氨酯跑道需要5-6人、3天才能完成从底到面的整体施工），解决了传统现浇注固化慢、施工效率低、发泡材料易鼓包、施工周期长、施工占用人员多的问题，主要用于聚氨酯跑道的铺设。
本发明的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料通过配方设计、催化剂的复配和比例优化，搭配现场聚脲喷涂机（济南京华邦威聚氨酯设备有限公司AH3000）、喷涂工艺，于聚脲喷涂机的枪头中完成混合，且混合瞬间即喷涂在地面上，做到了聚氨酯跑道材料45-60s的流动时间，解决了传统快速发泡材料无法摆脱工厂模具的依赖问题及现浇注后表面平整度问题；同时做到了40min-1h固化成型，解决了现浇注发泡材料易起鼓的问题，提高了施工效率。同时，为了配合聚脲喷涂机的使用，本发明在B组分也加入了硅微粉，并通过引入煅烧高岭土来解决B组分静置后硅微粉沉降的问题，使得本发明的材料能够更好地和聚脲喷涂机匹配。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 本发明的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料通过配方设计，选择前段催化剂（叔胺聚氨酯催化剂）、后段催化剂（延迟胺催化剂）和热敏催化剂的合理搭配，通过大量实验探究合适的配比，使前段催化剂能够促进水与异氰酸根的反应，快速凝胶，又控制了前段催化剂占比，做到了45-60s的流动时间，使现浇注材料快速流平，解决了传统快速发泡材料无法摆脱工厂模具的依赖问题及现浇注后表面平整度问题。同时，本发明在行业内创新性地尝试热敏催化剂，因反应过程放热，根据本发明的催化剂复配和配方组成设计，当放热到料温40℃时激活热敏催化剂进一步催化快速熟化。本发明采用的后段催化剂主要促进固化过程后段的凝胶反应，但是聚氨酯跑道都是在室外四季施工，每天的温度都会有高有底，所以仅仅靠后段催化剂是绝对达不到快速固化目的的，但是没有前段催化剂和后段催化剂也达不到激发热敏催化的目的，用量多了又会影响流平时间，所以三者协同作用共同达成目的，且配比和用量起到了关键作用。因此本发明使用复配催化剂满足了现场浇筑不同地区温度环境条件差异前提下的快速后固化，做到了聚氨酯材料的40min-1h固化成型，解决了现浇注发泡材料易起鼓的问题，提高了施工效率。
2. 为了达到快速固化的目的，本发明使用聚脲喷涂机，但聚脲喷涂机需要满足双组分质量配比1:1，因此本发明通过配方设计，综合分配A、B两组分中填料量，同时优化聚醚和异氰酸酯搭配，调试合适软硬度，使材料满足聚脲喷涂机的使用；并且本发明引入煅烧高岭土，其本身粒径小且有一定增粘作用，均匀分散到体系中能起到很好的悬浮作用，填充在大粒径硅微粉中间，能够支撑硅微粉在体系中实现很好的悬浮，从而解决本发明B组分配方的硅微粉沉降问题，并综合粘度情况优化占比，做到B组分中硅微粉不沉降并粘度适中。
3. 本发明的快速固化现浇注型聚氨酯跑道施工时，首次将快速固化现浇注聚氨酯跑道施工方案应用于聚氨酯跑道场地施工，选用本发明材料搭配专用聚脲喷涂机，3-4人用时1天即可完成从底到面的整体施工（传统现浇注型聚氨酯跑道需要5-6人用时3天才能完成从底到面的整体施工），解决了传统现浇注固化慢、施工效率低、发泡材料易鼓包、施工周期长、施工占用人员多的问题，极大地推动了当下聚氨酯铺装行业的发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例和对比例中的硅微粉、氧化铁红、气相白炭黑、三乙醇铵和乙二醇均采用常规市售产品。
实施例1
本实施例的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料为双组分发泡聚氨酯材料，包括A组分和B组分，其具体制备方法如下：
A组分的制备方法：将65g的EP-3600、18g的CHP-H45、0.1g的L-580、0.1g的DC6070、5g的600目硅微粉、5g的氧化铁红、1.9g的气相白炭黑、0.5g的三乙醇铵、4g的乙二醇、0.2g的水、0.05g的BL-17、0.1g的1027和0.05g的SA-102混合搅拌均匀，55℃下搅拌30min备用；
B组分的制备方法：将7g的MN-500、50g的600目硅微粉和8g的2000目煅烧高岭土混合后，100℃下真空脱水2h后，降温到60℃，加入35g的液化MDI，75℃下反应2h备用；
A组分、B组分的质量比为1:1。
本实施例的聚氨酯跑道材料使用方法为：A组分、B组分通过聚脲喷涂机的枪头混合后喷涂在施工完聚氨酯底涂的基础上，自然固化成型。
场地施工方案如下：
在养护到位且干燥的场地基础上采用DSPU-101喷涂一遍（0.3mm），4h后再进行10mm快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料喷涂，1h后将DN1670CW+和DPSJ-01红按照质量比2:1进行混合后喷涂（3mm），一天即完成从底到面的施工。
实施例2
本实施例的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料为双组分发泡聚氨酯材料，包括A组分和B组分，其具体制备方法如下：
A组分的制备方法：将70g的EP-3600、17.4g的CHP-H45、0.25g的L-580、0.25g的DC6070、3g的800目硅微粉、3g的氧化铁红、1g的气相白炭黑、2g的三乙醇铵、2g的乙二醇、0.5g的水、0.12g的BL-17、0.3g的1027和0.18g的SA-102混合搅拌均匀，55℃下搅拌30min备用；
B组分的制备方法：将10g的MN-500、45g的800目硅微粉和5g的1250目煅烧高岭土混合后，95℃下真空脱水2h后，降温到55℃，加入40g的液化MDI，80℃下反应2h备用；
A组分、B组分的质量比为1:1。
本实施例的聚氨酯跑道材料使用方法为：A组分、B组分通过聚脲喷涂机的枪头混合后喷涂在施工完聚氨酯底涂的基础上，自然固化成型。
场地施工方案如下：
在养护到位且干燥的场地基础上采用DSPU-101喷涂一遍（0.5mm），4h后再进行10mm快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料喷涂，1h后将DN1670CW+和DPSJ-01红按照质量比2:1进行混合后喷涂（2.5mm），一天即完成从底到面的施工。
实施例3
本实施例的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料为双组分发泡聚氨酯材料，包括A组分和B组分，其具体制备方法如下：
A组分的制备方法：将67.8g的EP-3600、17g的CHP-H45、0.2g的L-580、0.2g的DC6070、4g的600目硅微粉、4g的氧化铁红、1.5g的气相白炭黑、1.5g的三乙醇铵、3g的乙二醇、0.4g的水、0.1g的BL-17、0.2g的1027和0.1g的SA-102混合搅拌均匀，55℃下搅拌30min备用；
B组分的制备方法：将8.5g的MN-500、47g的600目硅微粉和7g的1250目煅烧高岭土混合后，100℃下真空脱水2h后，降温到60℃，加入37.5g的液化MDI，75℃下反应2h备用；
A组分、B组分的质量比为1:1。
本实施例的聚氨酯跑道材料使用方法为：A组分、B组分通过聚脲喷涂机的枪头混合后喷涂在施工完聚氨酯底涂的基础上，自然固化成型。
场地施工方案如下：
在养护到位且干燥的场地基础上采用DSPU-101喷涂一遍（0.4mm），4h后再进行10mm快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料喷涂，1h后将DN1670CW+和DPSJ-01红按照质量比2:1进行混合后喷涂（2.7mm），一天即完成从底到面的施工。
对比例1
与实施例3的区别在于：对比例1的A组分中未添加热敏催化剂SA-102。
对比例2
与实施例3的区别在于：对比例2的A组分中未添加叔胺聚氨酯催化剂BL-17。
对比例3
与实施例3的区别在于：对比例3的A组分中未添加延迟胺催化剂1027。
对比例4
与实施例3的区别在于：对比例4的B组分中未添加1250目煅烧高岭土。
对比例5
与实施例3的区别在于：对比例5的B组分中采用气相白炭黑代替1250目煅烧高岭土。
对比例6
与实施例3的区别在于：对比例6的A组分中，复配催化剂为：0.025g的BL-17、0.05g的1027和0.025g的SA-102。
对比例7
与实施例3的区别在于：对比例7的A组分中，复配催化剂为：0.175g的BL-17、0.35g的1027和0.175g的SA-102。
将实施例1-3和对比例1-7制得的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1实施例1-3和对比例1-7制得的产品在15℃下的性能测试结果
Figure SMS_1
实施例3和对比例1-3可以证明本发明的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料复配催化剂配方设计的合理性与科学性，复配催化剂中各功能型催化剂的黄金配比和用量直接决定材料能否达到快速固化且平整度高的目标，且三种功能型催化剂起到了相互协调的作用，缺一不可，尤其是热敏催化剂，没有热敏催化剂无法大幅度促进后固化，而前段催化剂和后段催化剂搭配不合理时则无法激活热敏催化剂。更进一步地，由实施例3、对比例6和对比例7也可以看出，复配催化剂用量过多或过少时，均很难达到本发明的效果。
此外，由实施例3和对比例4-5可以看出，本发明通过在B组分中添加煅烧高岭土，并结合合理的用量，解决了B组分中硅微粉的沉降问题，同时不至于使产品粘度太大而影响平整度，达到了完全匹配聚脲喷涂机实现快速固化材料的施工的目的。
综上，采用本发明的产品及施工方法得到的快速固化现注型聚氨酯跑道场地平整度佳，施工效率大大提升，B组分防沉性好，表现出了较好的综合效果，在行业内也是一种首创的材料及施工方式，具有极佳的推广价值。

Claims (9)

1.快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中A组分由以下质量百分比的原料组成：
聚醚多元醇 65-70%
聚合物多元醇 17-18%
复配稳泡剂 0.2-0.5%
硅微粉 3-5%
氧化铁红 3-5%
气相白炭黑 1-2%
三乙醇铵 0.5-2%
乙二醇 2-4%
水 0.2-0.5%
复配催化剂 0.2-0.6%；
B组分由以下质量百分比的原料组成：
聚醚多元醇 7-10%
硅微粉 45-50%
煅烧高岭土 5-8%
液化MDI 35-40%；
A组分和B组分的质量比为1:1。
2.如权利要求1所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，所述A组分中，聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为4000-8000的聚醚多元醇；聚合物多元醇为苯乙烯或丙烯腈接枝共聚的聚醚多元醇，数均分子量为5000-6000，官能度为3，固含量为40-45%。
3.如权利要求1所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，所述B组分中，聚醚多元醇为官能度为3、数均分子量为375-1000的聚醚多元醇。
4.如权利要求1所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，所述A组分中，复配稳泡剂包括质量比为1:1的两种硅类稳泡剂。
5.如权利要求1所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，所述A组分中，复配催化剂包括叔胺聚氨酯催化剂、延迟胺催化剂和热敏催化剂。
6.如权利要求5所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，复配催化剂中，叔胺聚氨酯催化剂、延迟胺催化剂和热敏催化剂的质量比为（0.4-0.5）:1:（0.5-0.6）。
7.如权利要求1所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料，其特征在于，所述A组分和B组分中，硅微粉的目数为600-800目；B组分中，煅烧高岭土的目数为1250-2000目。
8.如权利要求1-7任一项所述的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料的制备方法，其特征在于，制备A组分：将A组分的原料混拌均匀；制备B组分：将聚醚多元醇、硅微粉和煅烧高岭土混合后，95-100℃下真空脱水后，降温到55-60℃后，加入液化MDI，于75-80℃下反应；制备出A组分和B组分后，按照质量比1:1混合A组分和B组分，即得快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料。
9.如权利要求1-7任一项的快速固化现浇注型聚氨酯跑道材料的应用，其特征在于，通过调节聚脲喷涂机的A管道和B管道的流速来控制A组分、B组分的质量比为1:1，A组分、B组分在喷涂机枪头混合后喷涂在施工完聚氨酯底涂的基础上，自然固化成型。
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