一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆及其制备与应用的制作方法

1.本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆及其制备与应用。


背景技术：

2.聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种，其分子结构中具有软、硬两个链段，可以通过对其进行分子设计而赋予材料优异的强度、韧性、耐磨性、耐油性等特点，使其同时具有橡胶的高弹性以及塑料的刚性。基于以上特点，聚氨酯材料被广泛用于聚氨酯塑胶跑道的制备，作为运动场地使用。
3.聚氨酯塑胶跑道优异的性能可有效降低运动员在运动时对关节的伤害，并利于竞技技能的发挥，近几十年来在国内外颇受欢迎，全球消费量快速增加。根据使用环境以及使用要求的不同，塑胶跑道可分为多种不同类型，最常见的可分为两大类，一类是使用双组分的聚氨酯浆料/胶水混拌后摊铺并固化成型，被称为全塑型场地，另一类是使用单组分聚氨酯胶水和epdm颗粒混拌后摊铺并固化成型，也被称为透气型场地。其他类型的聚氨酯塑胶跑道多由这两种类型衍生而来，大同小异。为了保证场地更耐用并具有较好的耐磨防滑性，即使在潮湿条件下和恶劣天气中也能保证运动员运动的安全性，全塑型或者透气型场地通常需要喷涂一层面层材料。面层材料一般由喷涂色浆与聚氨酯胶水、epdm颗粒以及适量胶粉混拌后进行喷涂施工，等面层材料充分固化后方可使用。喷涂色浆一般使用聚醚多元醇、增塑剂、扩链剂、填料、颜料等原料按照一定比例混合后脱水处理制备，塑胶跑道面层材料性能的优劣与喷涂色浆的组成与制备方法有很大的关系。
4.然而，全塑型或者透气型聚氨酯跑道场地通常需要喷涂一层面层材料增加耐磨防滑性能，跑道面层通常是将喷涂色浆与聚氨酯胶水、epdm颗粒以及适量胶粉混拌后进行喷涂施工。这些材料均为绝缘材料，这会使制备的跑道在使用中产生静电累积，从而使跑道本身比较容易吸附灰尘，影响场地的美观，并且给清理工作带来麻烦。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆及其制备与应用，以解决现有技术存在的缺陷。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆的制备方法，包括以下步骤：
8.(1)将聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢、硫酸水溶液混合，在紫外光照射下反应后得到导电聚合物的纳米颗粒水分散液；
9.(2)将聚醚多元醇、增塑剂、扩链剂、填料、颜料、导电聚合物的纳米颗粒水分散液混合后，真空脱水处理即得导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
10.优选的，所述导电聚合物单体为吡咯或苯胺。
11.优选的，所述步骤(1)聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢水溶液、硫酸水溶液的体积摩尔比为1l：0.8～1.2mol：1.8～2.2mol:0.1～0.2mol。
12.优选的，所述聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的浓度为25～35g/l，过氧化氢水溶液的浓度为1.8～2.2mol/l，硫酸水溶液的浓度为0.1～0.2mol/l。
13.优选的，所述紫外光的波长为253.7nm，反应的时间为4～6h。
14.优选的，聚醚多元醇、增塑剂、扩链剂、填料、颜料的质量比为10～30：15～25：3～5：30～40：10～15。
15.优选的，所述增塑剂为氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或多种；所述填料为重钙或滑石粉，粒径为600～1000目。
16.优选的，所述导电聚合物的纳米颗粒水分散液占导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆总质量的20～50％。
17.本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
18.本发明还提供了一种上述导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆的应用方法，包括以下步骤，将塑胶跑道面层喷涂色浆、聚氨酯胶水、epdm橡胶颗粒、胶粉混合后，用于塑胶跑道面层喷涂。
19.经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下的有益效果：
20.本发明使用导电聚合物聚吡咯、聚苯胺与传统方法制备的喷涂色浆复合，可赋予材料独特的性能。首先聚吡咯或者聚苯胺经过表面活性剂改性后可形成分散的纳米颗粒，其本身的导电性能可在较少添加量的情况下提高色浆的电导率，赋予跑道面层一定的抗静电性能，减少灰尘的吸附；另外，聚吡咯或者聚苯胺分子链中具有长的刚性共轭结构，还含有较多n-h键，可与喷面胶水中的nco基团有效反应，提高面层材料喷涂后的固化速度以及固化后的强度；第三，因为聚吡咯或者聚苯胺分子链中具有长的刚性共轭结构，可有效吸收太阳光中的紫外线，一定程度上延缓面层材料的光老化过程，增加场地的使用寿命。
具体实施方式
21.本发明提供了一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆的制备方法，包括以下步骤：
22.(1)将聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢水溶液、硫酸水溶液混合，在紫外光照射下反应后得到导电聚合物的纳米颗粒水分散液；
23.(2)将聚醚多元醇、增塑剂、扩链剂、填料、颜料、导电聚合物的纳米颗粒水分散液混合后，真空脱水处理即得导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
24.在本发明中，所述导电聚合物单体为吡咯或苯胺，购自国药集团化学试剂有限公司，优选为吡咯。
25.在本发明中，所述步骤(1)聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢以及硫酸水溶液的体积摩尔比为1l：0.8～1.2mol：1.8～2.2mol:0.1～0.2mol，优选为1l：0.9～1.1mol：2～2.1mol：0.15mol。
26.在本发明中，所述聚乙烯基吡咯烷酮水溶液的浓度为25～35g/l，优选为26～31g/l，过氧化氢水溶液的浓度为1.8～2.2mol/l，优选为2～2.1mol/l。
27.在本发明中，所述紫外光的波长为253.7nm，反应的时间为4～6h，优选为4.5～5.5h。
28.在本发明中，聚醚多元醇、增塑剂、扩链剂、填料、颜料的质量比为10～30：15～25：3～5：30～40：10～15，优选为15～25：18～22：3.5～4.5：32～36：11～13。
29.在本发明中，所述聚醚多元醇，包括dl2000和/或330n，购自山东蓝星东大有限公司；当所述聚醚多元醇同时包括dl2000和330n时，所述dl2000和330n的质量比为0～1:1～2。
30.在本发明中，所述增塑剂为氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯、乙酰柠檬酸三丁酯中的一种或多种，购自沁阳市海世鸿工贸有限责任公司；所述填料为重钙或滑石粉，优选为重钙，粒径为600～1000目，优选为700～800目。
31.在本发明中，所述扩链剂为二型粉状moca，购自苏州湘园新材料股份有限公司。
32.在本发明中，所述颜料为无机填料，包括氧化铁红或者氧化铁，购自新乡市双青颜料有限公司。
33.在本发明中，所述导电聚合物的纳米颗粒水分散液占导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆总质量的20～50％，优选为30～40％。
34.本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
35.本发明还提供了一种上述导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆的应用方法，包括以下步骤，将塑胶跑道面层喷涂色浆、聚氨酯胶水、epdm橡胶颗粒、胶粉混合后，用于塑胶跑道面层喷涂。
36.在本发明中，所述塑胶跑道面层喷涂色浆、聚氨酯胶水、epdm橡胶颗粒、胶粉的质量比为0.8～1.2:1.5～2.5:2～4：0.1～1，优选为0.8～1.2:1.5～2.5:2～4：0.4～0.7。
37.在本发明中，所述聚氨酯胶水为yn1011型聚氨酯胶水，由山东亿博润新材料科技有限公司生产。
38.在本发明中，所述epdm橡胶颗粒的含胶量为18～22％，粒径为0.5～1.5mm。
39.在本发明中，所述胶粉为新国标胶粉，购自武汉鑫君华体育设施有限公司。
40.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
41.实施例1
42.(1)先配制稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)(30g/l)的水溶液，然后取吡咯单体加入到上述溶液中(1mol/l)并使用磁力搅拌器搅拌分散，随后向上述溶液加入浓度为2.1mol/l过氧化氢水溶液以及浓度为0.12mol/l硫酸水溶液并搅拌均匀，得到混合溶液，混合溶液中聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢水溶液的体积摩尔比为1l：1mol：2.1mol:0.12mol，将混合均匀的溶液在搅拌下置于253.7nm的紫外光(30w)下照射，反应在室温下持续5小时后停止即得聚吡咯的纳米颗粒水分散液，备用；
43.(2)将15份330n、5份dl2000以及5份氯化石蜡，15份乙酰柠檬酸三丁酯，3份二型粉状moca，35份800目重钙以及12份氧化铁红搅拌分散均匀，得到色浆，将27份步骤(1)制备的
聚吡咯纳米颗粒水分散液加入到色浆中，搅拌均匀后加热至100℃，随后抽负压至-0.09mpa以下，真空脱水处理4h，脱水完毕降温至60℃，密封保存即得导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
44.实施例2
45.(1)先配制稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)(31g/l)的水溶液，然后取吡咯单体加入到上述溶液中(1.1mol/l)并使用磁力搅拌器搅拌分散，随后向上述溶液加入浓度为2mol/l过氧化氢水溶液以及浓度为0.18mol/l硫酸水溶液并搅拌均匀，得到混合溶液，混合溶液中聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢水溶液的体积摩尔比为1l：1.1mol：2mol:0.18mol，将混合均匀的溶液在搅拌下置于253.7nm的紫外光(30w)下照射，反应在室温下持续6小时后停止即得聚吡咯的纳米颗粒水分散液，备用；
46.(2)将10份330n、10份dl2000以及4份氯化石蜡，16份乙酰柠檬酸三丁酯，4份二型粉状moca，38份800目重钙以及13份氧化铁红搅拌分散均匀，得到色浆，将22份步骤(1)制备的聚吡咯纳米颗粒水分散液加入到色浆中，搅拌均匀后加热至98℃，随后抽负压至-0.09mpa以下，真空脱水处理5h，脱水完毕降温至50℃，密封保存即得导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
47.实施例3
48.(1)先配制稳定剂聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)(27g/l)的水溶液，然后取吡咯单体加入到上述溶液中(0.8mol/l)并使用磁力搅拌器搅拌分散，随后向上述溶液加入浓度为1.8mol/l的过氧化氢水溶液以及浓度为0.1mol/l硫酸水溶液并搅拌均匀，得到混合溶液，混合溶液中聚乙烯基吡咯烷酮水溶液、导电聚合物单体、过氧化氢水溶液的体积摩尔比为1l：0.8mol：1.8mol:0.1mol，将混合均匀的溶液在搅拌下置于253.7nm的紫外光(30w)下照射，反应在室温下持续4小时后停止即得聚吡咯的纳米颗粒水分散液，备用；
49.(2)将25份330n以及7份氯化石蜡，12份乙酰柠檬酸三丁酯，5份二型粉状moca，31份800目重钙以及12份氧化铁红搅拌分散均匀，得到色浆，将40份步骤(1)制备的聚吡咯纳米颗粒水分散液加入到色浆中，搅拌均匀后加热至96℃，随后抽负压至-0.09mpa以下，真空脱水处理4h，脱水完毕降温至55℃，密封保存即得导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆。
50.应用例
51.将实施例1～3制备的导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆分别与山东亿博润新材料科技有限公司生产的yn1011型聚氨酯胶水、含胶量20％的epdm颗粒(尺寸为0.5～1.5mm)、胶粉按照质量比为1:2:3:0.5，混拌后即用于塑胶跑道面层喷涂。为了方便性能测试，上述混合料摊铺3-5mm厚的样块，样块室温环境放置固化7天后成型并进行性能测试。测试样块的拉伸强度、断裂伸长率以及表面电阻率，测试结果见表1。
52.表1实施例1～3与对比例1的产品的性能测试结果
[0053][0054][0055]
注：紫外线老化实验条件：辐照度0.51w/(m2·
nm)，辐照波长340nm，持续时间500h；
[0056]
空白对比例1与实施例1的区别在于不添加实施例1中的聚吡咯的纳米颗粒水分散液。
[0057]
由以上实施例可知，本发明提供了一种导电聚合物改性的塑胶跑道面层喷涂色浆及其制备与应用，其赋予跑道面层一定的抗静电性能，减少灰尘的吸附；并且还可以提高面层材料喷涂后的固化速度以及固化后的强度；以及能够在一定程度上延缓面层材料的光老化过程，增加场地的使用寿命。
[0058]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。