環保型體育場地多用途組合材料及其製備方法
2023-05-27 08:02:21 1
專利名稱：環保型體育場地多用途組合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料領域，特別涉及一種用於現場製作聚氨酯彈性體的環保坩體 育場地多用途組合材料及其製備方法。
背景技術：
氨酯彈性體被廣泛的用作體育場的田徑跑道和各類球場等比賽場地的面層。現代體 育場的各類比賽運動場地鋪裝的防滑面層材料、複合型各類場地密封材料以及水泥混凝 土基礎的伸縮縫灌封材料均使用聚氨酯類彈性體，聚氯酯類彈性體通常是現常製作，其 原料大都CN1033639A相同或類似的TDI—MOCA體系生產，典型的是先用甲苯二異氰 酸酯TDI和聚醚二元醇製成聚氨酯預聚體，(通稱A組份)再將A組份與擴鏈一交鏈劑 聚醚多元醇X二元氨M0CA(3， 3' —二氯一4， 4， 二氨基二本基甲垸)和填料(通稱B組 份)混合，再在催化劑作用下聚合製成聚氨酯彈性體作成面層膠，然面撒上聚氨酯顆粒或 者是EPDM顆粒做防滑面層。
《化學藥品消防與急救手冊》(化學工業出版社，1966年1版)P262指出甲苯二 異氰酸酯屬化學危險品，其蒸汽與空氣能形成爆炸性混合物，加熱分解放出有毒氣體， 特別是對人的皮膚和眼睛具有強刺激作用和致過敏作用；MOCA為致癌物質，因此國際 田聯倡議不使用這兩種化學物質生產體育場地鋪裝材料。
發明內容
本發明的目的在於克服由於傳統聚氨酯彈性體使用TD1和MOCA所帶來的對人體的傷 害、不安全隱患，以及傳統聚氨酯彈性體使用時容易脫粒、耐磨層不耐磨，密封和灌封 浪費，施工繁瑣，材料消耗大等缺點，提供一種環保型體育場地多用途組合材料及其制 備方法。
本發明包括A組分和B組分，兩組分分別獨立存在； 所述A組分由下列原料按重量百分比製備而成
六亞甲基二異氰酸酯(HDI)34 46%、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54 66%;
所述B組分由下列原料按重量百分比製備而成
丙三醇聚氧丙烯醚 20 25%
丙二醇聚氧丙烯醚 10 15%
4'4-亞甲基雙(3-氯-2， 6-二乙基苯胺)(M-CDEA) 3 8%
三羥甲基丙垸(TMP) 1 5%
蒙脫土 3 8%
環氧樹脂 3 8%
鄰苯二甲酸二辛酯(D0P) 8 13%
二氧化矽粉 2 7%
碳酸輕鈣 25 30%
有機膨潤土 5 10%
顏料 0 3.0%
催化劑 0. 6 3. 0%
上述丙二醇聚氧丙烯醚的分子量為400 2000;丙三醇聚氧丙烯醚的分子量為3000; 蒙脫土是納米級的幹法蒙脫土； 二氧化矽粉是氣相法生產的白碳黑粉；有機膨潤土是鈣 基或者鈉基的無機粉，作為防流變劑；碳酸輕鈣作為無機填料；催化劑是金屬羧酸鹽催 化劑，選自環垸酸鐵、環烷酸鋅、異辛酸鐵或異辛酸鋅；顏料選自氧化鐵紅或檸蒙黃一 酞菁綠混合體。
本發明的製備方法如下
A組分由下列步驟製備而成
將基於丙三醇聚氧丙烯醚加入反應釜中，在80 10(TC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時，冷卻至40 6(TC，加入六亞甲基二異氰酸酯，在70 9(TC下反應4小時左右， 冷卻至室溫即得；
B組分由下列步驟製備而成將蒙脫土、丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚加
入到反應釜中，在90 100'C下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時，再加入4'4-亞甲基雙 (3-氯-2， 6-二乙基苯胺)、三羥甲基丙垸、環氧樹脂、鄰苯二甲酸二辛酯、二氧化矽粉、 催化劑混合均勻，用剪切乳化機進行剪切，最後加入碳酸輕鈣、有機膨潤土和顏料混合用 研磨機進行研磨後即得。 本發明的應用方法是
將A組分與B組分按1: 3的重量比混合、攪拌後，均勻地噴塗或塗刮到場地面層上
待聚合固化即製得聚氨酯彈性體。
本發明所用納米級幹法蒙脫土可從市場購得。幹法蒙脫土的製備方法和溼法蒙脫土 的製備方法有所不同。幹法生產過程無環境汙染，有利於環保；溼法生產過程所排放的 汙水含有毒物質不利於環保。由於幹法蒙脫土生產成本較溼法生產成本低，因此本發明 給降低生產成本提供了可能。
本發明所用納米級幹法蒙脫土用於對丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯醚進行改 性反應，以提高產品性能。上述納米級幹法蒙脫土是一種層狀矽酸鹽，其結構片層約1 納米(lnm)。在其層狀結構中有一鋁氧八面體亞層，它在其中與兩個矽氧四面體的亞層通 過共用氧原子連接，由於中間夾層的鋁氧層的原子被低價離子，如Na'， Ca"等取代，片 層因而有負電荷，容易與烷基季銨鹽或其它有機陽離子進行交換，生成有機化蒙脫土， 因而具有親油性。如此，它可與有機高分子單體混合，也可能單體進入被因垸基季銨鹽 交換而擴大的層間。進行高分子聚合反應後，它不僅有納米尺寸所提供的納米效應(如高 的表面能等)，且聚合物分子存在結構片層中，這樣晶體結構對有機高分子的力學性能就 大有提高。
本發明在改變傳統聚氨酯彈性體育場地用膠的配方時，著重採用幹法納米複合技術， 提高彈性體的力學性能，使用壽命得到了延長，並降低了生產成本。更重要的是克服了 傳統使用TDI和M0CA帶來的對人體的傷害及不安全隱患，還可以克服使用原始的聚氨酯 彈性體材料用作複合型場地中間層的密封、以及水泥混凝土基礎伸縮縫的灌封時，材料 的使用量大，浪費能源材料，且粘結不牢的缺點。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
實施例1:由千法納米環保型聚氨酯彈性體製備的球類場地鋪裝材料
1) A組份製備將基於A組份總重量57X、分子量為3000的丙三醇聚氧丙烯醚為 加入到反應釜中，在85'C土5t:下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時左右，冷卻至5(TC 6(TC， 加入基於A組份總重量43%的HDI在85"C土5'C下反應4小時左右，冷卻至室溫備用。
2) B組份製備將基於B組份總重量4%的納米級幹法蒙脫土、 22%的分子量為3000 的丙三醇聚氧丙烯醚、13%的分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反應釜中攪拌混 合，在85。C土5。C下抽真空脫水脫氣2小時左右，再加入4%的M-CDEA, 0.6X的TMP， 9%的D0P、 5%的環氧樹脂、3%的二氧化矽粉，28%的碳酸輕鈣，6%的有機膨潤土， 2. 4%
的氧化鐵紅(Fe203)、 2%的催化劑異辛酸鋅攪拌混合，然後用乳化剪切機剪切3-5分鐘， 包裝待用。
3)聚氨酯彈性體的製備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比h 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴塗到底膠上聚合固化，即可製備出無顆粒體育場地面 層鋪裝材料用的幹法納米環保型聚氨酯彈性體。
實施例2:由幹法納米環保型聚氨酯彈性體製備的球類場地鋪裝材料
1) A組份製備將基於A組份總重量56X、分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加 入到反應釜中，在85"C土5t:下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時左右，冷卻至50'C 6(TC， 加入基於A組份總重量44%的HDI在85°C 士5'C下反應4小時左右，冷卻至室溫備用；
2) B組份製備將基於B組份總重量3X的蒙脫土、 24%的分子量為3000的丙三醇 聚氧丙烯醚、11%的分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚加入到反應釜中攪拌混合，在 85°C 土5。C下抽真空脫水脫氣插層反應2小時左右，然後再加入M-CDEA 4. 1%，TMP 2. 9%， D0P10%、環氧樹脂3%、 二氧化矽粉4%，碳酸輕鈣26%，有機膨潤土8%，檸蒙黃一酞 菁綠混合體2. 5% (混合重量比1. 5:3. 2)、催化劑異辛酸鐵1. 5%攪拌混合，然後用乳化剪 切機剪切3-5分鐘，包裝待用；
3) 聚氨酯彈性體的製備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比1: 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴塗或者用專用刮板刮到底膠上聚合固化，製備出無顆 粒體育場地面層鋪裝材料以及複合型場地防滲等用的幹法納米環保型聚氨酯彈性體。
實施例3:由幹法納米環保型聚氨酯彈性體製備的球類場地鋪裝材料 1) A組份製備將基於A組份總重量的57%、分子量為3000的丙二醇聚氧丙烯醚 加入到反應釜中，在85'C士5'C下攪拌，抽真空脫水脫氣2小時左右，冷卻至5(TC 6(TC， 加入基於A組份總重量43%的HDI的在85。C士5。C下反應4小時左右，冷卻至室溫備用。 2) B組份製備將基於B組份總重量的6%的蒙脫土、分子量為3000的丙三醇聚 氧丙烯醚20%、分子量為2000的丙二醇聚氧丙烯醚12%加入到反應釜中攪拌混合，在 85'C士5。C下抽真空脫水脫氣插層反應2小時左右，然後再加入M-CDEA 4. 5%，TMP 2. 5%， DOP 12%、環氧樹脂4%、 二氧化矽粉5%，碳酸輕鈣26. 5%，有機膨潤土 6%、催化劑1. 5% 攪拌混合，然後用乳化剪切機剪切3-5分鐘，包裝待用；
3)聚氨酯彈性體的製備按聚氨酯彈性體中A組份與B組份的重量比1: 3將A、 B 組份混合攪拌均勻，用專用工具噴塗或者用專用刮板刮到底膠上聚合固化，製備出無顆 粒體育場地面層鋪裝材料以及複合型場地防滲等用的幹法納米環保型聚氨酯彈性體。
權利要求
1、一種環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於包括A組分和B組分；所述A組分由下列原料按重量百分比製備而成六亞甲基二異氰酸酯34～46％、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54～66％；所述B組分由下列原料按重量百分比製備而成丙三醇聚氧丙烯醚20～25％、丙二醇聚氧丙烯醚10～15％、M-CDEA3～8％、三羥甲基丙烷1～5％、蒙脫土3～8％、環氧樹脂3～8％、鄰苯二甲酸二辛酯8～13％、二氧化矽粉2～7％、碳酸輕鈣25～30％、有機膨潤土5～10％、顏料0～3.0％、催化劑0.6～3.0％。
2、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於丙二醇聚氧丙烯 醚的分子量為400 2000。
3、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於丙三醇聚氧丙烯 醚的分子量為3000。
4、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於蒙脫土是幹法蒙 脫土。
5、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於二氧化矽粉是氣 相法生產的白碳黑粉。
6、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於有機膨潤土是鈣 基或者鈉基的無機粉。
7、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於催化劑是金屬羧 酸鹽催化劑，選自環烷酸鐵、環垸酸鋅、異辛酸鐵或異辛酸鋅。
8、 如權利要求1所述環保型體育場地多用途組合材料，其特徵在於顏料選自氧化鐵 紅或檸蒙黃一酞菁綠混合體。
9、 如權利要求1至8任意一項所述環保型體育場地多用途組合材料的製備方法，其 特徵在於-所述A組分由下列步驟製備而成將丙三醇聚氧丙烯醚加入反應釜中，在80 10CTC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小 時，冷卻至40 60'C，加入六亞甲基二異氰酸酯，在70 90。C下反應4小時左右，冷卻 至室溫備用前述丙三醇聚氧丙烯醚和六亞甲基二異氰酸酯的重量用量分別為54 66% 和34 46%; 所述B組分由下列步驟製備而成將蒙脫土、丙三醇聚氧丙烯醚和丙二醇聚氧丙烯 醚加入到反應釜中，在90 10(TC下攪拌，抽真空脫水脫氣1 2小時，再加入4'4-亞甲 基雙(3-氯-2， 6-二乙基苯胺)、三羥甲基丙烷、環氧樹脂、鄰苯二甲酸二辛酯、二氧化 矽粉、催化劑混合均勻，用剪切乳化機進行剪切，最後加入碳酸輕鈣、有機膨潤土和顏料 混合用研磨機進行研磨後待用；上述各組分的重量用量為蒙脫土 3 8%、丙三醇聚氧丙烯醚20 25%、丙二醇聚氧丙烯醚10 15%、 M-CDEA3 8%、三羥甲基丙烷1 5%、環氧樹3 8%、鄰苯二甲酸二辛酯8 13%、 二氧 化矽粉2 7%、碳酸輕鈣25 30%、有機膨潤土5 10%、顏料0 3. 0%、催化劑0. 6 3. 0% 。
10、權利要求1至8任意一項所述環保型體育場地多用途組合材料的應用方法，其 特徵在於將A組分與B組分按1: 3的重量比混合、攪拌後，均勻地噴塗或塗刮到場地面 層上待聚合固化即製得聚氨酯彈性體。
全文摘要
本發明涉及一種環保型體育場地多用途組合材料及其製備方法。該組合材料包括A組分和B組分，A組分由下列原料按重量百分比製備而成六亞甲基二異氰酸酯34～46％、丙三醇聚氧丙烯醚或者丙二醇聚氧丙烯醚54～66％；B組分由下列原料按重量百分比製備而成丙三醇聚氧丙烯醚20～25％、丙二醇聚氧丙烯醚10～15％、M-CDEA3～8％、三羥甲基丙烷1～5％、蒙脫土3～8％、環氧樹脂3～8％、鄰苯二甲酸二辛酯8～13％、二氧化矽粉2～7％、碳酸輕鈣25～30％、有機膨潤土5～10％、顏料0～3.0％、催化劑0.6～3.0％。本發明克服了傳統使用TDI和MOCA帶來的對人體的傷害及不安全隱患，可延長場地的使用壽命和節約能源材料。
文檔編號C08K13/06GK101358032SQ20081019642
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月8日 優先權日2008年9月8日
發明者波 於, 鄭有志 申請人:南京有志運動場地鋪設有限公司