一种环保聚氨酯复合塑胶跑道材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种环保聚氨酯复合塑胶跑道材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑胶跑道始于20世纪60年代美国3M公司用聚氨酯材料铺设的塑胶赛马跑道。塑胶 跑道与煤渣、沙石场地相比，具有弹性好，吸震性能好，耐磨和抗老化等优点，不污染环境， 易于清洁和维护管理。为此，塑胶跑道已被国际公认为最佳比赛跑道。
[0003] 我国2008年奥运会的鸟巢体育场采用的聚氨酯塑胶跑道，聚氨酯跑道具有良好的 弹性、减震、防滑性、耐磨性和易于清洗维护等优点。现在的许多中小学也在运动场地上铺 装聚氨酯塑胶跑道，但是这些聚氨酯跑道仍会对人体健康产生危害。然而，现如今关于"毒 跑道"的新闻屡有报道;此外，随着全民健身的发展，对塑胶跑道的应用需求也越来越多。因 此，对塑胶跑道的性能如环保性、使用安全性、耐磨性、阻燃性、耐老化性等提出了更高的要 求。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环保聚氨酯复合塑 胶跑道材料及其制备方法，解决上述技术问题的至少一种。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案是提供一种环保聚氨酯复合 塑胶跑道材料，按照重量份数包括以下组分:聚醚多元醇42~65份、异氰酸酯18~32份、改性 聚丙烯10~16份、9,10-菲醌7~16份、1，4环己二甲醇5~12份、聚乙烯醇3~8份、聚羟甲基纤维1 ~6份、硅酮粉4~8份、不锈钢纤维2~5份、乙撑双硬脂酸酰胺3~9份、催化剂0.5~3份、填料8~15 份、防老剂〇. 2~1.4份、阻燃剂0.4~1份、颜料0.5~2份； 其中，所述聚醚多元醇的官能度为2~4; 所述异氰酸酯的官能度为2~4; 所述改性聚丙烯的制备方法为:将硅酸钙粉与丝氨酸加入到搅拌罐中，加热至95°C，混 合搅拌，然后加入硅烷偶联剂，继续搅拌45min;待搅拌罐降温至50°C后，加入聚丙烯树脂， 搅拌1小时，即得改性聚丙烯，其中，所述硅酸钙粉、丝氨酸、硅烷偶联剂和聚丙烯树脂的质 量比为 1:0.2:0.5:78。
[0006] 优选地，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚或蓖麻油酸亚锡。
[0007] 优选地，所述填料为质量比为2.4:1.7:1:4的方解石粉、纳米碳酸钙、滑石粉和活 性白土;所述颜料为质量比为2:1:3氧化铁红、炭黑和钛白粉的混合物。
[0008] 优选地，所述防老剂为防老剂4010或防老剂MB;所述阻燃剂为碳酸钙镁石、硼酸 锌、氢氧化铝中的一种或多种。
[0009] 优选地，所述聚醚多元醇为官能度为2,羟值为150~500mgK0H/g。
[0010] 优选地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯或甲苯异氰酸酯。
[0011] 优选地，所述的环保聚氨酯复合塑胶跑道材料，其特征在于，按照重量份数包括以 下组分:聚醚多元醇49份、异氰酸酯23份、改性聚丙烯14份、9，10_菲醌11份、1，4环己二甲醇 7份、聚乙烯醇4份、聚羟甲基纤维2份、硅酮粉6份、不锈钢纤维3份、乙撑双硬脂酸酰胺5份、 催化剂0.8份、填料9份、防老剂0.6份、阻燃剂0.8份、颜料1.2份。
[0012] 本发明采取的另一技术方案是提供一种环保聚氨酯复合塑胶跑道材料的制备方 法，包括以下步骤： 1) 将聚醚多元醇、异氰酸酯、改性聚丙烯在80°C下干燥10小时； 2) 将经干燥后的聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、改性聚丙烯加入到搅拌罐中，升温至 98~110°C，搅拌反应2~5小时； 3) 将填料、9,10-菲醌、1，4环己二甲醇、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮粉加入搅拌罐中，控 制温度为60~90°C，搅拌1~2小时； 4) 待搅拌罐温度降至45°C时，加入余下原料，搅拌50分钟，得到预混料； 5) 将预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得复合塑胶跑道材料，其中挤出温度 为200~250°C，螺杆转速为140~250r/min。
[0013] 优选地，所述步骤2)中升温至106°C，搅拌反应4小时;所述步骤3)中控制温度为65 °C，搅拌1小时。
[0014] 优选地，所述步骤5)中挤出温度为220°C，螺杆转速为170r/min。
[0015] 由于采用了以上技术方案，本发明的有益效果是： 本发明所制备的塑胶跑道材料的不仅绿色环保，同时也显示较佳的拉伸强度、拉断伸 长率、回弹性以及阻燃性。此外，测试结果也显示各实施例所制备的塑胶跑道材料的耐磨性 好，满足实际应用需要。此外，测试结果也显示塑胶跑道材料的组分中的改性聚丙烯、硅酮 粉、9，10_菲醌和不锈钢纤维对提高材料的各项性能指标发挥着较为重要的作用。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。
[0017] 实施例！ 本实施例环保聚氨酯复合塑胶跑道材料按照重量份数包括以下组分:聚醚多元醇42 份、异氰酸酯18份、改性聚丙烯10份、9,10-菲醌7份、1，4环己二甲醇5份、聚乙烯醇3份、聚羟 甲基纤维1份、硅酮粉4份、不锈钢纤维2份、乙撑双硬脂酸酰胺3份、催化剂0.5份、填料8份、 防老剂〇. 2份、阻燃剂0.4份、颜料0.5份； 其中，所述聚醚多元醇的官能度为2,羟值为150~500mgK0H/g; 所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯； 所述改性聚丙烯的制备方法为:将硅酸钙粉与丝氨酸加入到搅拌罐中，加热至95°C，混 合搅拌，然后加入硅烷偶联剂，继续搅拌45min;待搅拌罐降温至50°C后，加入聚丙烯树脂， 搅拌1小时，即得改性聚丙烯，其中，所述硅酸钙粉、丝氨酸、硅烷偶联剂和聚丙烯树脂的质 量比为 1:0.2:0.5:78。
[0018]其中，优选地，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚。
[0019]所述填料为质量比为2.4:1.7:1:4的方解石粉、纳米碳酸钙、滑石粉和活性白土； 所述颜料为质量比为2:1:3氧化铁红、炭黑和钛白粉的混合物。
[0020] 所述防老剂为防老剂4010;所述阻燃剂为碳酸钙镁石。
[0021] 本实施例的环保聚氨酯复合塑胶跑道材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将聚醚多元醇、异氰酸酯、改性聚丙烯在80°C下干燥10小时； 2) 将经干燥后的聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、改性聚丙烯加入到搅拌罐中，升温至 98°C，搅拌反应2小时； 3) 将填料、9,10-菲醌、1，4环己二甲醇、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮粉加入搅拌罐中，控 制温度为60°C，搅拌1小时； 4) 待搅拌罐温度降至45°C时，加入余下原料，搅拌50分钟，得到预混料； 5) 将预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得复合塑胶跑道材料，其中挤出温度 为200°C，螺杆转速为140r/min。
[0022] 实施例2 本实施例环保聚氨酯复合塑胶跑道材料按照重量份数包括以下组分:聚醚多元醇65 份、异氰酸酯32份、改性聚丙烯116份、9,10-菲醌16份、1，4环己二甲醇12份、聚乙烯醇8份、 聚羟甲基纤维6份、硅酮粉8份、不锈钢纤维5份、乙撑双硬脂酸酰胺9份、催化剂3份、填料15 份、防老剂1.4份、阻燃剂1份、颜料2份； 其中，所述聚醚多元醇的官能度为4，羟值为250~600mgK0H/g; 所述异氰酸酯为甲苯异氰酸酯； 所述改性聚丙烯的制备方法为:将硅酸钙粉与丝氨酸加入到搅拌罐中，加热至95°C，混 合搅拌，然后加入硅烷偶联剂，继续搅拌45min;待搅拌罐降温至50°C后，加入聚丙烯树脂， 搅拌1小时，即得改性聚丙烯，其中，所述硅酸钙粉、丝氨酸、硅烷偶联剂和聚丙烯树脂的质 量比为 1:0.2:0.5:78。
[0023]其中，优选地，所述催化剂为蓖麻油酸亚锡。
[0024]所述填料为质量比为2.4:1.7:1:4的方解石粉、纳米碳酸钙、滑石粉和活性白土； 所述颜料为质量比为2:1:3氧化铁红、炭黑和钛白粉的混合物。
[0025] 所述防老剂为防老剂MB;所述阻燃剂为硼酸锌。
[0026] 本实施例的环保聚氨酯复合塑胶跑道材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将聚醚多元醇、异氰酸酯、改性聚丙烯在80°C下干燥10小时； 2) 将经干燥后的聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、改性聚丙烯加入到搅拌罐中，升温至 ll〇°C，搅拌反应5小时； 3) 将填料、9,10-菲醌、1，4环己二甲醇、乙撑双硬脂酸酰胺和硅酮粉加入搅拌罐中，控 制温度为90°C，搅拌2小时； 4) 待搅拌罐温度降至45°C时，加入余下原料，搅拌50分钟，得到预混料； 5) 将预混料加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，即得复合塑胶跑道材料，其中挤出温度 为250°C，螺杆转速为250r/min。
[0027] 实施例3 本实施例环保聚氨酯复合塑胶跑道材料按照重量份数包括以下组分:聚醚多元醇53 份、异氰酸酯25份、改性聚丙烯14份、9,10-菲醌11份、1，4环己二甲醇8份、聚乙烯醇6份、聚 羟甲基纤维3份、硅酮粉6份、不锈钢纤维3份、乙撑双硬脂酸酰胺6份、催化剂1.6份、填料11 份、防老剂ο. 8份、阻燃剂0.7份、颜料1.2份； 其中，所述聚醚多元醇的官能度为3; 所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯； 所述改性聚丙烯的制备方法为:将硅酸钙粉与丝氨酸加入到搅拌罐中，加热至95°C，混 合搅拌，然后加入硅烷偶联剂，继续搅拌45min;待搅拌罐降温至50°C后，加入聚丙烯树脂， 搅拌1小时，即得改性聚丙烯，其中，所述硅酸钙粉、丝氨酸、硅烷偶联剂和聚丙烯树脂的质 量比为 1:0.2:0.5:78。
[0028]其中，优选地，所述催化剂为双吗啉基二乙基醚。
[0029]所述填料为质量比为2.4:1.7:1:4的方解石粉、纳米碳酸钙、滑石粉和活性白土； 所述颜料为质量比为2:1:3氧化铁红、炭黑和钛白粉的混合物。
[0030]所述防老剂为防老剂4010;所述阻燃剂为碳酸钙镁石和氢氧化铝中，且两者的质 量比为3:7。
[0031]本实施例的环保聚氨酯复合塑胶跑道材料的制备方法，包括以下步骤： 1) 将聚醚多元醇、异氰酸酯、改性聚丙烯在80°C下干燥10小时； 2) 将经干燥后的聚醚多元醇、异氰酸酯、催化剂、改性聚丙烯加入到搅拌罐中，升温至 1〇4°(3，搅拌反应3.5小时； 3) 将填料、