CN117645858B - 零黄变胶水材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚脲材料技术领域，具体涉及零黄变胶水材料及其制备方法和应用。所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:（1~3）反应制备而成；其中，所述的A组分为聚天门冬氨酸酯树脂，数均分子量为850~1050；所述的B组分由以下重量份数的原料组成：脂肪族二异氰酸酯15.5~31份，高性能软段二醇树脂61.5~76份，六亚甲基二异氰酸酯三聚体5~10份。所制得的胶水材料耐老化性能好，不含变色基团，用其制备的塑胶跑道在阳光照射下具有非常好的耐黄变性和耐候性，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于聚脲材料技术领域，具体涉及零黄变胶水材料及其制备方法和应用。
背景技术
透气性塑胶跑道是一种广泛应用于体育场馆、学校等场所的地面材料，主要由胶水和橡胶颗粒制备而成，它需要具备良好的弹性、耐久性和美观性，以保证运动舒适度和使用寿命。然而，现有的跑道胶水存在耐黄变性能差，户外阳光照射后性能下降等问题，导致橡胶颗粒胶粘不牢，出现局部破损，在阳光照射下极易出现黄变和掉颗粒现象，不仅影响了跑道的外观，也对其使用寿命造成了严重影响。
常用的塑胶跑道胶水主要有芳香族异氰酸酯单组分胶水和脂肪族异氰酸酯单组分胶水。然而，芳香族异氰酸酯单组分胶水的耐黄变性能较差，无法满足户外阳光照射下的使用需求。而脂肪族异氰酸酯单组分胶水的固化速度较慢，粘度大，使用时需添加有机溶剂，不符合环保要求，也不利于施工操作。
中国专利CN114479747A，公开了一种用于跑道的耐黄变型聚氨酯胶水及其制备方法与应用，通过在聚氨酯胶水合成之前将金红石型纳米钛白粉预先分散至原料体系，并升温真空脱水处理，制备得到耐黄变型聚氨酯胶水，该耐黄变型聚氨酯胶水成本低，所得耐黄变型聚氨酯胶水用于透气弹性层可使透气跑道在太阳光照射下具有相对较持久的耐黄变性，耐黄变时间更长，同时不影响跑道的力学性能。但其配方组分中使用了芳香族二异氰酸酯，无法从根本上解决材料耐黄变的问题，在投入使用一段时间之后，难以避免出现黄变和跑道老化破损。
中国专利CN110317528B，公开了一种美缝剂，将脂肪族异氰酸酯固化剂及聚天门冬氨酸酯树脂反应以获得双组份聚脲美缝剂材料，聚天门冬氨酸酯树脂耐黄变色性好，其与脂肪族异氰酸酯反应可形成聚脲聚合物，而脲键本身具有很高的强度和韧性以及较好的耐UV老化、黄变性能，得到的美缝剂具有良好的耐候性、耐老化、耐黄变性。但是美缝剂领域所用的聚天门冬氨酸酯树脂分子量低，活泼性高，由此固化之后才能保证其硬度。由于其固化速度太快，不利于施工，并不适合应用在透气性塑胶跑道领域。
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零黄变胶水材料，该材料耐老化性能好，不含变色基团，用其制备的塑胶跑道在阳光照射下具有非常好的耐黄变性和耐候性，具有广阔的市场前景；
本发明的另一个目的在于提供一种零黄变胶水材料的制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案如下：
所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:（1~3）反应制备而成；
其中，所述的A组分为聚天门冬氨酸酯树脂，数均分子量为850~1050，粘度为400~600cps；
所述的B组分由以下重量份数的原料组成：脂肪族二异氰酸酯15.5~31份，高性能软段二醇树脂61.5~76份，六亚甲基二异氰酸酯三聚体5~10份。
所述的A组分中，聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法为：采用相对分子质量为500~700的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到，伯胺与马来酸酐的摩尔比为1:2，由于其分子量比常规的聚天门冬氨酸酯树脂大，使得其弹性与柔韧性都得到提升，符合胶水高弹性、高性能的标准要求，适用于抗黄变胶水领域。
所述的B组分中，脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种以上。
所述的B组分中，高性能软段二醇树脂为聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇或聚己内酯二元醇中的一种以上，数均分子量为1000~2000。
所述的B组分中，六亚甲基二异氰酸酯三聚体为HT-100、HT-300、HT-600或N3300中的一种以上，其中HT-100、HT-300和HT-600购自万华化学集团股份有限公司，N3300购自拜耳（中国）有限公司。
所述的零黄变胶水材料的制备方法，步骤如下：
（1）B组分制备：将高性能软段二醇树脂加入反应器中，真空脱水2h后，在35~45℃条件下加入脂肪族二异氰酸酯，升温反应6h，温度为95~110℃，然后降温加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体，过滤灌装，即得B组分；
（2）将A组分和B组分按质量比1:（1~3）混合均匀，即得零黄变胶水材料。
所述的零黄变胶水材料的应用，用于制备透气性塑胶跑道。
所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:（5~7）的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明所述的零黄变胶水材料，通过使用高性能软段二醇树脂代替传统的聚醚多元醇，显著提升了胶水材料在户外阳光环境下的耐久性，并且展现出更优异的耐水性；采用低粘度的聚天门冬氨酸酯树脂，有效降低了胶水的粘度，进而优化了施工性能，同时，显著加快了预聚体的反应速度，解决了脂肪族异氰酸酯胶水在应用中存在的固化速度慢、粘度高以及需要添加有机溶剂等问题，这不仅提升了环保性能，符合当前对绿色化学的要求，同时也简化了施工操作，提升了施工效率；通过引入六亚甲基二异氰酸酯三聚体，进一步加快了胶水的固化速度，提升了胶水的固化性能；
（2）本发明所述的零黄变胶水材料的制备方法，工艺简单，操作方便，科学合理，生产高效。
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。
实施例及对比例中用到的部分原料说明如下：
NH1420，数均分子量为560，购自拜耳（中国）有限公司。
实施例1
所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:1反应制备而成；
其中，所述的A组分为数均分子量为950的聚天门冬氨酸酯，其制备方法为：采用相对分子质量为600的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到，伯胺与马来酸酐的摩尔比为1:2；
所述的B组分由以下重量份数的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯27.8份，数均分子量为2000的聚四氢呋喃醚二元醇37.2份，数均分子量为2000的聚己内酯二元醇30份，5份HT-300。
所述的零黄变胶水材料的制备方法，步骤如下：
（1）B组分制备：将数均分子量为2000的聚四氢呋喃醚二元醇和数均分子量为2000的聚己内酯二元醇加入反应器中，真空脱水2h后，在40±5℃条件下加入异佛尔酮二异氰酸酯，升温反应6h，温度为95℃，然后降温加入HT-300，过滤灌装，即得B组分；
（2）将A组分和B组分按质量比1:1混合均匀，即得零黄变胶水材料。
所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:5的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
实施例2
所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:2反应制备而成；
其中，所述的A组分为数均分子量为850的聚天门冬氨酸酯，其制备方法为：采用相对分子质量为500的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到，伯胺与马来酸酐的摩尔比为1:2；
所述的B组分由以下重量份数的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯14.5份，六亚甲基二异氰酸酯1份，数均分子量为2000的聚碳酸酯二元醇74.5份，5份HT-300，5份HT-600。
所述的零黄变胶水材料的制备方法，步骤如下：
（1）B组分制备：将数均分子量为2000的聚碳酸酯二元醇加入反应器中，真空脱水2h后，在40±5℃条件下加入异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，升温反应6h，温度为110℃，然后降温加入HT-300和HT-600，过滤灌装，即得B组分；
（2）将A组分和B组分按质量比1:2混合均匀，即得零黄变胶水材料。
所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:6的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
实施例3
所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:1反应制备而成；
其中，所述的A组分为数均分子量为1050的聚天门冬氨酸酯，其制备方法为：采用相对分子质量为700的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到，伯胺与马来酸酐的摩尔比为1:2；
所述的B组分由以下重量份数的原料组成：异佛尔酮二异氰酸酯2份，4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯29份，数均分子量为2000的聚己内酯二元醇62份，2份N3300，5份HT-100。
所述的零黄变胶水材料的制备方法，步骤如下：
（1）B组分制备：将数均分子量为2000的聚己内酯二元醇加入反应器中，真空脱水2h后，在40±5℃条件下加入异佛尔酮二异氰酸酯2份和4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯29份，升温反应6h，温度为100℃，然后降温加入N3300和HT-100，过滤灌装，即得B组分；
（2）将A组分和B组分按质量比1:1混合均匀，即得零黄变胶水材料。
所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:7的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
实施例4
所述的零黄变胶水材料，由A组分与B组分按质量比1:3反应制备而成；
其中，所述的A组分为数均分子量为1000的聚天门冬氨酸酯，其制备方法为：采用相对分子质量为650的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到，伯胺与马来酸酐的摩尔比为1:2；
所述的B组分由以下重量份数的原料组成：六亚甲基二异氰酸酯15.5份，数均分子量为2000的聚碳酸酯二元醇46份，数均分子量为2000的聚己内酯二元醇30份，8.5份HT-600。
所述的零黄变胶水材料的制备方法，步骤如下：
（1）B组分制备：将数均分子量为2000的聚碳酸酯二元醇和数均分子量为2000的聚己内酯二元醇加入反应器中，真空脱水2h后，在40±5℃条件下六亚甲基二异氰酸酯，升温反应6h，温度为110℃，然后降温加入HT-600，过滤灌装，即得B组分；
（2）将A组分和B组分按质量比1:3混合均匀，即得零黄变胶水材料。
所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:6的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
对比例1
与实施例1的区别在于，将A组分中的聚天门冬氨酸酯替换为数均分子量为560的NH1420，其他同实施例1。
分别对实施例1~4及对比例1制备的胶水材料进行性能测试，测试方法参照GB36246-2018；
测试结果如表1所示：
表1
从表1可以看出，实施例制备的胶水材料符合GB 36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》的标准性能要求，对比例制备的胶水材料拉断伸长率差，操作时间不足。
Claims (6)
1.一种零黄变胶水材料，其特征在于，由A组分与B组分按质量比1:（1~3）反应制备而成；其中，所述的A组分为聚天门冬氨酸酯树脂，数均分子量为850~1050；所述的B组分由以下重量份数的原料组成：脂肪族二异氰酸酯15.5~31份，高性能软段二醇树脂61.5~76份，六亚甲基二异氰酸酯三聚体5~10份；
所述的A组分中，聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法为：采用相对分子质量为500~700的伯胺为起始剂，与马来酸酐反应制备得到；
所述的B组分中，高性能软段二醇树脂为聚碳酸酯二元醇、聚四氢呋喃醚二元醇或聚己内酯二元醇中的一种以上；
所述的零黄变胶水材料的应用，用于制备透气性塑胶跑道。
2.根据权利要求1所述的零黄变胶水材料，其特征在于，所述的B组分中，脂肪族二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的零黄变胶水材料，其特征在于，所述的B组分中，六亚甲基二异氰酸酯三聚体为HT-100、HT-300、HT-600或N3300中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的零黄变胶水材料，其特征在于，所述的塑胶跑道的制备方法为：将质量比为1:（5~7）的零黄变胶水材料与橡胶颗粒混合后固化，即得透气性塑胶跑道。
5.一种权利要求1~4任意一项所述的零黄变胶水材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）B组分制备：将高性能软段二醇树脂加入反应器中，真空脱水后加入脂肪族二异氰酸酯，升温反应，然后降温加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体，即得B组分；（2）将A组分和B组分按质量比1:（1~3）混合均匀，即得零黄变胶水材料。
6.根据权利要求5所述的零黄变胶水材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，升温反应的温度为95~110℃。
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