本发明涉及胶粘剂，特别涉及一种水性环保塑胶跑道胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
塑胶跑道，是由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料等组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，降低摔伤率，是国际上公认的室外运动场地坪材料。
但是，最近不乏从媒体上能够看到一些塑胶跑道的负面报道。报道称，某地多所学校出现“毒塑胶跑道”导致学生出现流鼻血、头晕、皮肤过敏等症状的消息持续发酵，相关部门对出现事故学校的塑胶跑道也做了大量的质检。结果表明，塑胶跑道经过空气的暴晒、雨水的冲刷会向空气中散发挥发性物质，学生吸入大量挥发性物质导致了流鼻血、头晕、皮肤过敏等现象，这引起了社会的广泛关注。
目前，现有专利中申请公布号为CN105038684A的中国专利公开了一种环保型塑胶跑道用聚氨酯胶粘剂的制备，该方法是以聚醚多元醇、芳香族二异氰酸酯为原料，氯化石蜡和邻苯二甲酸二丁酯为助剂，白炭黑为填料，有机锡为催化剂，通过预聚体法制备出了环保、高性能塑胶跑道用聚氨酯胶粘剂，制备了挥发性低、无毒、无刺激性气味的环保胶粘剂，具有优异的使用性能。
但是，上述环保胶粘剂中的原料采用大量溶剂以及芳香族二异氰酸酯，遇到炎热的天气或者紫外线强烈照射时会加速释放芳香类毒物，残留铅、汞等重金属，对人体有较强的慢性毒性，并且对土壤环境及地下水也会造成持续性污染；而且，上述胶粘剂中添加大量的二氧化硅，随着二氧化硅含量的增多，导致胶粘剂容易发生开裂。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种水性环保塑胶跑道胶粘剂，该胶粘剂所使用的原料均很安全、环保，并且具有良好的回弹性能，不易开裂。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种水性环保塑胶跑道胶粘剂，包括A组分与B组分；
所述A组分包括如下重量百分比计的物质：19％～48％去离子水、0.3％～0.8％分散剂、0.5％～0.7％消泡剂、0.2％～0.5％增稠剂、1％～2％羟乙基纤维素醚、0.5％～1％成膜助剂、40％～60％水性丙烯酸酯乳液、0.5％～2％杀菌剂；
所述B组分包括如下重量百分比计的物质：5％～10％胺类固化剂。
通过采用上述技术方案，本申请的胶粘剂所采用的原料为去离子水、水性丙烯酸酯乳液、羟乙基纤维素醚以及助剂，起主要作用的水性丙烯酸酯乳液具有优异的环保性能，取代了现有技术中采用芳香族二异氰酸酯所制备的胶粘剂，即使遇到炎热天气或者受到强紫外线照射时，经本申请的胶粘剂也不会释放芳香类的有毒气体，大大提高了胶粘剂的环保性能；同时，水性丙烯酸酯乳液具有优异的柔性、回弹性，有助于减小胶粘剂的开裂性。
本发明进一步设置为：所述水性丙烯酸酯乳液为环氧-丙烯酸杂化乳液与弹性丙烯酸乳液复配，其中环氧-丙烯酸杂化乳液在水性丙烯酸酯乳液中的占比为30％～40％。
通过采用上述技术方案，环氧-丙烯酸杂化乳液是弥补了环氧树脂与丙烯酸各自的不足，通过核-壳乳液聚合法制备的结合环氧树脂与丙烯酸的优点的杂化乳液；弹性丙烯酸乳液是指加入适量的软单体以降低玻璃化温度，并且利用加入的功能单体或低聚物所带有的特殊官能团的相互作用形成醚键、酯键或者酰胺基团，或者通过双键之间的加成作用形成大分子链的C-C键，形成具有微交联结构的一类丙烯酸酯乳液；将环氧-丙烯酸杂化乳液与弹性丙烯酸乳液复配使用，显著提高了胶粘剂的粘结能力，并且具有优异的耐候性、耐碱性、抗紫外光性以及优良的回弹性、拉伸强度以及不易开裂性。
本发明进一步设置为：所述分散剂为丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐聚合物、聚羧酸系分散剂中的一种或者多种。
通过采用上述技术方案，分散剂选用丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸酐聚合物、聚羧酸系分散剂中的一种或者多种，丙烯酸酯类共聚物作为分散剂在涂料中应用广泛，它与很多膜聚合物产生良好的协同性，有助于对体系的分散；苯乙烯-马来酸酐聚合物分子中既含有疏水性苯乙烯链段，又含有亲水性马来酸酐链段，具有良好的分散性能，而且苯乙烯-马来酸酐聚合物通过锚固基团，通过离子对、氢键、范德华力等作用紧密地结合在固体填料与液体填料之间，形成了很强的空间位阻效应，从而有利于稳定地分散；聚羧酸系分散剂具有长碳链，较多活性的吸附点以及能起到空间排斥作用的支链，在乳液聚合中起到有效的分散性能，并且聚羧酸系分散剂在使用时，对pH值以及温度敏感程度小，分散性能高，不易出现沉降和絮凝。
本发明进一步设置为：还包括3％～4％功能性助剂，所述功能性助剂为丙烯酸官能化的有机硅预聚体。
通过采用上述技术方案，丙烯酸官能化的有机硅预聚体作为功能性助剂，有助于提高水性丙烯酸酯乳液的表面性能，增加表面的光滑度，同时提高水性丙烯酸酯乳液的强度、柔韧性、抗结块、耐擦伤以及抗污染性。
本发明进一步设置为：还包括1％～3％防冻剂。
通过采用上述技术方案，添加防冻剂，有助于使本申请所述的胶粘剂在低温下有效防止物料中水分结冰，由于本申请的胶粘剂是作用于塑胶跑道上，而塑胶跑道中的混凝土需要在负温下硬化，添加防冻剂，有助于在低温下铺设塑胶跑道时，塑胶跑道中各个层之间的粘结力更好，从而提高塑胶跑道的强度。
本发明进一步设置为：还包括5％～6％防尘剂，所述防尘剂选用气相二氧化硅。
通过采用上述技术方案，气相二氧化硅防尘剂依靠氢键进行触变，可以将颜填料表面的水分置换包覆，让它与丙烯酸酯类更加紧密地结合在一起，起到防沉降、增稠、防流挂，而且有助于起到分散、提高附着力的作用。
本发明的另一目的在于公开了一种水性环保塑胶跑道胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)溶解：将0.3％～0.8％分散剂、0.5％～0.7％消泡剂、1％～3％防冻剂、0.5％～2％杀菌剂等助剂加入到19％～48％去离子水中，然后加入1％～2％羟乙基纤维素醚，调节转速为500～1000rpm，分散15～25min，制成纤维素浆料；
(2)胶粘剂制备：在分散完成的纤维素浆料中加入40％～60％水性丙烯酸酯乳液，在500～1000rpm条件下进行搅拌，并加入0.5％～0.7％消泡剂、3％～4％功能性助剂、5％～6％防尘剂、0.2％～0.5％增稠剂以及0.5％～1％成膜助剂，混合完毕后包装即可。
通过采用上述技术方案，首先将分散剂、消泡剂、防冻剂、杀菌剂均匀地溶解在去离子水中，然后将羟乙基纤维素醚进行有效溶解，形成纤维素浆料；然后向均匀分散的纤维素浆料中添加水性丙烯酸酯乳液，并进行充分的搅拌；另外添加其他功能性助剂，从而使制备的胶粘剂的综合性能更优。
本发明进一步设置为：步骤(1)中调节溶解温度为35～40℃。
通过采用上述技术方案，控制步骤(1)中的溶解过程在35～40℃，在高于室温的温度下进行溶解，有助于加快分散剂、消泡剂、防冻剂以及杀菌剂在水中的溶解速度，同时提高羟乙基纤维素醚在去离子水中的溶解度，有助于制备均匀、稳定的纤维素浆料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、水性丙烯酸酯乳液采用丙烯酸杂化乳液与弹性丙烯酸乳液复配，具有优异的环保性能；同时有助于提高胶粘剂的粘结能力，并且具有优异的耐候性、耐碱性、抗紫外光性以及优良的回弹性、拉伸强度以及不易开裂性；
2、丙烯酸官能化的有机硅预聚体与水性丙烯酸酯乳液产生协同作用，大大增强了乳液体系的表面性能，增加表面的光滑度，同时提高水性丙烯酸酯乳液的强度、柔韧性、抗结块、耐擦伤以及抗污染性；
3、同时，在乳液体系中加入气相二氧化硅防尘剂、分散剂、成膜助剂，从而提高乳液体系中固体填料与液体填料之间的分散性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
羟乙基纤维素醚是由澳汉盛川(北京)化工有限公司出售；
成膜助剂选用美国陶氏化学公司生产的2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
防冻剂选用西安天垒特种节能建材有限公司生产的水溶性有机化合物类的防冻剂；
消泡剂选用凯纳(天津)环保技术有限公司出售的KS-1009型有机硅消泡剂；增稠剂选用广东中联邦精细化工有限公司生产的C-110型；
杀菌剂选用享鑫化工有限公司生产；
丙烯酸酯共聚物分散剂选用德国毕克公司生产的BYK-154乳液体系分散剂；
苯乙烯-马来酸酐分散剂选用余姚市汇鸿塑料厂生产的SMA树脂；
聚羧酸系分散剂选自台湾中亚生产的SN5040型高效聚羧酸钠盐型；
弹性丙烯酸乳液选用广州市旷轩化工有限公司出售的KX-03型；
防尘剂选用德固赛AEROSIL200型气相二氧化硅。
准备工作：
一、环氧-丙烯酸杂化乳液的制备：
1、准备原料：环氧树脂、丙烯酸单体和丙烯酸烷基酯单体、乙烯基烷基磷酸酯、引发剂、中和剂、去离子水；
2、制备过程：
(1)将80kg水、0.4kg十二烷基磺酸钠和0.1kg辛基酚聚氧乙烯醚搅拌均匀，升温至50℃，加入10.2kg甲基丙烯酸甲酯和5.6kg丙烯酸丁酯和1.2kg甲基丙烯酸，继续升温至75℃；加入0.15kg过硫酸胺水溶液，直至乳液呈明显蓝光；滴加10.2kg甲基丙烯酸甲酯和5.6kg丙烯酸丁酯和1.2kg甲基丙烯酸的混合单体，滴加完保温30分钟，制得种子乳液；
(2)在制备种子乳液的同时，用52kg甲基丙烯酸甲酯和26kg丙烯酸丁酯混合单体溶解12kg E-51环氧树脂，然后加0.6kg过氧化苯甲酰引发剂、0.3kg十二烷基磺酸钠和1.2kg辛基酚聚氧乙烯醚、1.2kg乙烯基烷基磷酸酯、0.6kg N，N-二甲基乙醇胺和50kg水，用高剪切乳化分散机进行乳化，得到预乳化液；
(3)在80℃向种子乳液中滴加预乳化液，继续进行乳液聚合，乳液聚合完成后，保温2小时；
(4)将所得的乳液冷却至25℃，在搅拌状态下加适量N，N-二甲基乙醇胺，将乳液pH值调整至8，得到环氧/丙烯酸杂化乳液。
二、丙烯酸官能化的有机硅预聚体的制备：
(1)将乙烯基三乙氧基硅烷20kg、季戊四醇三丙烯酸酯2kg、季戊四醇四丙烯酸酯2kg、环氧丙烯酸缩水甘油酯6kg、丙烯酸甲酯5kg、甲基丙烯酸羟乙酯5kg、丙烯酸10kg、异丙醇25kg依次加入到反应罐中，机械搅拌均匀分散；
(2)将反应罐升温到80℃，半小时内滴加完2％的偶氮二异丁腈/异丙醇溶液25kg引发自由基聚合反应；
(3)回流反应2h后，加入四甲基氢氧化铵中和反应产物直至pH值为7；
(4)过滤去除杂质和沉淀，补充异丙醇将固含量调整为50％，即为丙烯酸官能化的有机硅预聚体。
实施例一：
将380kg水加入搅拌容器中，在搅拌转速为300rpm下加入5kg丙烯酸酯共聚物分散剂、羟乙基纤维素15kg、防冻剂20kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg，充分分散20min，然后在搅拌转速为500rpm下加入环氧-丙烯酸杂化乳液170kg、弹性丙烯酸乳液300kg、成膜助剂7kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg、功能性助剂35kg、防尘剂50kg、增稠剂2kg，进一步提高搅拌转速为600rpm，搅拌5min，检测合格后过滤包装为A组份；将A组份与B组份按比例100∶6.2混合均匀即可得水性环保塑胶跑道胶粘剂。
实施例二：
将430kg水加入搅拌容器中，在搅拌转速为300rpm下加入7kg丙烯酸酯共聚物分散剂、羟乙基纤维素16kg、防冻剂20kg、杀菌剂6kg、消泡剂3kg，充分分散20min，然后在搅拌转速为500rpm下加入环氧-丙烯酸杂化乳液130kg、弹性丙烯酸乳液280kg、成膜助剂6kg、杀菌剂6kg、消泡剂4kg、功能性助剂35kg、防尘剂55kg、增稠剂2kg，进一步提高搅拌转速为600rpm，搅拌5min，检测合格后过滤包装为A组份；将A组份与B组份按比例100∶5.41混合均匀即可得水性环保塑胶跑道胶粘剂。
实施例三：
将218kg水加入搅拌容器中，在搅拌转速为300rpm下加入7kg丙烯酸酯共聚物分散剂、羟乙基纤维素12kg、防冻剂20kg、杀菌剂6kg、消泡剂3kg，充分分散20min，然后在搅拌转速为500rpm下加入环氧-丙烯酸杂化乳液260kg、弹性丙烯酸乳液350kg、成膜助剂9kg、杀菌剂6kg、消泡剂4kg、功能性助剂40kg、防尘剂60kg、增稠剂5kg，进一步提高搅拌转速为600rpm，搅拌5min，检测合格后过滤包装为A组份；将A组份与B组份按比例100∶8.05混合均匀即可得水性环保塑胶跑道胶粘剂。
对比例一：申请公布号为CN105038684A的中国专利。
对比例二：
将380kg水加入搅拌容器中，在搅拌转速为300rpm下加入5kg丙烯酸酯共聚物分散剂、羟乙基纤维素15kg、防冻剂20kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg，充分分散20min，然后在搅拌转速为500rpm下加入环氧-丙烯酸杂化乳液470kg、成膜助剂7kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg、功能性助剂35kg、防尘剂50kg、增稠剂2kg，进一步提高搅拌转速为600rpm，搅拌5min，检测合格后过滤包装为A组份；将A组份与B组份按比例100∶6.2混合均匀即可得水性环保塑胶跑道胶粘剂。
对比例三：
将380kg水加入搅拌容器中，在搅拌转速为300rpm下加入5kg丙烯酸酯共聚物分散剂、羟乙基纤维素15kg、防冻剂20kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg，充分分散20min，然后在搅拌转速为500rpm下加入弹性丙烯酸乳液470kg、成膜助剂7kg、杀菌剂5kg、消泡剂3kg、功能性助剂35kg、防尘剂50kg、增稠剂2kg，进一步提高搅拌转速为600rpm，搅拌5min，检测合格后过滤包装为A组份；将A组份与B组份按比例100∶6.2混合均匀即可得水性环保塑胶跑道胶粘剂。
塑胶跑道样品制备：将A组份、B组份按照实施例中的比例均匀混合后，加上EPDM橡胶颗粒进行施工。
检测指标：
(1)T/31010100-C003-2016《学校运动场地塑胶面层有害物质限量》液体部分。
(2)冲击吸收：采用冲击吸收测试仪检测场地冲击吸收的能力。将质量为20公斤的重物自由下落到一个铁砧上，铁砧通过弹簧将力传向测力台底部，测力台通过球形底盘安装在地面。测力台由力量传感器组成，并能在冲击过程中记录下冲击返回力的最大值。将该最大值与在坚固地面上(如混凝土)所测得的数据进行比较，同时计算出合成表面冲击返回作用力的百分比。
(3)垂直形变：采用垂直变形测试仪检测场地的垂直变形。将质量为20公斤的重物下落到弹簧上，通过弹簧将负荷传递到放置在被检测物表面的测力台，测力台内包含一力量传感器，传感器可以在冲击过程中记录下力量的增量，通过测力台两侧的变形摄取器的平均数来测量出被检测物表面的变形量。
(4)拉伸强度与断裂伸长率：用GB/T1.654规定的方法测定，按照规定中附录D中D3.1制备试样，控制拉伸速度为100±10mm/min。
(5)阻燃：按照《国家塑胶跑道检测要求及技术标准》中附录E方法进行。
通过上表可知，使用本实施例所制备的胶粘剂铺设塑胶跑道，具有最佳的安全性、环保性；同时，相比于对比例二、对比例三而言，大大提高了塑胶跑道的拉伸强度与断裂伸长率，增强其使用性能、
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。