单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料及其制备方法
【专利说明】
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技术领域
[0002] 本发明属于轻体地面装饰材料技术领域，具体涉及一种单组份湿气固化型聚氨酯 塑胶跑道材料及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 随着全民健身运动的开展，对体育设施的要求也不断提高。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。自第 19届奥运会之后，历届奥林匹克运动会的田径赛场主跑道与辅助区均采用塑胶铺装，塑胶 跑道已被国际公认为最佳比赛跑道。
[0005] 塑胶跑道从下到上一般分为基础层和胶面层，一般胶面层由弹性高分子材料构 成，胶面可以是有橡胶颗粒或无颗粒的塑胶跑道。胶面层主要由聚氨酯材料组成的称为聚 氨酯塑胶跑道，按原料组分可分为单组份塑胶跑道、双组份塑胶跑道；按胶面层构造可分为 全塑型（聚氨酯胶面层全部采用聚氨酯材料或橡胶胶粒）、复合型（又称透气型，胶面层为 双层结构）、混合型（由PU胶粒或橡胶胶粒混合后固化成型）。塑胶跑道有采用浇注方法 直接铺设常规跑道，还有携带方便可用于多种场合折叠成卷的橡胶板形式的便携式跑道。
[0006] 现国内塑胶胶面大都采用双组分聚氨酯胶经场摊铺固化成型，属浇注型聚氨酯弹 性体。所采用的配方为甲苯二异氰酸酯（简称TDI)和3，3 -二氯-4，4 -二氨基二苯 甲烷（简称M0CA)体系。因 TDI易挥发毒性大，对现场施工人员带来较大危害，MOCA属化 学致癌物质，强烈刺激人的呼吸道。近年来随着环保要求日益迫切，替代TDI -MOCA体系的 环保配方不断涌现，如采用二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)-非卤代二胺体系和耐水解性能 卓越的碳化二亚胺改性MDI -非卤代二胺体系。众所周知，MDI相对TDI而言，低挥发性且 低毒，制成的弹性体物理性能优越，若完全由4，4 -MDI制备预聚体，则由于4位异氰酸 酯活性很高，反应可控性差，且生成预聚体粘度大，流动性差，不适合现场浇注。传统的双组 份聚氨酯塑胶跑道材料一般都是随用随配，保存时间不会太长，同时在混合和计量配比上 会浪费不少时间和人力，还有可能发生差错导致原料的浪费，从而使跑道的施工成木增加。
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【发明内容】
[0008] 为了克服目前双组份双组份聚氨酯塑胶跑道材料使用时的缺陷，以及目前塑胶跑 道材料不安全环保的问题，本发明提供一种单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料及其制 备方法，配方中所有组分均安全无毒，使用时无需进行化学计量，也无须加入交联剂和扩链 剂等添加剂，只用利用空气或基材表面的水分即可固化产生交联粘接作用，操作简单，施工 方便，铺设的塑胶跑道无毒无害，各项指标均达到GB/ T 14833 -1993要求，耐水性能和 耐热空气老化性能优良。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为： 一种单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料，由以下质量份的原料组成：二苯基甲烷 二异氰酸酯15~30份，4,4'_二环己基甲烷二异氰酸酯1~3份，聚醚多元醇15~25 份，羟乙基十二烷基醇5~10份，苯甲酸二丁酯2~4份，二月桂酸二丁基锡1~3份， 己内酰胺1~2. 5份，油酸三乙醇胺0. 8~1. 6份，聚乙烯蜡1. 5~2. 8份，硫代二丙酸二 月桂酯0. 5~1. 6份，三羟甲基丙烷1. 5~4. 5份，乙酸乙酯10~20份，氨基硅油2~4 份，填料1~4份，防老剂0. 5~2. 5份，促进剂1. 5~3. 0份。
[0010] 所述填料为碳酸钙或者氧化锌中的至少一种。
[0011] 所述防老剂为防老剂D、防老剂A或者防老剂RD中的至少一种。
[0012] 所述促进剂为促进剂CZ、促进剂M或者促进剂DM中的至少一种。
[0013] 所述聚醚多元醇为聚醚二元醇或者聚醚三元醇，分子量在2000~5000之间。
[0014] 所述一种单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料，优选由以下质量份的原料组 成：二苯基甲烷二异氰酸酯20~25份，4, 4'-二环己基甲烷二异氰酸酯1.5~2. 3份， 聚醚多元醇18~22份，羟乙基十二烷基醇6~8份，苯甲酸二丁酯2.4~3.6份，二月 桂酸二丁基锡1. 5~2. 5份，己内酰胺1. 6~2. 2份，油酸三乙醇胺1. 2~1. 4份，聚乙烯 蜡1. 8~2. 4份，硫代二丙酸二月桂酯0. 8~1. 4份，三羟甲基丙烷2. 5~3. 5份，乙酸乙 酯12~16份，氨基硅油2. 6~3. 3份，填料1. 8~3. 2份，防老剂1. 4~1. 8份，促进剂 1. 8 ~2. 6 份。
[0015] 进一步优选由以下质量份的原料组成：二苯基甲烷二异氰酸酯22份，4, 4' -二环 己基甲烷二异氰酸酯1.8份，聚醚多元醇20份，羟乙基十二烷基醇7份，苯甲酸二丁酯3 份，二月桂酸二丁基锡2份，己内酰胺2份，油酸三乙醇胺1. 3份，聚乙烯蜡2. 1份，硫代二 丙酸二月桂酯1.1份，三羟甲基丙烷3份，乙酸乙酯14份，氨基硅油3份，填料2. 2份，防 老剂1.6份，促进剂2. 2份。
[0016] 所述单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 将聚醚多元醇、羟乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反应器中，搅拌，升温至 100~110°C，抽真空脱水至水质量分数小于1*10-3,降温至40~60°C备用； 2) 向步骤1)的反应器中加入二苯基甲烷二异氰酸酯、己内酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基锡，升温至80~90°C，反应1~3h后降温至50~60°C ; 3) 将剩余组分混合均匀，加入到步骤2)的反应器中，50~60°C条件下搅拌混合2~ 5h，降温至室温，得到单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料。
[0017] 步骤1)中优选升温至105°C。
[0018] 步骤2)中优选升温至85°C，反应2h后降温至55°C。
[0019] 步骤3)中优选在55°C条件下搅拌混合4h。
[0020] 有益效果：本发明提供的单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料，配方中采用安 全无毒组分制备得到，使用时无需进行化学计量，也无须加入交联剂和扩链剂等添加剂，只 用利用空气或基材表面的水分即可固化产生交联粘接作用，操作简单，施工方便，铺设的塑 胶跑道无毒无害，各项指标均达到GB/ T 14833- 1993要求，耐水性能和耐热空气老化性 能优良。
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【具体实施方式】
[0022] 聚醚二元醇N240和聚醚三元醇N330均为工业级，购自江苏钟山化工有限公司， 其他组分均可从商业途径购买得到。
[0023] 实施例1 一种单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料，由以下质量份的原料组成：二苯基甲烷 二异氰酸酯30份，4, 4'-二环己基甲烷二异氰酸酯3份，聚醚三元醇25份，羟乙基十二烷 基醇10份，苯甲酸二丁酯4份，二月桂酸二丁基锡3份，己内酰胺2. 5份，油酸三乙醇胺 1.6份，聚乙烯蜡2. 8份，硫代二丙酸二月桂酯1.6份，三羟甲基丙烷4. 5份，乙酸乙酯20 份，氨基硅油4份，填料氧化锌4份，防老剂A 2. 5份，促进剂DM 3. 0份。
[0024] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将聚醚多元醇、羟乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反应器中，搅拌，升温至 105°C，抽真空脱水至水质量分数小于1*10 3,降温至50°C备用； 2) 向步骤1)的反应器中加入二苯基甲烷二异氰酸酯、己内酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基锡，升温至85°C，反应2h后降温至55°C ; 3) 将剩余组分混合均匀，加入到步骤2)的反应器中，55°C条件下搅拌混合4h，降温至 室温（25°C)，得到单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料。
[0025] 实施例2 一种单组份湿气固化型聚氨酯塑胶跑道材料，由以下质量份的原料组成：二苯基甲烷 二异氰酸酯15份，4, 4'-二环己基甲烷二异氰酸酯1份，聚醚三元醇15份，羟乙基十二烷 基醇5份，苯甲酸二丁酯2份，二月桂酸二丁基锡1份，己内酰胺1份，油酸三乙醇胺0.8 份，聚乙烯蜡1.5份，硫代二丙酸二月桂酯0.5份，三羟甲基丙烷1.5份，乙酸乙酯10份， 氨基硅油2份，填料氧化锌1份，防老剂A 0.5份，促进剂M 1.5份。
[0026] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将聚醚多元醇、羟乙基十二烷基醇和油酸三乙醇胺加入到反应器中，搅拌，升温至 105°C，抽真空脱水至水质量分数小于1*10 3,降温至50°C备用； 2) 向步骤1)的反应器中加入二苯基甲烷二异氰酸酯、己内酰胺、硫代二丙酸二月桂酯 和二月桂酸二丁基锡，升温至85°C，反应2h后降温至55°C ; 3) 将剩余组分混合均匀，加入到步骤2)