CN1450121A - 用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料及其制备方法，将聚醚二元醇抽真空脱水、脱气后，加入二异氰酸酯并抽真空脱气，制成聚氨酯弹性体的A组份；通过聚醚三元醇抽真空脱水后加入晶须材料、3，3’－二氯－4，4’二氨基二苯基甲烷、增塑剂、无机填料、铁红或柠檬黄－酞菁绿混合体和金属羧酸盐催化剂，搅拌混合并抽真空脱湿气可制得聚氨酯弹性体B组份，将聚氨酯弹性体的A组分与B组分按1∶3－1∶5质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的0－50％的黑橡胶粒，聚合固化，便可得到一种具有优良的力学性能、抗老化性能和抗菌性能的聚氨酯地面铺装材料。
Description
所属技术领域
本发明涉及高分子复合材料，尤其是一种用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料及其制备方法。
背景技术
现有的聚氨酯弹性体通常是由聚氨酯预聚体(通称A组份)和固化剂(通称B组份)混合，再用催化剂作用聚合制成。目前，国内也有利用纳米材料制备聚氨酯弹性材料，如CN1352213A中国发明专利说明书，公开了一种用纳米材料制备的由聚氨酯/纳米蒙脱土制备的体育运动场地铺装材料及其制备方法，但由于纳米尺度的层状蒙脱土极容易因范德瓦力而团聚，大大降低纳米蒙脱土在聚氨酯中的分散性，从而影响聚氨酯铺装材料力学性能。
发明内容
本发明克服上述现有利用纳米材料制备的聚氨酯铺装材料的不足，提供一种利用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料及其制备方法，通过晶须材料与聚醚多元醇复合，使晶须材料均匀的分散在聚醚多元醇结构中，进而作为聚氨酯的其中一个反应性的组分参与化学反应，从而得到一种具有优良的力学性能、抗老化性能和抗菌性能的聚氨酯地面铺装材料。
本发明的技术内容：一种利用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，由聚氨酯弹性体A组份、B组份和黑橡胶粒组成，A组份和B组份的重量比为1∶3-1∶5，其中A组份的组成及重量百分比为：
二异氰酸酯 30-50％
聚醚二元醇 50-70％B组份的组成及重量百分比为：
聚醚三元醇 15-40％
增塑剂 10-40％
3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷 1-8.0％
二氧化硅粉 1-5.0％
无机填料 10-40％
铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体 1.5-4.0％
晶须材料 0.5-10.0％
金属羧酸盐催化剂 0.1-3％
所述聚醚二元醇可是丙二醇聚氧丙烯醚、聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇或聚丁二烯二醇。所述的增塑剂可是邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二丁酯、氯化石腊油或它们之间的任意混合物。所述的聚醚三元醇可以是丙三醇聚氧丙烯醚或聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇。所述的晶须材料可以是六钛酸钾晶须、碳化硅晶须、氧化锌晶须或硫酸钙晶须。所述的金属羟酸盐催化剂可以是异辛酸锌、异辛酸铁或异辛酸铅。所述的无机填料包括滑石粉、高岭土、改性膨润土或它们之间的任意混合物；氯化石腊油、蓖麻油和滑石粉是工业级的；二氧化硅粉是气相白碳黑；铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体是单一或它们之间的混合体。
用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料的制备方法，以重量百分比计为：
1)A组份制备：将基于A组份总量的聚醚二元醇50-70％加入到反应釜中，在80-100℃下搅拌，抽真空脱水脱气1-3小时，冷却至40-60℃，加入二异氰酸酯50-30％，在70-90℃下反应2-3小时后抽真空脱气，冷却至室温备用。
2) B组份制备：将基于B组份总量的聚醚三元醇15-40％、在95-105℃下抽真空脱水1-3小时，加入被偶联剂处理后的晶须材料0.5-10％，然后在搅拌状态下，超声波处理几十分钟加入3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷1-8.0％、增塑剂10-40％、无机填料10-40％、铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体1.5-4.0％和金属羧酸盐催化剂0.1-3％，搅拌混合，升温至80-95℃抽真空，脱湿气1-2小时，冷却至室温备用。
3)聚氨酯地面铺装材料的制备：将聚氨酯地面铺装材料中A组分与B组分按1∶3-1∶5质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的0-50％的黑橡胶粒，聚合固化，制备出聚氨酯地面铺装材料。
本发明的技术效果：晶须是一种纤维状单晶材料，具有一定的横截面形状，规则的外形、理想的部晶体结构，其长径比高达5-1000。由于内在的完整性，高度有序的原子排列，使其力学性能接近晶体的理论极限，即原子间价键的结合强度，故晶须材料的强度极高；同时晶须可避免类似于纳米尺度材料的团聚现象，分散性好。晶须材料由于其微细的直径、较短的长度、极高的强度，成为一种新型补强增韧剂，能提高聚氨酯复合材料的抗压、抗拉、粘结和抗磨能力，晶须材料还具有优良的半导体导电性能，可使聚合物具有优良的抗静电性能及微波吸收性能；且晶须材料比重大，具有减振阻尼及声吸收特性；可提高聚氨酯复合材料摩擦系数的稳定性及耐磨性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述：
实施例1：
1)A组份制备：将基于A组份总量的分子量为2000的聚醚二元醇70％加入到反应釜中，在80-100℃下搅拌，抽真空脱水脱气1-3小时，冷却至40-60℃，加入二异氰酸酯30％，在70-90℃下反应2-3小时后抽真空脱气，冷却至室温备用。
2)B组份制备：将基于B组份总量的分子量为3000聚醚三元醇40％、在95-105℃下抽真空脱水1-3小时，加入被偶联剂处理后的氧化锌晶须材料3％，搅拌状态超声波处理30分钟后，加入3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷4.0％、邻苯二甲酸二辛酯25％、滑石粉20％、二氧化硅粉3％、铁红4.0％和环烷酸铅1％，搅拌混合，升温至80-95℃抽真空，脱湿气1-2小时，冷却至室温备用。
3)聚氨酯塑胶跑道的制备：将聚氨酯聚氨酯弹性体中A组分与B组分按1∶4质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的25％的黑橡胶粒，聚合固化，制备出体育场地用聚氨酯地面铺装材料。
实施例2：
1) A组份制备：将基于A组份总量的分子量为2000的聚醚二元醇40％和分子量为1000的聚醚二元醇32％加入到反应釜中，在80-100℃下搅拌，抽真空脱水脱气1-3小时，冷却至40-60℃，加入二异氰酸酯28％，在70-90℃下反应2-3小时后抽真空脱气，冷却至室温备用。
2)B组份制备：将基于B组份总量的分子量为3000聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇34％、在95-105℃下抽真空脱水1-3小时，加入被偶联剂处理后的六钛酸钾晶须材料5％，搅拌状态用超声波处理40分钟后，加入3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷2.5％、邻苯二甲酸二辛酯18％、高岭土35％、二氧化硅粉1％、柠檬黄-酞菁绿4.0％和异辛酸铅0.5％，搅拌混合，升温至80-95℃抽真空，脱湿气1-2小时，冷却至室温备用。
3)聚氨酯塑胶跑道的制备：将聚氨酯聚氨酯弹性体中A组分与B组分按1∶4质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的25％的黑橡胶粒，聚合固化，制备出体育场地用聚氨酯地面铺装材料。
实施例3：
1)A组份制备：将基于A组份总量的分子量为2000的聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇34％和分子量为1000的聚醚二元醇36％加入到反应釜中，在80-100℃下搅拌，抽真空脱水脱气1-3小时，冷却至40-60℃，加入二异氰酸酯30％，在70-90℃下反应2-3小时后抽真空脱气，冷却至室温备用。
2)B组份制备：将基于B组份总量的分子量为3000聚醚三元醇32％、在95-105℃下抽真空脱水1-3小时，加入被偶联剂处理后的硫酸钙晶须材料5％，搅拌状态下超声波处理40分钟后，加入3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷3.0％、氯化石腊油26％、滑石粉26％、二氧化硅粉3％、铁红4.0％和环烷酸铅1％，搅拌混合，升温至80-95℃抽真空，脱湿气1-2小时，冷却至室温备用。
3)聚氨酯塑胶跑道的制备：将聚氨酯聚氨酯弹性体中A组分与B组分按1∶4质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的25％的黑橡胶粒，聚合固化，制备出体育场地用聚氨酯地面铺装材料。
实施例测试结果与国家标准对比
| 项目 | GB/T14833-93 | 无晶须 | 实例1 | 实例2 | 实例3 |
| 硬度(邵A)，度 | 45-60 | 48 | 54 | 56 | 58 |
| 拉伸强度，Mpa≥ | 0.7 | 0.9 | 2.0 | 2.3 | 2.9 |
| 扯断伸长率，％≥ | 90 | 105 | 215 | 270 | 320 |
| 压缩复原率，％≥ | 95 | 95 | 98 | 98 | 98 |
| 回弹值，％≥ | 20 | 26 | 30 | 32 | 32 |
| 阻燃性，级 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Claims (8)
1.一种用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于由聚氨酯弹性体A组份、B组份和黑橡胶粒组成，A组份和B组份的重量比为1∶3-1∶5，其中
A组份的组成及重量百分比为：
二异氰酸酯 30-50％
聚醚二元醇 50-70％
B组份的组成及重量百分比为：
聚醚三元醇 15-40％
增塑剂 10-40％
3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷 1-8.0％
二氧化硅粉 1-5.0％
无机填料 10-40％
铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体 1.5-4.0％
晶须材料 0.5-10.0％
金属羧酸盐催化剂 0.1-3％
2.如权利要求1所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于所述聚醚二元醇选自丙二醇聚氧丙烯醚、聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇或聚丁二烯二醇。
3.如权利要求1所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、二苯甲酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸二丁酯、氯化石腊油或它们之间的任意混合物。
4.如权利要求1所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于所述的聚醚三元醇选自丙三醇聚氧丙烯醚或聚氧丙烯-精制蓖麻油多元醇。
5.如权利要求1所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于所述的晶须材料选自六钛酸钾晶须、碳化硅晶须、氧化锌晶须和硫酸钙晶须。
6.如权利要求1所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料，其特征在于所述的金属羟酸盐催化剂选自异辛酸锌、异辛酸铁或异辛酸铅。
7.如权利要求1-6任一所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料的制备方法，其特征在于，以重量百分比计为：
1) A组份制备：将基于A组份总量的聚醚二元醇50-70％加入到反应釜中，在80-100℃下搅拌，抽真空脱水脱气1-3小时，冷却至40-60℃，加入二异氰酸酯30-50％，在70-90℃下反应2-3小时后抽真空脱气，冷却至室温备用；
2)B组份制备：将基于B组份总量的聚醚三元醇15-40％、在95-105℃下抽真空脱水1-3小时，加入被偶联剂处理后的晶须材料0.5-10％，然后在搅拌状态下，超声波处理几十分钟加入3，3’-二氯-4，4’二氨基二苯基甲烷1-8.0％、增塑剂10-40％、无机填料10-40％、铁红或柠檬黄-酞菁绿混合体1.5-4.0％和金属羧酸盐催化剂0.1-3％，搅拌混合，升温至80-95℃抽真空，脱湿气1-2小时，冷却至室温备用；
3)聚氨酯地面铺装材料的制备：将聚氨酯地面铺装材料中A组分与B组分按1∶3-5质量比混合均匀，然后加入量为A和B组分总重量总和的0-50％的黑橡胶粒，聚合固化，制备出聚氨酯地面铺装材料。
8.如权利要求7所述的用晶须材料改性的聚氨酯地面铺装材料的制备方法，其特征在于所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸脂偶联剂。
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