无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体涉及无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层及其制备方法。


背景技术：

2.跑道，指运动场上用于赛跑、速滑、赛车等比赛用路，跑道可以是铺有沥青或混凝土，或者是弄平的草、泥或碎石地面；聚氨酯涂料是较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料；双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物(也叫低分子氨基甲酸酯聚合物)和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。
3.现有的跑道用的聚氨酯涂料耐水性、抗冲刷性能差，为了提高改进二者性能，基于此，本发明提供无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层及其制备方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层，包括a组分和b组分；所述a组分、b组分的重量比为（4~8）：1；所述a组分包括以下重量份原料：多元醇树脂45-55份、改性硼酸锌晶须10-20份、掺杂型氧化亚铜5-10份、增塑剂8-12份、分散剂0.4-0.6份、消泡剂0.4-0.6份、偶联剂0.4-0.6份、防流挂剂0.8-1.2份、抗氧剂0.1-0.3份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、颜料4-6份、色浆0.8-1.2份、填料31-35份；所述b组分为二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、多亚基多苯基异氰酸酯papi中的一种或多种组合物。
6.优选地，所述改性硼酸锌晶须的改性方法为：s1：将5-10份三油酸甘油酯加入到15-25份乙醇溶剂中，然后加入4-7份改性液、1-3份脂肪醇聚氧乙烯醚，以450-550r/min的转速搅拌25-35min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将10-20份硼酸锌晶须晶须置于45-55份晶须改性液中，反应25-35min，反应转速为500-1000r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
7.优选地，所述改性液的制备方法为：向10-15份的质量分数2-5%的硫酸钠溶液中加入1-5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1-2份四正丙基锆酸酯和0.8-1.2份壳聚糖，搅拌混合充分，得到改性液。
8.经过发明人的研究发现，改性硼酸锌晶须采用氮化硅等其他晶须代替以及改性方法不同，产品性能均不如本发明改性方法好，本发明改性硼酸锌晶须的改性方法具有独特
性，应用在产品中，能够显著改进产品的耐水、力学性能。
9.优选地，所述s2中反应温度为75-85℃。
10.优选地，所述掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数5-9%的氧化亚铜悬浮液，然后取10-20份氧化亚铜悬浮液，向其中加入1-5份n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲基硅烷、2-3份水杨酸甲酯、0.5-0.7份硫酸镧和0.3-0.4份钼酸铋，于40-50℃的水浴条件下反应35-45min，反应转速为500-700r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
11.经过发明人的研究发现，掺杂型氧化亚铜对产品的耐水性能改进有显著效果，同时掺杂型氧化亚铜、改性硼酸锌晶须二者配合能够协调式增进抗冲击、耐水性能；此外掺杂型氧化亚铜制备方法以及氧化亚铜的选择，即本发明的掺杂型氧化亚铜相比其他工艺制备的氧化亚铜，产品性能改进效果最佳。
12.优选地，所述多元醇树脂为聚醚多元醇、芳香族聚醚多元醇、聚合物多元醇、聚四氢呋喃二醇、蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、松香酯多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种组合物；所述增塑剂为磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三(异)辛酯中的一种或多种。
13.优选地，所述分散剂为tego 650、tego 652、tego 655、tego 656、tego 685中的一种或多种；所述消泡剂为tego 900、tego 920、tego 990、tego n中的一种或多种组合物；紫外线吸收剂为uv-320、uv-327、uv-328、uv-531、uv-1164中的一种或多种组合物。
14.优选地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧冰基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合；所述防流挂剂为疏水性气相二氧化硅、亲水型气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种或多种组合物；抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1098、抗氧剂264、抗氧剂1726中的一种或多种组合物；颜料为二氧化钛、碳黑、酞青蓝、酞青绿、氧化铁红、氧化铁黄、色淀红、异吲哚酮黄中的一种或多种组合物；所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅微粉、硅灰石粉中的一种或多种组合。
15.优选地，所述a组分的多元醇中-oh和b组分的异氰酸酯中-nco的摩尔比为1:1~1:1.5。
16.本发明还提供了一种无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层的制备方法，包括以下步骤：将原料依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500-900r/min，搅拌时间为35-45min，搅拌结束，得到本发明的跑道面层材料。
17.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的跑道面层材料采用a组分和b组分制成，a组分以多元醇树脂为基料，添加多种辅料助剂，增强材料产品的功能性，通过加入改性硼酸锌晶须、掺杂型氧化亚铜起到增强抗冲击、耐水性能；硼酸锌晶须的添加有助于增强产品的抗冲击性，但易造成产品耐水性差，通过晶须改性液对其进行改性处理，配合添加的掺杂型氧化亚铜，从而改进抗冲击性、耐水性，进而使产品性能达到协调式增进，提高产品使用效率。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例，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。
19.本实施例的无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层，包括a组分和b组分；所述a组分、b组分的重量比为（4~8）：1；所述a组分包括以下重量份原料：多元醇树脂45-55份、改性硼酸锌晶须10-20份、掺杂型氧化亚铜5-10份、增塑剂8-12份、分散剂0.4-0.6份、消泡剂0.4-0.6份、偶联剂0.4-0.6份、防流挂剂0.8-1.2份、抗氧剂0.1-0.3份、紫外线吸收剂0.1-0.3份、颜料4-6份、色浆0.8-1.2份、填料31-35份；所述b组分为二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、多亚基多苯基异氰酸酯papi中的一种或多种组合物。
20.本实施例的改性硼酸锌晶须的改性方法为：s1：将5-10份三油酸甘油酯加入到15-25份乙醇溶剂中，然后加入4-7份改性液、1-3份脂肪醇聚氧乙烯醚，以450-550r/min的转速搅拌25-35min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将10-20份硼酸锌晶须晶须置于45-55份晶须改性液中，反应25-35min，反应转速为500-1000r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
21.本实施例的改性液的制备方法为：向10-15份的质量分数2-5%的硫酸钠溶液中加入1-5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1-2份四正丙基锆酸酯和0.8-1.2份壳聚糖，搅拌混合充分，得到改性液。
22.本实施例的s2中反应温度为75-85℃。
23.本实施例的掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数5-9%的氧化亚铜悬浮液，然后取10-20份氧化亚铜悬浮液，向其中加入1-5份n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲基硅烷、2-3份水杨酸甲酯、0.5-0.7份硫酸镧和0.3-0.4份钼酸铋，于40-50℃的水浴条件下反应35-45min，反应转速为500-700r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
24.本实施例的多元醇树脂为聚醚多元醇、芳香族聚醚多元醇、聚合物多元醇、聚四氢呋喃二醇、蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、松香酯多元醇、棕榈油多元醇中的一种或多种组合物；所述增塑剂为磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三(异)辛酯中的一种或多种。
25.本实施例的分散剂为tego 650、tego 652、tego 655、tego 656、tego 685中的一种或多种；所述消泡剂为tego 900、tego 920、tego 990、tego n中的一种或多种组合物；紫外线吸收剂为uv-320、uv-327、uv-328、uv-531、uv-1164中的一种或多种组合物。
26.本实施例的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧冰基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合；所述防流挂剂为疏水性气相二氧化硅、亲水型气相二氧化硅、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡中的一种或多种组合物；抗氧剂为抗氧剂245、抗氧剂1098、抗氧剂264、抗氧剂1726中的一种或多种组合物；颜料为二氧化钛、碳黑、酞青蓝、酞青绿、氧化铁红、氧化铁黄、色淀红、异吲哚酮黄中的一种或多种组合物；所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅微粉、硅灰石粉中的一种或多种组合。
27.本实施例的a组分的多元醇中-oh和b组分的异氰酸酯中-nco的摩尔比为1:1~1:1.5。
28.本实施例的一种无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层的制备方法，包括以下步骤：将原料依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500-900r/min，搅拌时间为35-45min，搅拌结束，得到本发明的跑道面层材料。
29.实施例1.本实施例的无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层，包括a组分和b组分；所述a组分、b组分的重量比为4：1；所述a组分包括以下重量份原料：多元醇树脂45份、改性硼酸锌晶须10份、掺杂型氧化亚铜5份、增塑剂8份、分散剂0.4份、消泡剂0.4份、偶联剂0.4份、防流挂剂0.8份、抗氧剂0.1份、紫外线吸收剂0.1份、颜料4份、色浆0.8份、填料31-35份；所述b组分为二苯基甲烷二异氰酸酯mdi。
30.本实施例的改性硼酸锌晶须的改性方法为：s1：将5份三油酸甘油酯加入到15份乙醇溶剂中，然后加入4份改性液、1份脂肪醇聚氧乙烯醚，以450r/min的转速搅拌25min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将10份硼酸锌晶须晶须置于45份晶须改性液中，反应25min，反应转速为500r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
31.本实施例的改性液的制备方法为：向10份的质量分数2%的硫酸钠溶液中加入1份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1份四正丙基锆酸酯和0.8份壳聚糖，搅拌混合充分，得到改性液。
32.本实施例的s2中反应温度为75℃。
33.本实施例的掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数5%的氧化亚铜悬浮液，然后取10份氧化亚铜悬浮液，向其中加入1份n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲基硅烷、2份水杨酸甲酯、0.5份硫酸镧和0.3份钼酸铋，于40℃的水浴条件下反应35min，反应转速为500r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
34.本实施例的多元醇树脂为聚醚多元醇；所述增塑剂为磷酸三乙酯。
35.本实施例的分散剂为tego 650；所述消泡剂为tego 900；紫外线吸收剂为uv-320。
36.本实施例的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述防流挂剂为疏水性气相二氧化硅；抗氧剂为抗氧剂245；颜料为二氧化钛；所述填料为碳酸钙。
37.本实施例的a组分的多元醇中-oh和b组分的异氰酸酯中-nco的摩尔比为1:1。
38.本实施例的一种无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层的制备方法，包括以下步骤：将原料依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为35min，搅拌结束，得到本发明的跑道面层材料。
39.实施例2.本实施例的无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层，包括a组分和b组分；所述a组分、b组分的重量比为8：1；所述a组分包括以下重量份原料：多元醇树脂55份、改性硼酸锌晶须20份、掺杂型氧化亚铜10份、增塑剂12份、分散剂0.6份、消泡剂0.6份、偶联剂0.6份、防流挂剂1.2份、抗氧剂0.3份、紫外线吸收剂0.3份、
颜料4-6份、色浆1.2份、填料35份；所述b组分为二苯基甲烷二异氰酸酯mdi。
40.本实施例的改性硼酸锌晶须的改性方法为：s1：将10份三油酸甘油酯加入到25份乙醇溶剂中，然后加入7份改性液、3份脂肪醇聚氧乙烯醚，以550r/min的转速搅拌35min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将120份硼酸锌晶须晶须置于55份晶须改性液中，反应35min，反应转速为1000r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
41.本实施例的改性液的制备方法为：向15份的质量分数5%的硫酸钠溶液中加入5份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2份四正丙基锆酸酯和1.2份壳聚糖，搅拌混合充分，得到改性液。
42.本实施例的s2中反应温度为85℃。
43.本实施例的掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数9%的氧化亚铜悬浮液，然后取20份氧化亚铜悬浮液，向其中加入5份n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲基硅烷、3份水杨酸甲酯、0.7份硫酸镧和0.4份钼酸铋，于50℃的水浴条件下反应45min，反应转速为700r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
44.本实施例的多元醇树脂为芳香族聚醚多元醇；所述增塑剂为磷酸三丁酯。
45.本实施例的分散剂为tego 652；所述消泡剂为tego 920；紫外线吸收剂为uv-327。
46.本实施例的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧冰基三甲氧基硅烷；所述防流挂剂为亲水型气相二氧化硅；抗氧剂为抗氧剂1098；颜料为碳黑；所述填料为滑石粉。
47.本实施例的a组分的多元醇中-oh和b组分的异氰酸酯中-nco的摩尔比为1:1.5。
48.本实施例的一种无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层的制备方法，包括以下步骤：将原料依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为900r/min，搅拌时间为45min，搅拌结束，得到本发明的跑道面层材料。
49.实施例3.本实施例的无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层，包括a组分和b组分；所述a组分、b组分的重量比为6：1；所述a组分包括以下重量份原料：多元醇树脂50份、改性硼酸锌晶须15份、掺杂型氧化亚铜7.5份、增塑剂10份、分散剂0.5份、消泡剂0.5份、偶联剂0.5份、防流挂剂1.0份、抗氧剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、颜料5份、色浆1.0份、填料33份；所述b组分为多亚基多苯基异氰酸酯papi。
50.本实施例的改性硼酸锌晶须的改性方法为：s1：将7.5份三油酸甘油酯加入到20份乙醇溶剂中，然后加入5.5份改性液、2份脂肪醇聚氧乙烯醚，以500r/min的转速搅拌30min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将15份硼酸锌晶须晶须置于50份晶须改性液中，反应30min，反应转速为750r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
51.本实施例的改性液的制备方法为：向12.5份的质量分数3.5%的硫酸钠溶液中加入3份2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、1.5份四正丙基锆酸酯和1.0份壳聚糖，搅拌混合充分，得到
改性液。
52.本实施例的s2中反应温度为80℃。
53.本实施例的掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数7%的氧化亚铜悬浮液，然后取15份氧化亚铜悬浮液，向其中加入3份n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲基硅烷、2.5份水杨酸甲酯、0.6份硫酸镧和0.35份钼酸铋，于45℃的水浴条件下反应40min，反应转速为600r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
54.本实施例的多元醇树脂为聚合物多元醇；所述增塑剂为磷酸三(异)辛酯中。
55.本实施例的分散剂为tego 655；所述消泡剂为tegon；紫外线吸收剂为uv-1164。
56.本实施例的偶联剂为γ-巯基丙基三甲氧基硅烷；所述防流挂剂为氢化蓖麻油；抗氧剂为抗氧剂1726；颜料为色淀红；所述填料为硅灰石粉。
57.本实施例的a组分的多元醇中-oh和b组分的异氰酸酯中-nco的摩尔比为1:25。
58.本实施例的一种无溶剂型聚氨酯立体纹路图案造型跑道面层的制备方法，包括以下步骤：将原料依次加入到搅拌机内进行搅拌，搅拌转速为700r/min，搅拌时间为40min，搅拌结束，得到本发明的跑道面层材料。
59.实施例1-3的产品性能测试如下：
本发明对产品的耐水、抗冲击进一步探究处理：对比例1.与实施例3不同是未添加改性硼酸锌晶须。
60.对比例2.与实施例3不同是硼酸锌晶须改性中硼酸锌晶须采用氮化硅晶须代替。
61.对比例3.与实施例3不同是改性硼酸锌晶须的改性方法不同：s1：将7.5份盐酸加入到20份乙醇溶剂中，然后加入5.5份改性液、2份十二烷基硫酸钠，以500r/min的转速搅拌30min，搅拌结束，得到晶须改性液；s2：将15份硼酸锌晶须晶须置于50份晶须改性液中，反应30min，反应转速为750r/min，反应结束、水洗、干燥，得到改性硼酸锌晶须。
62.改性液的制备方法为：向12.5份的质量分数3.5%的硫酸钠溶液中加入3份2,6-二
叔丁基-4-甲基苯酚、1.5份四正丙基锆酸酯和1.0份壳聚糖，搅拌混合充分，得到改性液。
63.对比例4.与实施例3不同是改性硼酸锌晶须改性中改性液制备方法不同：改性液的制备方法为：向12.5份的质量分数3.5%的盐酸溶液中加入3份硅烷偶联剂kh560、1.5份氯化钡和1.0份硝酸钠，搅拌混合充分，得到改性液。
64.对比例5.与实施例3不同是未添加掺杂型氧化亚铜。
65.对比例6.与实施例3不同是掺杂型氧化亚铜中氧化亚铜采用氧化锌代替。
66.对比例7.与实施例3不同是掺杂型氧化亚铜的制备方法不同；掺杂型氧化亚铜的制备方法为：将氧化亚铜与去离子水配制成质量分数7%的氧化亚铜悬浮液，然后取15份氧化亚铜悬浮液，向其中加入3份kh570、2.5份盐酸、0.6份碳纳米管和0.35份石墨烯，于45℃的水浴条件下反应40min，反应转速为600r/min，反应结束，水洗、干燥，得到掺杂型氧化亚铜。
67.对比例1-7产品性能测试如下：从对比例1-4和实施例1-3可看出，产品未添加改性硼酸锌晶须，耐水性能有提高改进趋势，但抗冲击性能显著下降，同时改性硼酸锌晶须采用氮化硅等其他晶须代替以及改性方法不同，产品性能均不如本发明改性方法好，本发明改性硼酸锌晶须的改性方法具有独特性，应用在产品中，能够显著改进产品的性能；从对比例5、对比例1可看出，未添加掺杂型氧化亚铜，耐水性能显著变差，但抗冲击性改变不是很大，掺杂型氧化亚铜对产品的耐水性能改进有显著效果，同时掺杂型氧化亚铜、改性硼酸锌晶须二者配合能够协调式增进抗冲击、耐水性能；此外从对比例6-7可看出，掺杂型氧化亚铜制备方法以及氧化亚铜的选择，即本发明的掺杂型氧化亚铜相比其他工艺制备的氧化亚铜，产品性能改进效果最佳。
68.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
69.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。