CN116751556B - 一种草坪背胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种草坪背胶及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种草坪背胶及其制备方法和应用，本发明属于胶粘剂技术领域，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：聚醚多元醇50‑70重量份、聚酯多元醇10‑20重量份、多异氰酸酯20‑40重量份、氟硅乳液1‑10重量份、聚四氟乙烯乳液5‑15重量份、小分子扩链剂3‑5重量份、无机填料20‑35重量份、有机硅偶联剂1‑3重量份。本发明的草坪背胶能够提高人造草坪的草丝拉拔力，并且韧性好、力学强度高，具有良好的耐候性。

Description

一种草坪背胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，涉及一种草坪背胶及其制备方法和应用。
背景技术
人造草坪是以非生命的塑料化纤产品为原料采用人工方法制作的拟草坪。不像天然草坪一样需要消耗生长必需的肥料、水等资源，其能满足全天24小时高强度的运动需要，且养护简单、排水迅速、场地平整度好。目前人造草坪已被广泛用于各种比赛场地、公众练习场，以及作为地面铺装美化室内环境等各种应用场景中。
在人造草坪中，胶粘剂的使用能够提高草丝拉拔力，影响着人造草坪的力学性能，耐老化性能等，目前的人造草坪依然存在草丝拉拔力不足，耐磨性差，柔韧性差、耐老化性差的缺点，因此，进一步开发可用于提高人造草坪性能的胶粘剂是本领域的研究重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种草坪背胶及其制备方法和应用。本发明的草坪背胶能够提高人造草坪的草丝拉拔力，并且韧性好、力学强度高，具有良好的耐候性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇50-70重量份
聚酯多元醇10-20重量份
多异氰酸酯20-40重量份
氟硅乳液1-10重量份
聚四氟乙烯乳液5-15重量份
小分子扩链剂3-5重量份
无机填料20-35重量份
有机硅偶联剂1-3重量份。
在本发明中，通过使用聚醚多元醇、聚酯多元醇与多异氰酸酯进行配合能够使得得到的草坪背胶具有很好的柔韧性，通过氟硅乳液和聚四氟乙烯乳液的搭配，提高草坪背胶的力学性能以及耐候性能，配合填料使得利用所述原料得到的草坪背胶具有韧性好、力学强度高、耐候性好，热固化速度快，应用于人造草坪，草丝拉拔力高。
在本发明中，所述原料中聚醚多元醇的用量可以为50重量份、55重量份、58重量份、60重量份、63重量份、65重量份、68重量份或70重量份。
在本发明中，所述原料中聚酯多元醇的用量可以为10重量份、12重量份、14重量份、16重量份、18重量份或20重量份。
在本发明中，所述原料中多异氰酸酯的用量可以为20重量份、22重量份、25重量份、28重量份、30重量份、33重量份、35重量份、38重量份或40重量份。
在本发明中，所述原料中氟硅乳液的用量可以为1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份。
在本发明中，所述原料中聚四氟乙烯乳液的用量可以为5重量份、7重量份、9重量份、10重量份、12重量份、14重量份或15重量份。
在本发明中，所述原料中小分子扩链剂的用量可以为3重量份、3.5重量份、3.8重量份、4重量份、4.5重量份、4.8重量份或5重量份。
在本发明中，所述原料中无机填料的用量可以为20重量份、25重量份、28重量份、30重量份、33重量份或35重量份。
优选地，所述聚醚多元醇的分子量为800～5000，例如800、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500或5000。
优选地，所述聚酯多元醇的分子量为400-4000，例如400、800、1000、1300、1500、1600、1800、2000、2200、2500、2800、3000、3500、3800或4000。
优选地，所述聚醚多元醇选自聚四氢呋喃醚二醇和/或聚四亚甲基醚二醇；
优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇或聚己内酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1：（3-8），例如1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5或1:8。
优选地，所述氟硅乳液为氟硅乳液SD-5681。
优选地，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为30-70%，例如30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%或70%。
优选地，所述小分子扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述无机填料选自重质碳酸钙、氧化钙、3A分子筛或二氧化硅中任一种或至少两种的组合。
优选地，所述有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
优选地，所述草坪背胶原料中还包括催化剂。
优选地，所述催化剂的用量为0.5-2重量份，例如0.5重量份、0.8重量份、1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.8重量份或2重量份。
优选地，所述催化剂选自辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述草坪背胶原料中还包括润湿分散剂，所述润湿分散剂的用量为0.1-1重量份，例如0.1重量份、0.3重量份、0.5重量份、0.8重量份或1重量份。
在本发明中，所述润湿分散剂可以选自BYK9076、AFCONA5285或AFCONA5008中任一种或至少两种的组合。
另一方面，本发明提供一种如上所述的草坪背胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂混合均匀，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液混合，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物混合，得到所述草坪背胶。
优选地，步骤（1）所述混合的转速为500-800r/min（例如500r/min、530r/min、550r/min、580r/min、600r/min、650r/min、680r/min、700r/min、750r/min、780r/min或800r/min），混合时间为0.5-2小时（例如0.5小时、0.8小时、1小时、1.3小时、1.5小时、1.8小时或2小时）。
优选地，步骤（1）所述混合的原料中还包括催化剂和润湿分散剂。
优选地，步骤（2）所述混合的转速为300-500r/min（例如300r/min、350r/min、380r/min、400r/min、450r/min、480r/min或500r/min），混合时间为0.5-2小时（例如0.5小时、0.8小时、1小时、1.3小时、1.5小时、1.8小时或2小时）。
优选地，步骤（3）所述混合的转速为700-1000r/min（例如700r/min、750r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min），混合时间为1-2小时（例如1小时、1.3小时、1.5小时、1.8小时或2小时）。
另一方面，本发明提供了如上所述的草坪背胶在人造草坪中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明的草坪背胶具有良好的韧性，较高的力学强度，耐候性好，热固化速度快，应用于人造草坪，草丝拉拔力高达85N以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇60重量份
聚酯多元醇15重量份
多异氰酸酯30重量份
氟硅乳液5重量份
聚四氟乙烯乳液12重量份
小分子扩链剂4重量份
无机填料25重量份
有机硅偶联剂2重量份
催化剂1重量份
润湿分散剂0.5重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，BASF公司，PTMG1000；聚酯多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇，济宁华凯树脂有限公司；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:5；氟硅乳液为SD-5681；聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,4-丁二醇；无机填料为重质碳酸钙；有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；催化剂为二辛酸二丁锡；润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在500r/min下混合2小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在400r/min下混合1小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在800r/min下混合1小时，得到所述草坪背胶。
实施例2
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇50重量份
聚酯多元醇18重量份
多异氰酸酯35重量份
氟硅乳液8重量份
聚四氟乙烯乳液15重量份
小分子扩链剂3重量份
无机填料30重量份
有机硅偶联剂1重量份
催化剂0.5重量份
润湿分散剂1重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇，购自美国杜邦公司；聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇，购自烟台华大化学工业有限公司；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:6；氟硅乳液为SD-5681；聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,5-戊二醇；无机填料为重质碳酸钙；有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；催化剂为二辛酸二丁锡；润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在800r/min下混合0.5小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在500r/min下混合1小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在1000r/min下混合1小时，得到所述草坪背胶。
实施例3
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇70重量份
聚酯多元醇10重量份
多异氰酸酯20重量份
氟硅乳液10重量份
聚四氟乙烯乳液5重量份
小分子扩链剂5重量份
无机填料35重量份
有机硅偶联剂1重量份
催化剂1.5重量份
润湿分散剂1重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇：BASF公司，PTMG1000；聚酯多元醇为聚己内酯二元醇，日本大赛璐公司，CAPA7201A；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:8；氟硅乳液为SD-5681；聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,4-丁二醇；无机填料为重质碳酸钙，有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，催化剂为二辛酸二丁锡，润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在500r/min下混合2小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在300r/min下混合2小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在700r/min下混合2小时，得到所述草坪背胶。
实施例4
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇55重量份
聚酯多元醇20重量份
多异氰酸酯40重量份
氟硅乳液1重量份
聚四氟乙烯乳液8重量份
小分子扩链剂4重量份
无机填料28重量份
有机硅偶联剂3重量份
催化剂2重量份
润湿分散剂0.5重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，BASF公司，PTMG1000；聚酯多元醇为聚己二酸乙二醇酯二醇，烟台华大化学工业有限公司；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:3；氟硅乳液为SD-5681，聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,3-丙二醇；无机填料为重质碳酸钙；有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷；催化剂为月桂酸二丁锡；润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在700r/min下混合1小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在300r/min下混合1小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在800r/min下混合1.5小时，得到所述草坪背胶。
实施例5
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇65重量份
聚酯多元醇13重量份
多异氰酸酯8重量份
氟硅乳液6重量份
聚四氟乙烯乳液10重量份
小分子扩链剂5重量份
无机填料20重量份
有机硅偶联剂1.5重量份
催化剂1重量份
润湿分散剂0.8重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四氢呋喃醚二醇，BASF公司，PTMG1000；聚酯多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇，济宁华凯树脂有限公司，多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:3；氟硅乳液为SD-5681，聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,4-丁二醇；无机填料为重质碳酸钙；有机硅偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；催化剂为二辛酸二丁锡；润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在800r/min下混合0.5小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在500r/min下混合2小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在700r/min下混合2小时，得到所述草坪背胶。
实施例6
在本实施例中，提供一种草坪背胶，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇58重量份
聚酯多元醇20重量份
多异氰酸酯23重量份
氟硅乳液10重量份
聚四氟乙烯乳液15重量份
小分子扩链剂5重量份
无机填料30重量份
有机硅偶联剂3重量份
催化剂1重量份
润湿分散剂1重量份。
其中，聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇，购自美国杜邦公司；聚酯多元醇为聚己二酸丁二醇酯二醇，购自济宁华凯树脂有限公司；多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的混合物，其中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:7；氟硅乳液为SD-5681，聚四氟乙烯乳液为日本大金公司生产，牌号：D210C，固含量55wt%；小分子扩链剂为1,4-丁二醇；无机填料为重质碳酸钙，有机硅偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；催化剂为二辛酸二丁锡；润湿分散剂为BYK9076。
草坪背胶的制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂、催化剂和润湿分散剂在600r/min下混合1小时，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液在400r/min下混合1.5小时，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物在900r/min下混合1小时，得到所述草坪背胶。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中不包括聚酯多元醇，聚醚多元醇的用量为75重量份。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中不包括聚醚多元醇，聚酯多元醇的用量为75重量份。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中多异氰酸酯中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:1。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中多异氰酸酯中二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1:10。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中不包括氟硅乳液，所述聚四氟乙烯乳液的用量为17重量份。
对比例6
与实施例1的区别仅在于，该对比例中草坪背胶的原料中不包括聚四氟乙烯乳液，所述氟硅乳液的用量为17重量份。
将本发明实施例以及对比例得到的草坪背胶涂覆在人造草坪的底背上，上胶量为800g/m2，然后在100℃下加热2分钟固化，在室温下静置24小时，测试草丝拉拔力。按照ISO4919的标准，使用万能拉力机测试草丝拉拔力，测试所得值为基于10个试样的平均值。
按照GB/T10654-2001标准，测试实施例和对比例的草坪背胶的拉伸强度和断裂伸长率。而后将其在室外老化6个月，测试其拉伸强度和断裂伸长率，计算拉伸强度的保持率和断裂伸长率保持率。
性能测试结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出，本发明的草坪背胶能够使得草丝拉拔力在85N以上，背胶拉伸强度在12.5MPa以上，断裂伸长率在600%以上，具有良好的力学性能，而且在室外老化6个月后其拉伸强度保持率在94%以上，断裂伸长率保持率在93%以上，具有良好的耐候性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的草坪背胶及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种草坪背胶，其特征在于，所述草坪背胶由如下重量份的原料组成：
聚醚多元醇 50-70重量份
聚酯多元醇 10-20重量份
多异氰酸酯 20-40重量份
氟硅乳液 1-10重量份
聚四氟乙烯乳液 5-15重量份
小分子扩链剂 3-5重量份
无机填料 20-35重量份
有机硅偶联剂 1-3重量份；
所述聚醚多元醇选自聚四氢呋喃醚二醇和/或聚四亚甲基醚二醇；
所述聚酯多元醇选自聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇或聚己内酯二元醇中的任意一种或至少两种的组合；
所述氟硅乳液为氟硅乳液SD-5681；
所述聚四氟乙烯乳液为聚四氟乙烯乳液D210C；
所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯的质量比为1：（3-8）。
2.根据权利要求1所述的草坪背胶，其特征在于，所述聚醚多元醇的分子量为800～5000；
所述聚酯多元醇的分子量为400-4000。
3.根据权利要求1所述的草坪背胶，其特征在于，所述小分子扩链剂选自乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,5-戊二醇中的任意一种或至少两种的组合；
所述无机填料选自重质碳酸钙、氧化钙、3A分子筛或二氧化硅中任一种或至少两种的组合；
所述有机硅偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和/或缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的草坪背胶，其特征在于，所述草坪背胶原料中还包括催化剂；
所述催化剂的用量为0.5-2重量份；
所述催化剂选自辛酸亚锡、二辛酸二丁锡或月桂酸二丁锡中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的草坪背胶，其特征在于，所述草坪背胶原料中还包括润湿分散剂，所述润湿分散剂的用量为0.1-1重量份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的草坪背胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将聚醚多元醇、聚酯多元醇、小分子扩链剂、无机填料、有机硅偶联剂混合均匀，得到第一混合物；
（2）将多异氰酸酯、氟硅乳液、聚四氟乙烯乳液混合，得到第二混合物；
（3）将第一混合物与第二混合物混合，得到所述草坪背胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述混合的转速为500-800r/min，混合时间为0.5-2小时；
步骤（1）所述混合的原料中还包括催化剂和润湿分散剂；
步骤（2）所述混合的转速为300-500r/min，混合时间为0.5-2小时；
步骤（3）所述混合的转速为700-1000r/min，混合时间为1-2小时。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的草坪背胶在人造草坪中的应用。
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