本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种双组分水性聚氨酯粘合剂及铺设体育场的施工方法。
背景技术：
目前体育场地铺装材料主要以溶剂型聚氨酯胶粘剂和溶剂型双组份聚氨酯塑胶为主，所用有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大，使用时造成空气污染，带来公害问题。同时现有的双组份聚氨酯铺装材料中普遍含有TDI、MOCA、DOP、DBP及铅、汞、锡类催化剂等有毒有害物质，严重伤害了施工人员和使用人员的身体健康。
随着人们环境意识的增强，传统溶剂型涂料中的挥发性有机物(VOC)排放受到限制，以水替代有机溶剂作为分散介质的水性聚氨酯以其特有的高强度、耐磨损、使用安全、无毒、不燃、无环境污染等性能可替代传统溶剂型聚氨酯粘合剂和塑胶，广泛用于各种塑胶跑道和球场铺装中。但是目前所用的单组份聚氨酯粘合剂存在耐水性差，粘度低、初粘性不好，价格高等缺点，双组份聚氨酯虽能解决单组份聚氨酯耐水性问题，但是具有所制作的产品硬度大，柔韧性差等问题。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种双组分水性聚氨酯粘合剂及铺设体育场的施工方法。所述双组分水性聚氨酯粘合剂的原料配方更为合理、性能优良且节能环保。
为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，包括组分A、组分B和重量份数为70-140去离子水，所述组分A包括如下重量份数的组分：可水分散型异氰酸酯6-20；所述组分B包括如下重量份数的组分：水性羟基丙烯酸分散体40-60、柔性增塑助剂5-8、非离子型表面活性剂0.2-0.5、消泡剂0.02-0.06、颜料1-3、抗氧剂1-2。
优选地，所述柔性增塑助剂为重量份数比为2:1:1的5-去甲氧基松脂酚、羧基丁苯胶乳和丁腈胶乳的混合物。
优选地，所述水性羟基丙烯酸分散体是由质量份数比为2:2:1:5的甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯和N-羟甲基丙烯酰胺经制备得到的；所述制备工艺如下：取甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯、N-羟甲基丙烯酰胺的混合物和0.1-0.3质量份的氧化苯甲酰快速搅拌30min后混合均匀，制得单体溶液；在四口烧瓶中加入碳酸氢钠、去离子水和1/3的单体溶液，加入适量过硫酸钾水溶液，N2保护下，升温至70-80℃搅拌20-30min，然后2-2.5h内缓慢滴加剩余单体溶液，80℃反应2-3h，降至室温后调节PH值至7，出料即得所述水性羟基丙烯酸分散体。
本发明所述的双组分水性聚氨酯粘合剂，原料配方合理，性能优良，是一种环保型体育场铺装用粘合剂，通过添加柔性增塑助剂使得所制造的产品韧性高，回弹性好，物理性能优异。
优选地，所述可水分散型异氰酸酯为以HDI、PAPI为基础的脂肪族多异氰酸酯或以MDI为基础的芳香族多异氰酸酯，优选为：二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。
进一步，所述双组分水性聚氨酯粘合剂的组分B中还包括2-15份 的负离子添加剂，所述负离子添加剂选自齐冰石、电气石、神州奇石、麦饭石或桂阳石中的一种或几种，优选地所述负离子添加剂为重量份数比为3:5的电气石微粉和麦饭石微粉的混合物。
本发明所提供的双组分水性聚氨酯粘合剂中添加的负氧离子添加剂，在塑胶跑道成型后，空气中的水分子可以通过高分子膜的空隙与涂料中的负离子添加剂碰撞，在负离子粉体颗粒电极附近的强电场作用下电离成氢氧根离子和氢离子。氢氧根离子进入空气，吸引空气中水分子，形成水合羟基离子，即为空气负离子，从而增加空气中负离子的浓度，达到改善环境的目的。负离子添加剂持续释放的H3O2-负离子能够中和包覆在游离出的带有正电荷的甲醛、氨、苯类等有害气体颗粒的周围，使其形成大粒子团并沉降下来，不漂浮在空气中，对人体健康不再构成危害；另一方面，上述负离子添加剂产生负离子的同时大大提高所述水性粘合剂的粘性，具有意想不到的效果。
进一步地，所述双组分水性聚氨酯粘合剂的组分B中还包括1-2份的紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂选自水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类及受阻胺类的多种复配，优选地，所述紫外线吸收剂为重量份数比为7:1:4的2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶和3-羟基-胆甾烷-2，5-二烯-4-酮的混合物。
上述紫外线吸收剂的添加，极大程度的提高了产品的光稳定性，增加体育场的耐候性，削弱太阳光对跑道颜色、粘合剂及填料的老化作用，并改善粘合剂的力学性能。
优选地，所述颜料为氧化铁红分散液，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，优选为没食子酸乙酯或没食子酸丙酯。
优选地，所述非离子型表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酰二乙醇胺、椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯、月桂酸聚氧乙烯(400)酯、聚乙二醇(400)双油酸酯、或聚丙二醇的环氧乙烷加成物中的一种或多种。
优选地，所述消泡剂选自炔二醇、甘油三羟基聚醚、苯乙醇油酸酯、二甲基硅油或山梨糖醇单硬脂酸酯中的一种或几种。
另一方面，本发明提供了一种应用如权利要求1所述双组分水性聚氨酯粘合剂铺设体育场的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：
1)弹性层的摊铺，将配方量的组分B、去离子水和组分B原料总重量0.15-0.3倍的填料加入到反应器中，高速搅拌至混合均匀，然后加入配方量的组分A继续搅拌均匀，然后加入粘合剂原料总重量3-6倍的填料搅拌均匀，得到弹性层摊铺料，将所述弹性层摊铺料摊铺成9mm的弹性层；
2)填充层的摊铺，待弹性层完全干燥固化后，取重量份数为0.1-0.3倍的步骤1)所得的弹性层摊铺料对所述弹性层进行填充和刮涂，得到所述填充层；
3)防滑层的摊铺，取0.2-0.3倍重量份的步骤1)所得的弹性层摊铺料，按照1:1比例加入填料高速搅拌混合均匀，然后用喷涂机喷涂于完全干燥固化的填充层上，形成表面防滑层。
优选地，所述填料选自三元乙丙橡胶粉末、天然橡胶粉末或丁晴橡胶粉末中的一种或几种。
本发明所提供的双组分水性聚氨酯粘合剂，原料配方合理，性能 优良，是一种环保型体育场铺装用粘合剂，通过添加柔性增塑助剂使得所制造的产品初粘性好，韧性高，回弹性好，物理性能优异，同时添加的负氧离子添加剂，在塑胶跑道成型后，增加空气中负离子的浓度，中和包覆在游离出的带有正电荷的甲醛、氨、苯类等有害气体颗粒的周围，使其形成大粒子团并沉降下来，不漂浮在空气中，达到改善环境、有益身体健康的目的；同时大大提高所述水性粘合剂的粘性，具有意想不到的效果；紫外线吸收剂的添加，不妨碍粘合剂自身粘合性能同时，极大程度的提高了产品的光稳定性，增加体育场的耐候性，并改善粘合剂的力学性能。另一方面，本发明提供的铺设体育场的施工方法，得到的体育场性能较佳，稳定性较好。
具体实施方式
实施例1
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 6
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 40
羧基丁苯胶乳 2
丁腈胶乳 3
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羟基聚醚 0.02
氧化铁红 1
没食子酸乙酯 1
去离子水 70。
实施例2
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和 去离子水组成，原料的重量份数如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯6
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 40
5-去甲氧基松脂酚 2.5
羧基丁苯胶乳 1.25
丁腈胶乳 1.25
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羟基聚醚 0.02
氧化铁红 1
没食子酸乙酯 1
去离子水 70。
实施例3
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 20
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯胶乳 2
丁腈胶乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化铁红 3
没食子酸丙酯 2
电气石微粉 5.625
麦饭石微粉 9.375
去离子水 140。
其中，水性羟基丙烯酸分散体为由N-羟甲基丙烯酰胺修饰的具有核壳结构的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羟基酯的共聚物乳液；甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯、N-羟甲基丙烯酰胺的质量份数比为2:2:1:5；
所述制备具体工艺如下：将甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯、N-羟甲基丙烯酰胺的混合物和0.3质量份的氧化苯甲酰快速搅拌30min后混合均匀，制得单体溶液；在四口烧瓶中加入碳酸氢钠、去离子水和1/3的单体溶液，加入适量过硫酸钾水溶液，N2保护下，升温至70-80℃搅拌20-30min，然后2-2.5h内缓慢滴加剩余单体溶液，80℃反应2-3h，降至室温后调节PH值至7，出料即得所述水性羟基丙烯酸分散体。
实施例4
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数比如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 6
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 40
5-去甲氧基松脂酚 2.5
羧基丁苯胶乳 1.25
丁腈胶乳 1.25
聚乙二醇(400)双油酸酯 0.2
山梨糖醇单硬脂酸酯 0.02
氧化铁红 1
受阻酚类抗氧剂 1
电气石微粉 0.75
麦饭石微粉 1.25
2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 0.583
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.083
3-羟基-胆甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.334
去离子水 70。
其中，水性羟基丙烯酸分散体为由N-羟甲基丙烯酰胺修饰的具有核壳结构的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羟基酯的共聚物乳液；可水分散型异氰酸酯为以HDI或PAPI为基础的脂肪族多异氰酸酯；颜料为氧化铁红分散液。
所述制备具体工艺如下：取质量份数比2:2:1:5为甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯、N-羟甲基丙烯酰胺的混合物和0.1质量份的氧化苯甲酰快速搅拌30min后混合均匀，制得单体溶液；在四口烧瓶中加入碳酸氢钠、去离子水和1/3的单体溶液，加入适量过硫酸钾水溶液，N2保护下，升温至70-80℃搅拌20-30min，然后2-2.5h内缓慢滴加剩余单体溶液，80℃反应2-3h，降至室温后调节PH值至7，出料即得所述水性羟基丙烯酸分散体。
实施例5
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数比如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 20
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯胶乳 2
丁腈胶乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化铁红 3
没食子酸丙酯 2
电气石微粉 5.625
麦饭石微粉 9.375
2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 1.166
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.166
3-羟基-胆甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.668
去离子水 140。
其中，水性羟基丙烯酸分散体为由N-羟甲基丙烯酰胺修饰的具有核壳结构的甲基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基丙烯酸羟基酯的共聚物乳液；可水分散型异氰酸酯为以MDI为基础的芳香族多异氰酸酯；颜料为氧化铁红分散液；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
所述制备具体工艺如下：取质量份数比2:2:1:5为甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸羟基酯、N-羟甲基丙烯酰胺的混合物和0.1质量份的氧化苯甲酰快速搅拌30min后混合均匀，制得单体溶液；在四口烧瓶中加入碳酸氢钠、去离子水和1/3的单体溶液，加入适量过硫酸钾水溶液，N2保护下，升温至70-80℃搅拌20-30min，然后2-2.5h内缓慢滴加剩余单体溶液，80℃反应2-3h，降至室温后调节PH值至7，出料即得所述水性羟基丙烯酸分散体。
实施例6
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数比如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 12
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 52
乳化松香 6
丁苯胶乳 1
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.3
二甲基硅油 0.04
氧化铁红 2
没食子酸乙酯 1.54
电气石微粉 3
麦饭石微粉 5
邻羟基苯甲酸苯酯 1.05
2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮 0.87
去离子水 120。
实施例7铺设体育场的施工方法
用料：实施例1所述的双组分水性聚氨酯粘合剂和填料；
施工方法：
1)弹性层的摊铺，将配方量的组分B、去离子水和组分B原料总重量0.15倍的红色三元乙丙橡胶粉末加入到反应器中，高速搅拌至混合均匀，然后加入配方量的组分A继续搅拌均匀，然后加入粘合剂原料总重量3倍的红色三元乙丙橡胶粉末搅拌均匀，得到弹性层摊铺料，将所述弹性层摊铺料摊铺成9mm的弹性层；
2)填充层的摊铺，待弹性层完全干燥固化后，取重量份数为0.1倍的步骤1)所得的弹性层摊铺料对所述弹性层进行填充和刮涂，得到所述填充层；
3)防滑层的摊铺，取0.2倍重量份的步骤1)所得的弹性层摊铺料，按照1:1比例加入红色三元乙丙橡胶粉末高速搅拌混合均匀，然后用喷涂机喷涂于完全干燥固化的填充层上，形成表面防滑层。
实施例8铺设体育场的施工方法
用料：实施例2所述的双组分水性聚氨酯粘合剂和填料；
施工方法：
1)弹性层的摊铺，将配方量的组分B、去离子水和组分B原料总重量0.3倍的天然橡胶粉末加入到反应器中，高速搅拌至混合均匀，然后加入配方量的组分A继续搅拌均匀，然后加入粘合剂原料总重量6倍的天然橡胶粉末搅拌均匀，得到弹性层摊铺料，将所述弹性层摊铺料摊铺成9mm的弹性层；
2)填充层的摊铺，待弹性层完全干燥固化后，取重量份数为0.3倍的步骤1)所得的弹性层摊铺料对所述弹性层进行填充和刮涂，得到所述填充层；
3)防滑层的摊铺，取0.3倍重量份的步骤1)所得的弹性层摊铺料，按照1:1比例加入天然橡胶粉末高速搅拌混合均匀，然后用喷涂机喷涂于完全干燥固化的填充层上，形成表面防滑层。
实施例9铺设体育场的施工方法
用料：实施例5所述的双组分水性聚氨酯粘合剂和填料；
施工方法：
1)弹性层的摊铺，将配方量的组分B、去离子水和组分B原料总重量0.2倍的丁晴橡胶粉末加入到反应器中，高速搅拌至混合均匀，然后加入配方量的组分A继续搅拌均匀，然后加入粘合剂原料总重量4倍的丁晴橡胶粉末搅拌均匀，得到弹性层摊铺料，将所述弹性层摊铺料摊铺成9mm的弹性层；
2)填充层的摊铺，待弹性层完全干燥固化后，取重量份数为0.2倍的步骤1)所得的弹性层摊铺料对所述弹性层进行填充和刮涂，得到所述填充层；
3)防滑层的摊铺，取0.25倍重量份的步骤1)所得的弹性层摊铺料，按照1:1比例加入丁晴橡胶粉末高速搅拌混合均匀，然后用喷 涂机喷涂于完全干燥固化的填充层上，形成表面防滑层。
对照实施例1
一种双组分水性聚氨酯粘合剂，该粘合剂由组分A、组分B和去离子水组成，原料的重量份数比如下：
组分A：可水分散型异氰酸酯 6
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 40
5-去甲氧基松脂酚 3
羧基丁苯胶乳 0.5
丁腈胶乳 1.5
椰子油脂肪酰二乙醇胺磷酸酯 0.2
甘油三羟基聚醚 0.02
氧化铁红 1
没食子酸乙酯 1
去离子水 70。
对照实施例2铺设体育场的施工方法
与实施例9的区别在于，所用的双组份水性聚氨酯粘合剂组分B的成分及重量份数如下：
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯胶乳 2
丁腈胶乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化铁红 3
没食子酸乙酯 2
电气石微粉 5.625
麦饭石微粉 9.375
2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 0.667
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.667
3-羟基-胆甾烷-2，5-二烯-4-酮 0.666
对照实施例3铺设体育场的施工方法
与实施例9的区别在于，所用的双组份水性聚氨酯粘合剂组分B的成分及重量份数如下：
组分B：水性羟基丙烯酸分散体 60
5-去甲氧基松脂酚 4
羧基丁苯胶乳 2
丁腈胶乳 2
月桂酸聚氧乙烯(400)酯 0.5
二甲基硅油 0.06
氧化铁红 3
没食子酸乙酯 2
电气石微粉 5.625
麦饭石微粉 9.375
2-(2'-羟基-3'，5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 1.166
4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶 0.834
试验1粘合剂性能测试
取实施例1至实施例4、对照实施例1为对照组1，中国专利101701128为对照组2的水性粘合剂进行性能测试的对比，试验结果见表1。
表1水性粘合剂性能测试结果
注：与对照1组和对照2组相比，Pa<0.01；与对照1组和实施例1组相比，Pb<0.05,；与实施例2组相比，Pc<0.01,Pd<0.05；。
由上述试验结果可知，本发明所提供的双组分水性聚氨酯粘合剂的旋转粘度及胶膜拉伸强度、剥离强度和剪切强度等力学性能均优于对照组，具有显著差异；实施例2、实施例1和对照组1的区别仅在于增塑剂的成分和比例不同，实施例2中增塑剂的选择大大提高了粘合剂的物理性能，使其具有更优的韧性和强度；实施例3在实施例2的基础上添加的负离子添加剂，改善环境和对人体的有益效果外，明显提高其旋转粘度，并对其他物理性能无不良影响；实施例4在实施例3的基础上添加紫外线吸收剂，极大程度提高了粘合剂的各项力学性能，具有意想不到的效果。
试验2应用所述双组分水性聚氨酯粘合剂所铺设的体育场地性能测试
取实施例8、实施例9、对照实施例2作为对照组3、对照实施例3作为对照组4所得的体育场地与应用通用水性聚氨酯粘合剂铺设的 体育场地(对照组)进行性能测试的对比，分别检测固化后当天和户外放置180天后的性能，试验结果见表2。
表2体育场地性能测试结果
由上述试验结果可知，应用本发明所提供的双组分水性聚氨酯粘合剂及体育场施工方法进行铺设的体育场，各项性能指标均高于国家标准，性能优良；实施例9在实施例8的基础上增加了紫外吸收剂，使得体育场环境耐性大大提高，其在户外180天后性能指标下降甚微，性能保持优良；实施例9与对照组3的区别在于紫外吸收剂的原料配比差异，可看出实施例9的配比更为合理；实施例9与对照组4的区别在于紫外吸收剂的成分不同，与实施例8相比可看出对照组4所添加的紫外吸收剂不但没有提高体育场的抗候性，却对产品其他性能略有影响，不易添加。