CN116731641B - 一种水性改性丙烯酸胶粘剂及复合运动地面 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性改性丙烯酸胶粘剂及复合运动地面。这种胶粘剂包括以下质量份的A、B、C组分：A组分包括25～35份含氟丙烯酸乳液，25～35份水性IPDI聚氨酯乳液，10～30份水，0.5～1份增稠剂，0.1～0.4份消泡剂，0.1～0.4份分散剂，0.1～1份杀菌剂，0～1份水性色浆；3～10份B组分，B组分包括表面改性的活性无机粉体；0～8份C组分，C组分包括催干剂或慢干剂。本发明的胶粘剂采用杂化的含氟聚氨酯改性丙烯酸酯，与表面改性的活性无机粉体配合，并且可以在冬夏天采用不同的助剂，获得耐磨、耐水、粘结强度高，实干速度快的水性胶粘剂。这种水性胶粘剂在复合运动地面中有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，特别涉及一种水性改性丙烯酸胶粘剂及复合运动地面。
背景技术
运动地面包括运动场馆地面，健身绿道，儿童乐园地面。由于人们对环保问题的日益关切，由溶剂型聚氨酯制成的有毒运动地面受到越来越多的质疑，目前对合成运动地面的环保指标提出了更高要求，这使得环保性能更好的水性运动地面成为未来的发展趋势。
目前水性运动地面常用的是水性丙烯酸类或水性聚氨酯类胶粘剂，存在冬天干燥固化慢、夏天表干过快的缺点。因此，采用现有的水性胶粘剂进行施工，对环境要求高，工程质量很难保证。所以，急需要对现有弹性运动地面用的水性胶粘剂进行改进，以满足使用性能和施工方便的要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种运动地面用的水性改性丙烯酸复合胶粘剂。本发明的目的之二在于提供这种水性改性丙烯酸胶粘剂的制备方法。本发明的目的之三在于提供这种水性改性丙烯酸胶粘剂在改性丙烯酸复合运动地面(Modified-acrylics Composite Sprots flooring，简称MC运动地面)中的应用。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一方面提供了一种水性改性丙烯酸胶粘剂包括以下质量份的A、B、C组分：
所述A组分包括25份～35份含氟丙烯酸乳液，25份～35份水性IPDI聚氨酯乳液，10份～30份水，0.5份～1份增稠剂，0.1份～0.4份消泡剂，0.1份～0.4份分散剂，0.1份～1份杀菌剂，0～1份水性色浆；
3份～10份B组分，所述B组分包括表面改性的活性无机粉体；
0～8份C组分，所述C组分包括催干剂或慢干剂。
在本发明的水性改性丙烯酸胶粘剂中，水性聚氨酯乳液具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不大等优点，但其耐高温性能不佳，耐水性差。而丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、耐候性，但热粘冷脆、不耐溶剂。用丙烯酸树脂对水性聚氨酯进行改性，可以使聚氨酯和丙烯酸酯的优点有机地结合起来，取长补短，从而使聚氨酯胶膜的性能得到明显改善。进一步的，本发明优选用IPDI脂肪族二异氰酸酯制得的水性聚氨酯与丙烯酸杂化，由于IPDI脂肪族二异氰酸酯的耐水性比芳香族二异氰酸酯制得的聚氨酯好，贮存稳定性也较由芳香族二异氰酸酯制得的好。且芳香族二异氰酸酯本身及其产品长期暴露在自然光下会发生黄变。相比之下，采用由IPDI制成的聚氨酯树脂具有更优异的光稳定性和耐化学药品性，特别适合制造耐光耐候聚氨酯乳液。再进一步，通过采用氟化的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)，引入氟改性可以提高胶粘剂的耐水性。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，含氟丙烯酸乳液的质量份为25份～30份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，水性IPDI聚氨酯乳液的质量份为25份～30份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，水的质量份为10份～20份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，增稠剂包括羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、碱溶胀丙烯酸乳液、缔合型碱溶胀丙烯酸乳液中的至少一种。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，消泡剂包括矿物油类、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，分散剂包括羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、醋酸盐、烷基季铵盐、油酸酯中的至少一种。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，杀菌剂包括氯酚类、异噻唑啉酮类、季铵盐类杀菌剂中的至少一种。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，杀菌剂的质量份为0.1份～0.5份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，水性色浆的质量份不为0；进一步优选的，水性色浆的质量份为0.1份～1份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的A组分中，水性色浆的颜色为蓝色、黄色、红色或黑色。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的B组分中，表面改性的活性无机粉体中的活性无机粉体包括火山灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉中的至少一种。本发明进一步优选用经硅氧烷类表面活性剂进行表面改性的活性无机粉体，其本身具有水化活性，在聚合物胶粘剂-活性无机粉体固化而成的结构中，活性无机粉体颗粒及其水化产物充当“骨架”，将柔软的聚合物乳液膜支撑起来，形成互相交织缠绕铰接于一体的坚韧结构。这种结构可以大大增强复合运动地面的耐磨性和耐水性,但同时也增加了运动地面的硬度，可根据不同的应用场景调整添加量，比如球场类运动地面。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的B组分中，表面改性的活性无机粉体的质量份为3份～8份；进一步优选的，表面改性的活性无机粉体的质量份为3份～5份。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂中，C组分的质量份不为0；进一步优选的，C组分的质量份为1份～5份。
当水性改性丙烯酸胶粘剂在地表温度低于10℃的天气使用时，比如冬天，所述C组分包括催干剂；当水性改性丙烯酸胶粘剂在地表温度高于40℃的天气使用时，比如夏天，所述C组分包括慢干剂。通过针对不同的季节，添加可以调节干燥速率的助剂，能够控制胶粘剂的实干速度，改善其综合性能。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的C组分中，催干剂为硅铝类多孔微球。冬天温度低，水性胶粘剂干燥慢，通过采用硅铝类多孔微球催干剂调节水性胶粘剂的干燥速度，其对水具有强烈的吸附能力，空穴内部能有效地吸收和锁住多余水分，且不与体系中的其他物质发生反应，从而不会对复合运动地面其他物理性能产生不良影响。
夏天地表温度太高，表干太快，施工开放时间短，可通过添加水性慢干剂，慢干剂可减缓水分的挥发，有效改善表干太快，来不及施工的问题。
优选的，所述水性改性丙烯酸胶粘剂的C组分中，慢干剂包括乙醇胺、丙二醇甲醚、聚乙二醇中的至少一种。
本发明的第二方面提供了一种根据本发明第一方面所述水性改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，包括以下步骤，将A组分的各组分混合，再与B组分和C组分混合，得到所述的水性改性丙烯酸胶粘剂。
本发明的第三方面提供了根据本发明第一方面所述水性改性丙烯酸胶粘剂在制备复合运动地面中的应用。
优选的，所述复合运动地面为改性丙烯酸复合运动地面。
本发明的第四方面提供了一种复合运动地面，包括依次层叠设置的基层、弹性层、防滑层和罩面层；
所述弹性层和防滑层的制备原料分别包括本发明第一方面所述的水性改性丙烯酸胶粘剂。
优选的，所述的复合运动地面中，所述弹性层的制备原料包括水性改性丙烯酸胶粘剂和三元乙丙橡胶(EPDM)，所述水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：(4～7)；进一步优选的，弹性层的制备原料中，水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：(5～6)。
优选的，所述的复合运动地面中，所述防滑层的制备原料包括水性改性丙烯酸胶粘剂和三元乙丙橡胶，所述水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：(0.8～3)；进一步优选的，防滑层的制备原料中，水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：(1～2)。
优选的，所述的复合运动地面的弹性层或防滑层中，三元乙丙橡胶分别选自三元乙丙橡胶颗粒、三元乙丙橡胶颗粒胶粉中的一种或其组合。
优选的，所述的复合运动地面中，所述罩面层是由包括罩面剂的制备原料形成；所述罩面剂包括以下质量份的组分：15份～25份含氟丙烯酸乳液，20～30份水性聚氨酯乳液，0.5份～1份增稠剂，0.1份～0.4份消泡剂，0.1份～0.4份分散剂，10份～20份水，0.1份～0.2份杀菌剂，3份～10份纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠；进一步优选的，罩面剂包括以下质量份的组分：15份～20份含氟丙烯酸乳液，20～25份水性聚氨酯乳液，0.5份～1份增稠剂，0.1份～0.4份消泡剂，0.1份～0.4份分散剂，10份～15份水，0.1份～0.2份杀菌剂，3份～5份纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠。
优选的，所述罩面剂中，水性聚氨酯乳液为水性IPDI聚氨酯乳液。
优选的，所述罩面剂中，增稠剂包括羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、碱溶胀丙烯酸乳液、缔合型碱溶胀丙烯酸乳液中的至少一种。
优选的，所述罩面剂中，消泡剂包括矿物油类、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。
优选的，所述罩面剂中，分散剂包括羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、醋酸盐、烷基季铵盐、油酸酯中的至少一种。
优选的，所述罩面剂中，杀菌剂包括氯酚类、异噻唑啉酮类、季铵盐类杀菌剂中的至少一种。
本发明通过在罩面剂中添加纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠，可以增强耐磨性，耐光性，还可清除甲醛，灭杀细菌、霉菌和病毒等。
本发明的第五方面提供了一种前述复合运动地面的制备方法，包括以下步骤：
将基层找平；
将水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶按质量比1：(4～7)混合，在基层上摊铺，固化，形成弹性层；
将水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶按质量比1：(0.8～3)混合，在弹性层上喷涂，固化，形成防滑层；
将罩面剂进行稀释，喷涂在防滑层表面，形成罩面层，得到所述的复合运动地面。
优选的，所述将罩面剂进行稀释的步骤中，是将罩面剂与水按质量比1：(0.8～2)进行稀释。
本发明的有益效果是：
本发明的胶粘剂采用杂化的含氟聚氨酯改性丙烯酸酯，与表面改性的活性无机粉体配合，并且可以在冬夏天采用不同的助剂，获得耐磨、耐水、粘结强度高，实干速度快的水性胶粘剂。这种水性胶粘剂在复合运动地面中有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。
以下实施例和对比例中，所采用的原料说明如下：
含氟丙烯酸乳液为广西里尔新材料有限公司的303型含氟丙烯酸乳液。
水性IPDI聚氨酯乳液为安徽安大华泰新材料有限公司的AH1618。
水性色浆的颜色可以根据实际需要选用为蓝色、黄色、红色或黑色的水性色浆。
实施例1
本实施例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
A组分：30份含氟丙烯酸乳液，30份水性IPDI聚氨酯乳液，0.5份增稠剂羟甲基纤维素，0.1份有机硅消泡剂，0.1份磺酸盐分散剂，20份水，0.1份异噻唑啉酮类杀菌剂，1份水性色浆。
B组分：5份经硅氧烷类表面活性剂进行表面改性的高炉粒化矿渣粉。
本实施例胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
将含氟丙烯酸乳液、水性IPDI聚氨酯乳液、增稠剂、消泡剂、分散剂、水、杀菌剂和水性色浆按上述的比例混合，得到A组分。B组分按上述的配比备存。
使用时，将A组分和B组分混合，可得到本例用于复合运动地面的水性改性丙烯酸胶粘剂。
实施例2
本实施例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
A组分：与实施例1的A组分配方组成及制备方法相同；
B组分：与实施例1的B组分相同；
C组分：2份催干剂硅铝类多孔微球，购自上海羽唐。
使用时，将A组分、B组分和C组分混合，可得到本例用于复合运动地面的水性改性丙烯酸胶粘剂。
本例这种胶粘剂尤其适用于冬天气温低于10℃的环境下使用。
实施例3
本实施例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
A组分：与实施例1的A组分配方组成及制备方法相同；
B组分：与实施例1的B组分相同；
C组分：5份慢干剂乙醇胺。
使用时，将A组分、B组分和C组分混合，可得到本例用于复合运动地面的水性改性丙烯酸胶粘剂。
本例这种胶粘剂尤其适用于夏天地表温度高于40℃的环境下使用。
对比例1
本对比例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
A组分：60份含氟丙烯酸乳液，0.5份增稠剂羟甲基纤维素，0.1份有机硅消泡剂，0.1份磺酸盐分散剂，20份水，0.1份异噻唑啉酮类杀菌剂，1份水性色浆。
B组分：5份经硅氧烷类表面活性剂进行表面改性的高炉粒化矿渣粉。
本实施例胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
将含氟丙烯酸乳液、增稠剂、消泡剂、分散剂、水、杀菌剂和水性色浆按上述的比例混合，得到A组分。B组分按上述的配比备存。
使用时，将A组分和B组分混合，可得到本例的胶粘剂。
对比例2
本对比例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
A组分：60份水性IPDI聚氨酯乳液，0.5份增稠剂羟甲基纤维素，0.1份有机硅消泡剂，0.1份磺酸盐分散剂，20份水，0.1份异噻唑啉酮类杀菌剂，1份水性色浆。
B组分：5份经硅氧烷类表面活性剂进行表面改性的高炉粒化矿渣粉。
本实施例胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
将水性IPDI聚氨酯乳液、增稠剂、消泡剂、分散剂、水、杀菌剂和水性色浆按上述的比例混合，得到A组分。B组分按上述的配比备存。
使用时，将A组分和B组分混合，可得到本例的胶粘剂。
对比例3
本对比例的胶粘剂是由如下质量份的原料制得：
30份含氟丙烯酸乳液，30份水性IPDI聚氨酯乳液，0.5份增稠剂羟甲基纤维素，0.1份有机硅消泡剂，0.1份磺酸盐分散剂，20份水，0.1份异噻唑啉酮类杀菌剂，1份水性色浆。
本实施例胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
将含氟丙烯酸乳液、水性IPDI聚氨酯乳液、增稠剂、消泡剂、分散剂、水、杀菌剂和水性色浆按上述的比例混合，得到本例的胶粘剂。
应用例
采用实施例1～3和对比例1～3制得的胶粘剂分别制成复合运动地面，具体包括如下步骤：
基层找平：采用经硅氧烷类表面活性剂进行表面改性的高炉粒化矿渣粉、石英砂、水、丙烯酸乳液和玻纤网格布为原料进行基层找平，由于改性活性无机粉有水化活性，但不会泛碱，代替水泥找平，可避免雨后泛减，通过空隙，上浮污染表面。而采用玻纤网格布能更好稳固基层。
形成弹性层：将实施例1～3以及对比例1～3的胶粘剂分别按照1:6的质量比加入EPDM颗粒，在找平后的基层上摊铺，固化，形成弹性层；
形成防滑层：将实施例1～3以及对比例1～3的胶粘剂分别按照1:1的质量比加入EPDM颗粒，在弹性层上喷涂，固化，形成防滑层；
形成罩面层：将如下质量份的原料：20份含氟丙烯酸乳液，25份水性IPDI聚氨酯乳液，0.7份增稠剂羟甲基纤维素，0.1份有机硅消泡剂，0.1份磺酸盐分散剂，10份水，0.1份异噻唑啉酮类杀菌剂和5份纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠，混合得到罩面剂，然后按1:1的质量比用水进行稀释，在防滑层表面喷涂，形成罩面层。其中，纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠是将纳米氧化锌与中空玻璃微珠经混合反应制得。
实施例1～3和对比例1～3复合运动地面样片物理性能测试结果如表1所示。
表1实施例1～3与对比例1～3运动场地样片物理性能测试结果
实施例胶粘剂的表干和实干时间如表2所示。
表2实施例胶粘剂的表干和实干时间
通过以上的试验结果可以看出，本发明制得的水性改性丙烯酸胶粘剂具有耐磨、耐水、粘结强度高，一年四季适合施工的优点，十分适合应用于制备复合运动地面。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水性改性丙烯酸胶粘剂，其特征在于，包括以下质量份的A、B、C组分：
所述A组分包括25份~35份含氟丙烯酸乳液，25份~35份水性IPDI聚氨酯乳液，10份~30份水，0.5份~1份增稠剂，0.1份~0.4份消泡剂，0.1份~0.4份分散剂，0.1份~1份杀菌剂，0~1份水性色浆；
3份~10份B组分，所述B组分包括表面改性的活性无机粉体；
0~8份C组分，所述C组分包括催干剂或慢干剂；
所述含氟丙烯酸乳液为广西里尔新材料有限公司的303型含氟丙烯酸乳液；
所述水性IPDI聚氨酯乳液为安徽安大华泰新材料有限公司的AH1618；
所述B组分中，表面改性的活性无机粉体中的活性无机粉体包括火山灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉中的至少一种；
所述C组分中，催干剂为硅铝类多孔微球；慢干剂包括乙醇胺、丙二醇甲醚、聚乙二醇中的至少一种；
所述水性改性丙烯酸胶粘剂为运动地面用的水性改性丙烯酸复合胶粘剂。
2.一种权利要求1所述水性改性丙烯酸胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将A组分的各组分混合，再与B组分和C组分混合，得到所述的水性改性丙烯酸胶粘剂。
3.权利要求1所述水性改性丙烯酸胶粘剂在制备复合运动地面中的应用。
4.一种复合运动地面，其特征在于，包括依次层叠设置的基层、弹性层、防滑层和罩面层；
所述弹性层和防滑层的制备原料分别包括权利要求1所述的水性改性丙烯酸胶粘剂。
5.根据权利要求4所述的复合运动地面，其特征在于，所述弹性层的制备原料包括水性改性丙烯酸胶粘剂和三元乙丙橡胶，所述水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：（4~7）；
和/或，所述防滑层的制备原料包括水性改性丙烯酸胶粘剂和三元乙丙橡胶，所述水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶的质量比为1：（0.8~3）。
6.根据权利要求4或5所述的复合运动地面，其特征在于，所述罩面层是由包括罩面剂的制备原料形成；所述罩面剂包括以下质量份的组分：15份~25份含氟丙烯酸乳液，20~30份水性聚氨酯乳液，0.5份~1份增稠剂，0.1份~0.4份消泡剂，0.1份~0.4份分散剂，10份~20份水，0.1份~0.2份杀菌剂，3份~10份纳米氧化锌包覆的改性中空玻璃微珠。
7.一种权利要求6所述复合运动地面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基层找平；
将水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶按质量比1：（5~7）混合，在基层上摊铺，固化，形成弹性层；
将水性改性丙烯酸胶粘剂与三元乙丙橡胶按质量比1：（0.8~3）混合，在弹性层上喷涂，固化，形成防滑层；
将罩面剂进行稀释，喷涂在防滑层表面，形成罩面层，得到所述的复合运动地面。
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