CN117447677A - 驱虫型聚氨酯塑胶材料及其制备方法 - Google Patents

驱虫型聚氨酯塑胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及驱虫型聚氨酯塑胶材料及其制备方法。所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：聚醚多元醇17‑25%、氢化蓖麻油5‑8%、对薄荷基‑3,8‑二醇1‑3%、异氰酸酯10‑15%、填料42‑45%、氧化镁1‑3.5%、颜料1‑2%、增塑剂8‑10%、分散剂0.2‑0.4%、抗氧剂0.3‑0.5%、紫外线吸收剂0.3‑0.5%、催化剂0.1‑0.3%。所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料通过分子设计嵌入天然驱虫活性成分，结合催化剂的合理复配，材料活性和触变性的优化设计，最终兼具流平时间和固化时间，现场施工方便，制备的成品表面哑光，并且驱虫效果优异。

Description

驱虫型聚氨酯塑胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚氨酯技术领域，具体涉及驱虫型聚氨酯塑胶材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展，全民健身事业的不断推进，以及对体育活动场地的需求日益增强，以弹性舒适度著称的聚氨酯塑胶运动场地得到了广泛应用，其主要应用于体育公园、健身步道以及各类学校跑道、篮球场、羽毛球场和乒乓球场等运动场地。目前聚氨酯塑胶运动场地施工大多数以现浇型为主，需要物料现场混合搅匀摊铺，但是在摊铺过程中，我们发现常规聚氨酯塑胶材料摊铺后会吸引较多的蜻蜓、虫蛾等飞虫落到材料表面，造成材料固化后存在凹坑缺陷，影响场地美观，也给施工人员造成二次修补的麻烦。这主要是由于常规塑胶材料摊铺流平后表面光亮，呈现镜面效果，这种高光反射造成了飞虫的趋光性视觉错觉。这种错觉使得飞虫将摊铺流平后的塑胶材料误认为湖面，因此会做出“蜻蜓点水”的生物学行为。
中国专利CN112759919A，公开了一种哑光型塑胶材料，由聚醚多元醇、异氰酸酯、填料、颜料、催化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、润湿分散剂、消泡剂、哑光粉、潜固化剂制成，具有哑光性优异、施工面层无需打磨、强度高、粘度适中、操作时间优异、耐用、环保等优点，但通过添加哑光粉达到哑光的方法弊端较多，一方面添加量较大影响材料强度以及粘接力，另外消光粉的添加会使体系粘度变大，影响施工操作性。
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驱虫型聚氨酯塑胶材料，解决了常规聚氨酯塑胶材料表面光亮容易诱引飞虫的问题，兼具优异的力学性能和操作性能；
本发明的另一个目的在于提供一种驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，工艺简单，科学合理，适合工业化生产。
本发明所采取的技术方案如下：
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，由以下质量百分数的原料组成：
聚醚多元醇：17-25%；
氢化蓖麻油：5-8%；
对薄荷基-3,8-二醇：1-3%；
异氰酸酯：10-15%；
填料：42-45%；
氧化镁：1-3.5%；
颜料：1-2%；
增塑剂：8-10%；
分散剂：0.2-0.4%；
抗氧剂：0.3-0.5%；
紫外线吸收剂：0.3-0.5%；
催化剂：0.1-0.3%。
所述的催化剂为发泡催化剂和凝胶催化剂的复配催化剂，优选为CUCAT-HC和CUCAT-W11，购自广州优润合成材料有限公司，其质量比为1:（1.5-2.5）。
所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇，官能度为3，数均分子量为3000-5000，优选为INOVOL F330N（官能度为3，数均分子量为5000）或INOVOL C3050A（官能度为3，数均分子量为3000）中的一种，购自山东一诺威新材料有限公司。
所述的氢化蓖麻油，购自深圳市金腾龙实业有限公司。
所述的对薄荷基-3,8-二醇，购自武汉克米克生物医药技术有限公司。
所述的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，优选为MDI-50，购自烟台万华化学集团股份有限公司；所述的填料为重质碳酸钙，目数为400-600，购自江西广源化工有限责任公司；所述的氧化镁为轻质氧化镁，购自河北镁盛化工科技有限公司。
所述的颜料为氧化铁红或氧化铁绿中的一种，购自浙江联合颜料有限公司；所述的增塑剂为长链氯化石蜡或氯代棕榈油甲酯中的一种，分别购自鲁西化工集团股份有限公司和浙江嘉澳环保科技股份有限公司。
所述的分散剂为非离子分散剂，优选为YRFC-03，购自广州优润合成材料有限公司。
所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配抗氧剂，其质量比为1:4，优选为B900，购自巴斯夫化工有限公司；所述的紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，优选为Tinuvin 329，购自巴斯夫化工有限公司。
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤如下：
（1）将配方量的聚醚多元醇、氢化蓖麻油和增塑剂投入反应釜中，搅拌升温至50-60℃；然后加入填料、颜料和分散剂，升温至110-120℃，真空度-0.1MPa条件下脱水3h；
（2）降温至60℃，加入异氰酸酯、抗氧剂、紫外线吸收剂和氧化镁，保温反应1.5h，温度为70-75℃；
（3）降温至60℃，加入对薄荷基-3,8-二醇，升温反应1h，温度为70-75℃反应完毕再次降温至60℃，加入催化剂，搅拌0.5h，取样，测试-NCO含量为1.6-2.2wt.%，放料装桶；
（4）使用时，均匀摊铺于场地上，常温固化后即制得驱虫型聚氨酯塑胶材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明通过分子结构设计，引入了天然活性成分对薄荷基-3,8-二醇，并与异氰酸酯反应预聚，嵌入到分子链段中，得到了具有驱虫作用的聚氨酯预聚体；同时引入氢化蓖麻油，调整料液触变性和体系活性，增加分子链段的规整性，提高材料的力学性能；另外引入非离子分散剂，在保证触变性的基础上降低料液粘度，使材料具有较好的流平性和操作性能；
（2）本发明通过发泡催化剂和凝胶催化剂的合理复配，得到了表面哑光结构的微发泡聚氨酯塑胶材料，解决了常规聚氨酯塑胶材料表面光亮容易诱引飞虫的问题；发泡催化剂促进异氰酸酯与水的反应生产二氧化碳气体，凝胶催化剂参与控制体系凝胶固化速率，从而控制发泡速率，避免发泡过大形成鼓包的问题；通过发泡催化剂和凝胶催化剂的搭配，控制材料发泡效果，并利用材料较好的流平性，使得二氧化碳气泡不断上浮至表面，随着材料不断凝胶，粘度不断变大，最终上浮至表面的泡孔破裂，在材料表面形成微观细小的泡眼结构，降低了材料表面光泽，同时材料本身的触变性也会降低材料的光泽度，两者协同作用，最终达到哑光效果；
（3）本发明在配方组分中引入氧化镁和重质碳酸钙，提供了碱性环境，提升了材料固化速率，并且结合催化剂的合理复配，实现了前段操作流平性好和后段固化快的效果，通过制备方法的合理设计以及原料搭配优化，更有利于哑光面的形成；
（4）本发明所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，科学合理，简单易行，适合工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例及对比例中使用的原料如无特殊说明均为常规市售原料，实施例及对比例中所使用的工艺方法如无特殊说明均为本领域常规方法。
实施例1
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：20%；
氢化蓖麻油：7%；
对薄荷基-3,8-二醇：2%；
MDI-50：13%；
重质碳酸钙：42%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
催化剂：0.1%。
所述的催化剂为质量比为1:2的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤如下：
（1）将INOVOL F330N、氢化蓖麻油和长链氯化石蜡投入反应釜中，搅拌升温至50℃；然后加入600目重质碳酸钙、氧化铁红和YRFC-03，升温至115℃，真空度-0.1MPa条件下脱水3h；
（2）降温至60℃，加入MDI-50、B900、Tinuvin 329和轻质氧化镁，保温反应1.5h，温度为73℃；
（3）降温至60℃，加入对薄荷基-3,8-二醇，升温反应1h，温度为70℃，反应完毕再次降温至60℃，加入质量比为1:2的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂，搅拌0.5h，取样，测试-NCO含量为1.9wt.%，放料装桶；
（4）使用时，均匀摊铺于场地上，常温固化后即制得驱虫型聚氨酯塑胶材料。
实施例2
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：25%；
氢化蓖麻油：5%；
对薄荷基-3,8-二醇：1%；
MDI-50：10%；
重质碳酸钙：44%；
轻质氧化镁：3.5%；
氧化铁绿：1%；
长链氯化石蜡：9%；
YRFC-03：0.4%；
B900：0.4%；
Tinuvin 329：0.5%；
催化剂：0.2%。
所述的催化剂为质量比为1:1.5的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤如下：
（1）将INOVOL F330N、氢化蓖麻油和长链氯化石蜡投入反应釜中，搅拌升温至60℃；然后加入400目重质碳酸钙、氧化铁绿和YRFC-03，升温至110℃，真空度-0.1MPa条件下脱水3h；
（2）降温至60℃，加入MDI-50、B900、Tinuvin 329和轻质氧化镁，保温反应1.5h，温度为75℃；
（3）降温至60℃，加入对薄荷基-3,8-二醇，升温反应1h，温度为73℃，反应完毕再次降温至60℃，加入质量比为1:1.5的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂，搅拌0.5h，取样，测试-NCO含量为2.2wt.%，放料装桶；
（4）使用时，均匀摊铺于场地上，常温固化后即制得驱虫型聚氨酯塑胶材料。
实施例3
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL C3050A：17%；
氢化蓖麻油：8%；
对薄荷基-3,8-二醇：3%；
MDI-50：15%；
重质碳酸钙：45%；
轻质氧化镁：1%；
氧化铁绿：1.6%；
氯代棕榈油甲酯：8%；
YRFC-03：0.3%；
B900：0.5%；
Tinuvin 329：0.3%；
催化剂：0.3%。
所述的催化剂为质量比为1:2.5的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤如下：
（1）将INOVOL C3050A、氢化蓖麻油和氯代棕榈油甲酯投入反应釜中，搅拌升温至55℃；然后加入600目重质碳酸钙、氧化铁绿和YRFC-03，升温至120℃，真空度-0.1MPa条件下脱水3h；
（2）降温至60℃，加入MDI-50、B900、Tinuvin 329和轻质氧化镁，保温反应1.5h，温度为70℃；
（3）降温至60℃，加入对薄荷基-3,8-二醇，升温反应1h，温度为75℃，反应完毕再次降温至60℃，加入质量比为1:2.5的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂，搅拌0.5h，取样，测试-NCO含量为1.6wt.%，放料装桶；
（4）使用时，均匀摊铺于场地上，常温固化后即制得驱虫型聚氨酯塑胶材料。
对比例1
与实施例1的区别在于，不含对薄荷基-3,8-二醇。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：22%；
氢化蓖麻油：7%；
MDI-50：10%；
重质碳酸钙：45%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
催化剂：0.1%。
所述的催化剂为质量比为1:2的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例2
与实施例1的区别在于，不含发泡催化剂CUCAT-HC。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：20%；
氢化蓖麻油：7%；
对薄荷基-3,8-二醇：2%；
MDI-50：13%；
重质碳酸钙：42%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
CUCAT-W11：0.1%。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例3
与实施例1的区别在于，不含对薄荷基-3,8-二醇和发泡催化剂CUCAT-HC。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：22%；
氢化蓖麻油：7%；
MDI-50：10%；
重质碳酸钙：45%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
CUCAT-W11：0.1%。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例4
与实施例1的区别在于，催化剂CUCAT-HC和CUCAT-W11的质量比为1:3。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：20%；
氢化蓖麻油：7%；
对薄荷基-3,8-二醇：2%；
MDI-50：13%；
重质碳酸钙：42%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
催化剂：0.1%。
所述的催化剂为质量比为1:3的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例5
与实施例1的区别在于，催化剂CUCAT-HC和CUCAT-W11的质量比为1:1。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：20%；
氢化蓖麻油：7%；
对薄荷基-3,8-二醇：2%；
MDI-50：13%；
重质碳酸钙：42%；
轻质氧化镁：3%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：10%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
催化剂：0.1%。
所述的催化剂为质量比为1:1的CUCAT-HC和CUCAT-W11的复配催化剂。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例6
与实施例1的区别在于，不含对薄荷基-3,8-二醇、氢化蓖麻油、发泡催化剂CUCAT-HC、氧化镁和重质碳酸钙，配方组分中加入600目的滑石粉。
所述的聚氨酯塑胶材料，由以下质量百分数的原料组成：
INOVOL F330N：50%；
MDI-50：9%；
滑石粉：30%；
氧化铁红：2%；
长链氯化石蜡：8%；
YRFC-03：0.2%；
B900：0.3%；
Tinuvin 329：0.4%；
CUCAT-W11：0.1%。
所述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，步骤同实施例1。
将实施例1-3与对比例1-6制备的聚氨酯塑胶材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
其中，驱避率的测试方法为：在30m2标准房间中间摊铺5m2的待测样品，并投入健康的蜻蜓20只，计时1h观察停落在样块表面的蜻蜓数量。每个样品平行测试3次取平均值。驱避率=（20-停落数量）/20×100%。
表1 性能测试结果
从表1中可以看出，实施例1-3制备的驱虫型聚氨酯塑胶材料，与对比例1-6制备的聚氨酯塑胶材料对比，产品性能优势明显。通过分子结构设计嵌入天然驱虫活性成分，以及催化剂种类和用量的合理复配，材料活性和触变性的优化设计，最终达到流平时间和固化时间兼具，材料表面哑光，并且驱虫效果优异的聚氨酯塑胶材料。通过对比例1-6的对比，也可看出他们之间相辅相成，不可或缺，综合表现出了较佳的效果，具有较好的推广价值和应用前景。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，由以下质量百分数的原料组成：
聚醚多元醇：17-25%；
氢化蓖麻油：5-8%；
对薄荷基-3,8-二醇：1-3%；
异氰酸酯：10-15%；
填料：42-45%；
氧化镁：1-3.5%；
颜料：1-2%；
增塑剂：8-10%；
分散剂：0.2-0.4%；
抗氧剂：0.3-0.5%；
紫外线吸收剂：0.3-0.5%；
催化剂：0.1-0.3%；
所述的催化剂为发泡催化剂和凝胶催化剂的复配催化剂，其质量比为1:（1.5-2.5）。
2.根据权利要求1所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇，官能度为3，数均分子量为3000-5000。
3.根据权利要求1所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，所述的异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯；所述的填料为重质碳酸钙，目数为400-600；所述的氧化镁为轻质氧化镁。
4.根据权利要求1所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，所述的颜料为氧化铁红或氧化铁绿中的一种；所述的增塑剂为长链氯化石蜡或氯代棕榈油甲酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，所述的分散剂为非离子分散剂。
6.根据权利要求1所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配抗氧剂；所述的紫外线吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将配方量的聚醚多元醇、氢化蓖麻油和增塑剂投入反应釜中，搅拌升温；然后加入填料、颜料和分散剂，升温脱水；
（2）降温，加入异氰酸酯、抗氧剂、紫外线吸收剂和氧化镁，保温反应；
（3）降温，加入对薄荷基-3,8-二醇，升温反应，反应完毕再次降温，加入催化剂，搅拌，取样，测试-NCO含量为1.6-2.2wt.%，放料装桶；
（4）使用时，摊铺于场地上，常温固化后即制得驱虫型聚氨酯塑胶材料。
8.根据权利要求7所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，保温反应的温度为70-75℃。
9.根据权利要求7所述的驱虫型聚氨酯塑胶材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，升温反应的温度为70-75℃。
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