一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层及其施工工艺的制作方法

文档序号:18171439发布日期:2019-07-13 09:52阅读:311来源:国知局
一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层及其施工工艺的制作方法
本发明涉及运动材料领域,特别涉及一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层及其施工工艺。
背景技术
:合成材料运动场地面层必须满足国际田径协会联合会以及国家标准规定的相关物理机械性能及耐久性性能的要求。一直以来现浇型工艺由全塑型、混合型制得的面层材料,其冲击吸收性能都较难达标(透气型、复合型除外)。预制型工艺采用特殊的结构形式,即在橡胶卷材的底部做成凹凸不平的规则孔洞。这种结构可以在面层受到外来冲击力时可以很好的释放,缓冲外来的冲击力,从而使面层冲击吸收的性能可以满足相关标准的指标要求。专利申请公布号cn205171316的发明专利公开了一种水性聚氨酯合成材料塑胶跑道,包括包括黑胶粒弹性层,所述弹性层上涂有面层,所述黑胶粒弹性层下还有底层。采用该技术方案,不仅根本性改善环保性能,而且相比于传统的溶剂型tdi或mdi聚氨酯塑胶跑道,具有更佳的力学性能,综合性能优越,是理想的环保产品。但是上述技术方案中提供的一种水性聚氨酯合成材料塑胶跑道在实际运用时,仍旧存在较多缺点,如冲击吸收性能有待提高,防水效果不佳,另外etpu颗粒成本很高,颗粒比重很小,施工难度很大。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层及其施工工艺,通过分别制备a组份和b组份,并将制备的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料混合搅拌,通过加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂得到水性聚氨酯发泡体,并在搅拌过程中充入惰性气体,提高弹性层发泡的倍率,快速形成均匀分散的微孔结构,实现缓冲冲击力的效果,有利于提高面层结构的冲击吸收性和整体性能,质量稳定,施工方便,以解决上述
背景技术
中提出的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层,包括弹性层,所述弹性层由a组份和b组份反应制得,其中a组份所使用的主料按重量计包括:聚醚多元醇10-20份、稀释剂10-20份和hdi三聚体60-70份,所述b组份所使用的主料按重量计包括:聚碳酸酯二醇(pcdl)20-30份、扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)5-10份、mdi20-30份、三乙胺(tea)2-10份、去离子水10-30份、颜料5-10份、填料20-25份和助剂0.1-0.2份,所述弹性层制备中所使用的辅料按重量百分比计包括起泡剂0.1份-0.3份、稳泡剂0.2份-0.4份、增稠剂0.1份-0.25份。优选的,所述弹性层底部设有底涂层,所述底涂层具体为为环氧胶粘剂,所述环氧胶粘剂内均匀混合有填料。优选的,所述弹性层顶部设有喷面层,所述喷面层具体为面胶,所述面胶内部均匀混合有epdm颗粒。优选的,所述弹性层两侧均设有隔离层,所述隔离层具体为911聚氨酯防水涂料。优选的,所述稀释剂具体为丙二醇甲醚醋酸酯(pma),所述填料选用木粉、碳纤维和橡胶颗粒的一种或多种,所述助剂包括增塑剂、增韧剂和抗氧剂。一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层的施工工艺,具体操作步骤为:步骤一:铺设底涂层:取木粉、碳纤维和橡胶颗粒和环氧胶粘剂加入搅拌机内混合搅拌均匀,将混合涂料均匀喷涂在水泥基层上,并抹平表面,静置等待固化,固化后在底涂层表面喷涂911聚氨酯防水涂料;步骤二:制备a组份:按比例取聚醚多元醇和稀释剂加入装有温度计、搅拌和真空系统的反应釜中,搅拌并升温至100-115℃,待原料脱水后加入hdi三聚体,并升温至50-60℃保温反应,反应时间设置为2-3小时,反应制得聚氨酯胶水,将聚氨酯胶水降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用;步骤三:制备b组份:按比例取聚碳酸酯二醇(pcdl)和扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)加入脱水釜搅拌升温至100-110℃,脱水处理后转入反应釜并降温至50-60℃,加入mdi,缓慢升温至70-80℃并保温反应3小时,然后降温至40-50℃,加入三乙胺进行中和反应30-40分钟,接着降温至30-40℃,放入分散缸中并加入去离子水进行分散乳化,再加入颜料、填料和助剂,分散1小时后过滤,得到聚氨酯浆料;步骤四:a组份和b组份混合发泡:将步骤二和步骤三得到的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料加入搅拌釜,并加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂混合搅拌,搅拌过程中充入惰性气体,搅拌时间设置为30-60分钟,得到水性聚氨酯发泡体;步骤五:铺设弹性层:在将步骤四得到的水性聚氨酯发泡体平涂在底涂层顶部并抹平,在水性聚氨酯发泡体固化后在弹性层表面喷涂911聚氨酯防水涂料;步骤六:铺设喷面层:将跑道专用面胶与epdm颗粒均匀搅拌,并添加粘结剂混合均匀,平涂在弹性层顶部并保持厚度均匀,待面胶固化后,清扫喷面层表面,去除杂质;步骤七:检验验收:对跑道进行质量检测,测试跑道的质量水平和安全指标。优选的,所述步骤一中,所述环氧胶粘剂与填料的体积比设置为10:1;优选的,所述步骤六中,所述面胶与epdm颗粒的体积比设置为5:1;优选的,所述底涂层厚度设置为3-5mm,所述弹性层厚度设置为10-15mm,所述喷面层厚度设置为2-4mm。本发明的技术效果和优点:1、通过分别制备a组份和b组份,并将制备的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料混合搅拌,通过加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂得到水性聚氨酯发泡体,并在搅拌过程中充入惰性气体,提高弹性层发泡的倍率,快速形成均匀分散的微孔结构,实现缓冲冲击力的效果,有利于提高面层结构的冲击吸收性和整体性能,质量稳定,施工方便;2、通过在底涂层顶部和弹性层顶部涂覆隔离层,环氧胶粘剂能够有效防水,保持弹性层内部网孔结构干燥,保证跑道面层的抗冲击效果,提高跑道面层的抗氧化能力,延长跑道的使用寿命,减少维修费用;3、通过将etpu颗粒与面胶混合喷涂在跑道表面,能够提高跑道的防滑度,减少etpu颗粒的使用,在弹性层和底涂层内加入填料和助剂,提高跑道性能的同时,材料均为廉价工业废料,能够降低生产成本。附图说明图1为本发明的一种跑道面层一个实施例的剖面结构示意图。附图标记为:1弹性层、2底涂层、3喷面层、4隔离层。具体实施方式下面将结合本发明中的实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。实施例1:根据图1所示的一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层,包括弹性层1,所述弹性层1由a组份和b组份反应制得,其中a组份所使用的主料按重量计包括:聚醚多元醇10份、稀释剂10份和hdi三聚体60份,所述b组份所使用的主料按重量计包括:聚碳酸酯二醇(pcdl)20份、扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)5份、mdi20份、三乙胺(tea)2份、去离子水10份、颜料5份、填料20份和助剂0.1份,所述弹性层1制备中所使用的辅料按重量百分比计包括起泡剂0.1份、稳泡剂0.2份、增稠剂0.1份;所述弹性层1底部设有底涂层2,所述底涂层2具体为为环氧胶粘剂,所述环氧胶粘剂内均匀混合有填料;所述弹性层1顶部设有喷面层3,所述喷面层3具体为面胶,所述面胶内部均匀混合有epdm颗粒;所述弹性层1两侧均设有隔离层4,所述隔离层4具体为911聚氨酯防水涂料。一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层的施工工艺,具体操作步骤为:步骤一:铺设底涂层2:取木粉、碳纤维和橡胶颗粒和环氧胶粘剂加入搅拌机内混合搅拌均匀,将混合涂料均匀喷涂在水泥基层上,并抹平表面,静置等待固化,固化后在底涂层2表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述环氧胶粘剂与填料的体积比设置为10:1,底涂层2厚度设置为3;步骤二:制备a组份:按比例取聚醚多元醇和稀释剂加入装有温度计、搅拌和真空系统的反应釜中,搅拌并升温至100℃,待原料脱水后加入hdi三聚体,并升温至50℃保温反应,反应时间设置为2小时,反应制得聚氨酯胶水,将聚氨酯胶水降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用;步骤三:制备b组份:按比例取聚碳酸酯二醇(pcdl)和扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)加入脱水釜搅拌升温至100℃,脱水处理后转入反应釜并降温至50℃,加入mdi,缓慢升温至70℃并保温反应3小时,然后降温至40℃,加入三乙胺进行中和反应30分钟,接着降温至30℃,放入分散缸中并加入去离子水进行分散乳化,再加入颜料、填料和助剂,分散1小时后过滤,得到聚氨酯浆料;步骤四:a组份和b组份混合发泡:将步骤二和步骤三得到的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料加入搅拌釜,并加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂混合搅拌,搅拌过程中充入惰性气体,搅拌时间设置为30分钟,得到水性聚氨酯发泡体;步骤五:铺设弹性层1:在将步骤四得到的水性聚氨酯发泡体平涂在底涂层2顶部并抹平,在水性聚氨酯发泡体固化后在弹性层1表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述弹性层1厚度设置为10mm;步骤六:铺设喷面层3:将跑道专用面胶与epdm颗粒均匀搅拌,所述面胶与epdm颗粒的体积比设置为5:1,并添加粘结剂混合均匀,平涂在弹性层1顶部并保持厚度均匀,所述喷面层3厚度设置为2mm,待面胶固化后,清扫喷面层3表面,去除杂质;步骤七:检验验收:对跑道进行质量检测,测试跑道的质量水平和安全指标。本实施例中制备的跑道面层厚度一般,成本较低,检测结果显示本实施例制备的跑道阻燃等级为i级,另外抗拉强度为0.56mpa、拉断伸长率为47、冲击吸收率为38%、垂直变形为1.5mm、防滑度为60%,均达到安全生产性能指标的标准,但是其防水能力一般,容易受到侵蚀。实施例2:根据图1所示的一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层,包括弹性层1,所述弹性层1由a组份和b组份反应制得,其中a组份所使用的主料按重量计包括:聚醚多元醇15份、稀释剂15份和hdi三聚体65份,所述b组份所使用的主料按重量计包括:聚碳酸酯二醇(pcdl)25份、扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)7.5份、mdi25份、三乙胺(tea)6份、去离子水15份、颜料7.5份、填料20.25份和助剂0.15份,所述弹性层1制备中所使用的辅料按重量百分比计包括起泡剂0.2份、稳泡剂0.3份、增稠剂1.75份;所述弹性层1底部设有底涂层2,所述底涂层2具体为为环氧胶粘剂,所述环氧胶粘剂内均匀混合有填料;所述弹性层1顶部设有喷面层3,所述喷面层3具体为面胶,所述面胶内部均匀混合有epdm颗粒;所述弹性层1两侧均设有隔离层4,所述隔离层4具体为911聚氨酯防水涂料。一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层的施工工艺,具体操作步骤为:步骤一:铺设底涂层2:取木粉、碳纤维和橡胶颗粒和环氧胶粘剂加入搅拌机内混合搅拌均匀,将混合涂料均匀喷涂在水泥基层上,并抹平表面,静置等待固化,固化后在底涂层2表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述环氧胶粘剂与填料的体积比设置为10:1,底涂层2厚度设置为4mm;步骤二:制备a组份:按比例取聚醚多元醇和稀释剂加入装有温度计、搅拌和真空系统的反应釜中,搅拌并升温至107.5℃,待原料脱水后加入hdi三聚体,并升温至55℃保温反应,反应时间设置为0.25小时,反应制得聚氨酯胶水,将聚氨酯胶水降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用;步骤三:制备b组份:按比例取聚碳酸酯二醇(pcdl)和扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)加入脱水釜搅拌升温至105℃,脱水处理后转入反应釜并降温至55℃,加入mdi,缓慢升温至75℃并保温反应3小时,然后降温至45℃,加入三乙胺进行中和反应35分钟,接着降温至35℃,放入分散缸中并加入去离子水进行分散乳化,再加入颜料、填料和助剂,分散1小时后过滤,得到聚氨酯浆料;步骤四:a组份和b组份混合发泡:将步骤二和步骤三得到的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料加入搅拌釜,并加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂混合搅拌,搅拌过程中充入惰性气体,搅拌时间设置为45分钟,得到水性聚氨酯发泡体;步骤五:铺设弹性层1:在将步骤四得到的水性聚氨酯发泡体平涂在底涂层2顶部并抹平,在水性聚氨酯发泡体固化后在弹性层1表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述弹性层1厚度设置为13mm;步骤六:铺设喷面层3:将跑道专用面胶与epdm颗粒均匀搅拌,所述面胶与epdm颗粒的体积比设置为5:1,并添加粘结剂混合均匀,平涂在弹性层1顶部并保持厚度均匀,所述喷面层3厚度设置为34mm,待面胶固化后,清扫喷面层3表面,去除杂质;步骤七:检验验收:对跑道进行质量检测,测试跑道的质量水平和安全指标。对比实施例1,本实施例中制备的跑道面层厚度良好,成本较低,防水能力良好,检测结果显示本实施例制备的跑道阻燃等级为i级,另外抗拉强度为0.6mpa、拉断伸长率为80、冲击吸收率为48%、垂直变形为1.8mm、防滑度为65%,均达到安全生产性能指标的标准,且较之实施例1所得跑道,性能指标更佳。实施例3:根据图1所示的一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层,包括弹性层1,所述弹性层1由a组份和b组份反应制得,其中a组份所使用的主料按重量计包括:聚醚多元醇20份、稀释剂20份和hdi三聚体70份,所述b组份所使用的主料按重量计包括:聚碳酸酯二醇(pcdl)30份、扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)10份、mdi30份、三乙胺(tea)10份、去离子水30份、颜料10份、填料25份和助剂0.2份,所述弹性层1制备中所使用的辅料按重量百分比计包括起泡剂0.3份、稳泡剂0.4份、增稠剂0.25份;所述弹性层1底部设有底涂层2,所述底涂层2具体为为环氧胶粘剂,所述环氧胶粘剂内均匀混合有填料;所述弹性层1顶部设有喷面层3,所述喷面层3具体为面胶,所述面胶内部均匀混合有epdm颗粒;所述弹性层1两侧均设有隔离层4,所述隔离层4具体为911聚氨酯防水涂料。一种现浇型聚氨酯微发泡跑道面层的施工工艺,具体操作步骤为:步骤一:铺设底涂层2:取木粉、碳纤维和橡胶颗粒和环氧胶粘剂加入搅拌机内混合搅拌均匀,将混合涂料均匀喷涂在水泥基层上,并抹平表面,静置等待固化,固化后在底涂层2表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述环氧胶粘剂与填料的体积比设置为10:1,底涂层2厚度设置为5mm;步骤二:制备a组份:按比例取聚醚多元醇和稀释剂加入装有温度计、搅拌和真空系统的反应釜中,搅拌并升温至115℃,待原料脱水后加入hdi三聚体,并升温至60℃保温反应,反应时间设置为3小时,反应制得聚氨酯胶水,将聚氨酯胶水降温后放入氮气保护的密闭容器中贮存备用;步骤三:制备b组份:按比例取聚碳酸酯二醇(pcdl)和扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)加入脱水釜搅拌升温至110℃,脱水处理后转入反应釜并降温至60℃,加入mdi,缓慢升温至80℃并保温反应3小时,然后降温至50℃,加入三乙胺进行中和反应40分钟,接着降温至40℃,放入分散缸中并加入去离子水进行分散乳化,再加入颜料、填料和助剂,分散1小时后过滤,得到聚氨酯浆料;步骤四:a组份和b组份混合发泡:将步骤二和步骤三得到的聚氨酯胶水和聚氨酯浆料加入搅拌釜,并加入起泡剂、稳泡剂和增稠剂混合搅拌,搅拌过程中充入惰性气体,搅拌时间设置为60分钟,得到水性聚氨酯发泡体;步骤五:铺设弹性层1:在将步骤四得到的水性聚氨酯发泡体平涂在底涂层2顶部并抹平,在水性聚氨酯发泡体固化后在弹性层1表面喷涂911聚氨酯防水涂料,所述弹性层1厚度设置为15mm;步骤六:铺设喷面层3:将跑道专用面胶与epdm颗粒均匀搅拌,所述面胶与epdm颗粒的体积比设置为5:1,并添加粘结剂混合均匀,平涂在弹性层1顶部并保持厚度均匀,所述喷面层3厚度设置为4mm,待面胶固化后,清扫喷面层3表面,去除杂质;步骤七:检验验收:对跑道进行质量检测,测试跑道的质量水平和安全指标。对比实施例1和2,本实施例中制备的跑道面层厚度较厚,防水能力良好,检测结果显示本实施例制备的跑道阻燃等级为i级,另外抗拉强度为0.59mpa、拉断伸长率为70、冲击吸收率为42%、垂直变形为1.8mm、防滑度为68%,均达到安全生产性能指标的标准,所得跑道性能指标优于实施例1,且略差与实施例2,此外,本实施例生产成本较高。根据实施例1-3得出下表:性能指标实施例1实施例2实施例3抗拉强度/mpa≥0.50.560.60.59拉断伸长率/%≥40478070冲击吸收/%35-50384842垂直变形/mm0.6-0.251.51.81.8防滑度/%≥47606568阻燃/级iiii由上表可知,实施例2中原材料比例适中,加工温度适中,加工时间适宜,实施例2的工艺制备的跑道性能最优。最后应说明的几点是:首先,在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变,则相对位置关系可能发生改变;其次:本发明公开实施例附图中,只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计,在不冲突情况下,本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合;最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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