CN1580163A - 环保型跑道胶及其生产方法和采用该种胶的跑道施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型跑道胶，包括下述原料：聚醚二元醇、聚醚三元醇、TDI和PAPI、填料、pH值调节剂、其它助剂。还公开了这种跑道胶的生产方法，包括聚醚多元醇脱水、预聚合、加入填料及助剂、过滤包装过程；同时也公开了一种环保型跑道胶的施工方法，包括基础清理、底层铺设、面层铺设、撒胶粒、涂面胶、划线。本发明提供的这种环保型跑道胶具有环保无毒，生产、运输、施工方便，物理力学性能好的优点。

Description

环保型跑道胶及其生产方法和采用该种胶的跑道施工方法
技术领域
本发明涉及一种塑胶跑道铺设用的材料，具体来说是一种聚氨酯跑道胶；本发明还涉及了该种聚氨酯跑道胶的生产方法，以及采用该种跑道胶的塑胶跑道的施工方法。
背景技术
公知的塑胶跑道，即聚氨酯跑道的主要成为为聚氨酯胶，采用甲、乙双组分。甲组份为由过量的异氰酸酯和聚醚多元醇聚合成的预聚体，乙组份则由扩链剂(或称为交联剂或固化剂)、填料、助剂构成，其中根据扩链剂的类型有的还需要催化剂。为了改善跑道的物理机械性能，所用的助剂则多为增塑剂、稳定剂、老化剂、光稳定剂、改性剂、湿润剂等中的一种或多种。施工时在现场将甲、乙两种组分混合，通过扩链剂使预聚体交联固化。异氰酸酯都是采用比例为80/20的甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，聚醚都采用聚丙二醇和聚丙三醇，扩链剂广泛使用3，3-二氯-4，4-二苯基甲烷二胺(MOCA)。
现在的塑胶跑道主要存在如下问题：(1)由于原料中含有过量的易挥发的TDI，且施工后固化通常需要2-3天左右，不论是在施工过程中还是施工后都会有较多的游离的TDI挥发释放到环境中。而TDI毒性较大，人们接触或吸入TDI会对造成身体不适甚至中毒，目前塑胶跑道的毒性问题已经引起了有关方面的重视，叫停之声不绝。(2)由于MOCA是扩链剂效果较好的一种，使用较为广泛。MOCA是否致癌这个问题也已经引起了人们注意，从狗的实验中，已显示出它可以引起膀胱癌。因此，目前各国医学界都呼吁禁用这类材料，日本和美国把它列为特殊管理物质，其使用受到严格控制和管理。(3)目前，塑胶跑道在施工过程中都不同程度地使用甲苯、二甲苯等溶剂，也会对环境造成污染。
体育是为了健康，而目前塑胶跑道材料的不环保又存在对人们健康造成伤害的隐患，所以引起社会各界的极大不安。
发明内容
本发明针对现有的聚氨酯塑胶跑道存在的上述问题，其目的在于提供一种环保型的聚氨酯塑胶跑道材料，即环保型跑道胶，这种胶只需一种，不需要甲、乙双组分，TDI含量极低，且施工时以水为扩链剂，具有使用方便、安全环保的优点。
本发明的另一个目的还在于提供一种该环保型跑道胶的生产方法。第三个目的则在于提供使用该环保型跑道胶的跑道施工方法。
本发明提供的环保型跑道胶，包括下述重量份的原料：
聚醚二元醇  400-500；
聚醚三元醇  50-60；
TDI和PAPI(聚甲基聚苯异氰酸酯)  100-150；
填料  100-120；
PH值调节剂  5-10；
其它助剂  适量。
所述的TDI与PAPI的较佳的用量比例为1∶2。
所述的其它助剂可以包括改性剂、增塑剂、光稳定剂、老化剂、软化剂、封闭剂等中的一种或多种。
所述的其它助剂较佳成分及重量份为：
改性剂50-60份、酯类增塑剂100-150份、油类软化剂80-100份、光稳定剂2-3份、老化剂1-2份。
所述的酯类增塑剂优选BINT(苯二甲酸酯)。所述的油类软化剂优选石蜡。
改性剂优选膨润土，可以保证本发明的环保型跑道胶不沉淀，并可吸收施工固化过程中产生的CO2，防止跑道起泡。
本发明还提供了一种上述的环保型跑道胶的生产方法，该方法依次包括如下过程：
(1)将聚醚二元醇和聚醚三元醇加温脱水；
(2)将脱水后的上述聚醚多元醇与TDI、PAPI混合并加热使其聚合为预聚体，反应过程中加入PH值调节剂调节PH值为6.5-7.5；
(3)将填料及助剂与预聚体混合，然后进行抽真空，使混合液中气泡破裂脱除气泡；
(4)将混合好的混合液进行过滤、包装得成品。
所述的加温脱水过程中较佳的温度为110℃-120℃。
所述的步骤(2)中的聚合反应较佳反应温度75℃-80℃。
所述的聚醚二元醇和聚醚三元醇优选聚乙烯醇。
本发明还提供了采用该种环保型跑道胶的塑胶跑道的施工方法，该方法包括如下过程：
(1)基础清理；
(2)底层铺设：将本发明的环保型跑道胶与水搅拌均匀后掺的轮胎胶粒，摊铺于模框内，刮平；待其固化后再在其表面按上述方法铺设第二层、第三层；
(3)面层铺设：将本发明的环保型跑道胶加水再加色浆搅拌后摊铺于底层上；
(4)撒胶粒：在面层上撒EPDM(三元乙丙橡胶)胶粒；
(5)涂面胶：待面层固化后，在其上面滚涂一层面胶，防止胶粒脱落；所用面胶为本发明的环保型跑道胶再加色浆搅拌均匀而成；
(6)划线：待面胶固化后，划线，保养。
上述步骤(2)中水的较佳用量可以为所用的环保型跑道胶的重量的10％-30％，最佳用量为20％。
步骤(3)和/或步骤(5)中水的较佳用量可以为环保型跑道胶用量的10％-30％，最佳用量为20％，均为重量百分含量。
所用色浆由跑道用颜料加酯类增塑剂混合而成。
本发明的基理在于：异氰酸酯与水反应，首先是生成不稳定的氨基甲酸，然后由氨基甲酸分解成二氧化碳及胺。若在过量的异氰酸酯存在下，所生成的胺将与异氰酸酯继续反应，生成取代脲，反应过程表示如下：
由于R-NH2GN R-NCO的反应比水快，故上述反应可写成：
由上述反应式可见，一个水分子可与两个NCO基团反应，即水可看做是一种扩链剂或固化剂，可代替莫卡，使用分子链增长，形成聚合物(聚脲)。
本发明提供的环保型跑道胶，同现有的采用甲、乙两种组分的跑道胶相比，具有如下优点：
(1)以特定比例的聚醚二元醇、聚醚三元醇、TDI和PAPI作为预聚体原料，并且因为采用了毒性低且不易挥发的PAPI，使TDI用量较低，所以胶中TDI含量很低，经检测，游离的TDI含量在0.5％以下；而且本发明的环保型跑道胶属于水溶性，不需要溶剂，不含苯类、氯化烃、重金属等，无毒无害，是符合HBC12-2002“环境产品技术要求”的绿色产品。
(2)这种环保型跑道胶将填料、助剂等与预聚体混合后成为单一组分的原料胶，便于生产、运输和施工，而现有技术中跑道胶要由甲、乙两种组分组成，要分别生产、运输，施工时再混配，所以本发明的环保型跑道胶与现有技术相比生产、运输及施工更加简便。
(3)这种环保型跑道胶以水为扩链剂，由于水相对于MOCA等扩链剂来说，不但无毒，而且水能够与游离的TDI反应使其分解为无毒产物，使产品不会生产任何毒性。
(4)以水为扩链，相对于以MOCA等有机物为扩链的公知的跑道胶来说，因水的价格极低且随处可取，所以不但极大地方便了施工，而且使施工成本及材料成本大大降低。
(5)物理力学性能优于现有的跑道胶。
本发明提供的这种环保型跑道胶生产方法，将科学的原料配方与生产工艺相结合，使聚醚多元醇与TDI和PAPI的聚合反应更加完全，使胶中游离的TDI保持了较低的含量，而且生产过程简单。
利有本发明的环保型跑道胶的跑道的施工方法更加简单、安全，且施工效果好，对施工人员更加安全。
附图说明
图1为本发明的环保型跑道胶生产方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
实施例1
本实施例的环保型跑道胶由下述重量份的原料生产而成：
聚醚二元醇400、聚醚三元醇60、TDI40、PAPI60、填料100及由下述重量份的原料构成的助剂：改性剂60、酯类增塑剂100、油类软化剂100、磷酸PH值调节剂5、紫外线吸收剂(即光稳定剂)2、老化剂1.5。
其生产方法参照图1所示，由下述生产过程构成：
(1)聚醚二元醇和聚醚三元醇加温至110℃脱水；
(5)将脱水后的上述聚醚多元醇与TDI和PAPI按上述比例混合并加热至80℃使其聚合为预聚体，控制聚合时间为2小时，聚合过程中加入磷酸PH值调节剂以调节反应的PH值为6.5-7.5，最好为7；
(6)将填料及助剂与预聚体混合，然后进行抽真空至-0.09MPa，使混合液中气泡破裂脱除气泡；
(7)将混合好的混合液进行过滤、包装得成品。
使用本实施例的环保型跑道胶铺设跑道的方法如下：
(1)基础清理：将跑道基础清理干净、平整，并使其保持干燥；
(2)底层的铺设：将本实施例中的环保型跑道胶按其重量加入10％的水搅拌均匀后，掺20％的废轮胎胶粒，摊铺于模框内刮平，待其固化后再按上述方法在上面进行第二层、第三层施工，每层厚度为3mm，整个底层厚9mm；
(3)面层铺设：将环保型跑道胶加入10％的水再加入3％的色浆搅拌均匀后摊铺于底层上，厚度控制在1.5-2.0mm；
(4)撒胶粒：将EPDM按约2.3kg/m2的用量撒在面层上；
(5)涂面胶：待面层固化后，在其上面滚涂一层面胶，防止脱粒脱落，面胶由环保型跑道胶加30％的水和5％的色浆搅拌均匀即可；
(6)划线：待面胶固化后按国际标准划线，保养一星期后可交付使用。
实施例2
本实施例的环保型跑道胶由下述重量份的原料生产而成：
聚醚二元醇500、聚醚三元醇50、TDI50、PAPI100、PH值调节剂10、填料120、以及由下述原料构成的助剂：膨润土改性剂50、酯类增塑剂150、油类软化剂80、光稳定剂3、老化剂1份，以及部分润湿剂。
其生产方法参照图1所示，由下述生产过程构成：
(1)将聚醚二元醇和聚醚三元醇加温至120℃脱水；
(2)脱水后的上述聚醚多元醇与TDI和PAPI按上述原料用量混合并加热至75℃使其聚合为预聚体，控制聚合时间为2小时，并加PH值调节剂调节PH值为中性；
(3)将填料及助剂与预聚体混合，然后进行抽真空至-0.09MPa，使混合液中气泡破裂脱除气泡；
(4)将混合好的混合液进行过滤、包装得成品。
使用本实施例的环保型跑道胶铺设跑道的方法如下：
(1)基础清理：将跑道基础清理干净、平整，并使其保持干燥；
(2)底层的铺设：将本实施例中的环保型跑道胶加按其重量加入30％的水搅拌均匀后，掺50％的废轮胎胶粒，摊铺于模框内刮平，待其固化后再按上述方法在上面进行第二层、第三层施工，每层厚度为3mm，整个底层厚9mm；
(3)面层铺设：将环保型跑道胶加入30％的水再加入3％的色浆搅拌均匀后摊铺于底层上，厚度控制在1.5-2.0mm；
(4)撒胶粒：将EPDM按约2.3kg/m2的用量撒在面层上；
(5)涂面胶：待面层固化后，在上面滚涂一层面胶，防止脱粒脱落，面胶由环保型跑道胶加10％的水和5％的色浆搅拌均匀即可；
(6)划线：待面胶固化后按国际标准划线，保养一星期后可交付使用。
实施例3
本实施例的环保型跑道胶由下述重量份的原料生产而成：
聚醚二元醇450、聚醚三元醇55、TDI45、PAPI90、膨润土改性剂55、BINT(苯二甲酸酯)酯类增塑剂130、石蜡油类软化剂90、PH值调节剂7、光稳定剂2.5、无机填料110份。
其生产方法参照图1所示，由下述生产过程构成：
(1)将聚醚二元醇和聚醚三元醇加温至115℃脱水；
(5)脱水后的上述聚醚多元醇与TDI和PAPI按上述比例混合并加热至80℃使其聚合为预聚体，控制聚合时间为2小时，反应过程中加PH值调节剂调节其PH值；
(6)将填料及助剂与预聚体混合，然后进行抽真空至-0.09MPa，使混合液中气泡破裂脱除气泡；
(7)将混合好的混合液进行过滤、包装得成品。
使用本实施例的环保型跑道胶铺设跑道的方法如下：
(1)基础清理：将跑道基础清理干净、平整，并使其保持干燥；
(2)底层的铺设：将本实施例中的环保型跑道胶加按其重量加入20％的水搅拌均匀后，掺30％的废轮胎胶粒，摊铺于模框内刮平，待其固化后再按上述方法在上面进行第二层、第三层施工，每层厚度为3mm，整个底层厚9mm；
(3)面层铺设：将环保型跑道胶加入20％的水再加入3％的色浆搅拌均匀后摊铺于底层上，厚度控制在1.5-2.0mm；
(4)撒胶粒：将EPDM按约2.3kg/m2的用量撒在面层上；
(5)涂面胶：待面层固化后，在其上面滚涂一层面胶，防止脱粒脱落，面胶由环保型跑道胶加20％的水和5％的色浆搅拌均匀即可。
(6)划线：待面胶固化后按国际标准划线，保养一星期后可交付使用。
将本发明的环保型跑道胶按GB/T19250-2003新国家标准中《聚氨酯防水涂料》的规定进行检测，并将其物理化学性能与公知的双组分跑道胶进行对比，其指标如表1：
             表1：物理力学性能指标(GB/T19250)
    序号 项目 双组分   本发明的环保型跑道胶
    1     拉伸强度Mpa≥     1.9   2.45～4
    2     断裂延伸率％≥     450   450～650
    3     撕裂强度，N/mm≥     12   16
    4     低温变折性，℃≤     -35   -40
    5     固体含量，％≥     92   96
    6     表干时间，h≤     8     4
    7     实干时间，h≥     24     15
8     潮湿基面粘结强度，a)MPA≥ 0.50 0.80
9     人工气候老化b) 拉伸强度保持率，％     80～150 符合
断裂伸长率，％≥     400
低温变折性，℃≤ -30
由上表可以看出，本发明的环保型跑道胶的各项物理力学性能均优于现有的双组分跑道胶，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1、一种环保型跑道胶，包括下述重量份的原料：
聚醚二元醇  400-500；
聚醚三元醇  50-60；
TDI和PAPI   100-150；
填料        100-120；
PH值调节剂  5-10；
其它助剂    适量。
2、如权利要求1所述的环保型跑道胶，其特征在于：所述的TDI与PAPI的较佳的用量比例为1∶2。
3、如权利要求1所述的环保型跑道胶，其特征在于：所述的其它助剂包括改性剂、增塑剂、光稳定剂、老化剂、软化剂、封闭剂中的一种或多种。
4、如权利要求1所述的环保型跑道胶，其特征在于：所述的其它助剂较佳成分及重量份为改性剂50-60份、酯类增塑剂100-150份、油类软化剂80-100份、光稳定剂2--3份、老化剂1-2份。
5、如权利要求3或4所述的环保型跑道胶，其特征在于：所述的改性剂为选膨润土。
6、一种根据权利要求1中所述的环保型跑道胶的生产方法，该方法依次包括如下过程：
(1)将聚醚二元醇和聚醚三元醇加温脱水；
(2)将脱水后的上述聚醚多元醇与TDI、PAPI混合并加热使其聚合为预聚体，反应过程中加入PH值调节剂调节PH值为6.5-7.5；
(3)将填料及助剂与预聚体混合，然后进行抽真空，使混合液中气泡破裂脱除气泡；
(4)将混合好的混合液进行过滤、包装得成品。
7、如权利要求6所述的生产方法，其特征在于：所述的步骤(1)中加温脱水过程中较佳的温度为110℃-120℃，所述的步骤(2)中的聚合反应较佳反应温度75℃-80℃。
8、一种采用权利要求1所述的环保型跑道胶的塑胶跑道的施工方法，该方法包括如下过程：
(1)基础清理；
(2)底层铺设：将本发明的环保型跑道胶与水搅拌均匀后掺的轮胎胶粒，摊铺于模框内，刮平；待其固化后再在其表面按上述方法铺设第二层、第三层；
(3)面层铺设：将本发明的环保型跑道胶加水再加色浆搅拌后摊铺于底层上；
(4)撒胶粒：在面层上撒EPDM胶粒；
(5)涂面胶：待面层固化后，在其上面滚涂一层面胶，防止胶粒脱落；所用面胶为本发明的环保型跑道胶再加色浆搅拌均匀而成；
(6)划线：待面胶固化后，划线，保养。
9、如权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述的步骤(2)和/或(3)、(5)中的水的用量为所用的环保型跑道胶重量的10％-30％，最佳用量为20％。
10、如权利要求8或9所述的施工方法，其特征在于：所述色浆由跑道用颜料加酯类增塑剂混合成。
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