[發明專利]一種環保體育場地用聚氨酯膠水及其制備方法

有效

• 申請號: 201510425215.2
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105062402B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 宋正華
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C09J175/08
• 分類號: C09J175/08;C09J11/04;C09J11/06;C09J11/08;C08G18/76;C08G18/48
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及體育領域，具體涉及一種環保體育場地用聚氨酯膠水及其制備方法。

背景技術

1968年將聚氨酯粘合劑用于玻璃纖維增強塑料的粘接，經過1978年改進了雙組份聚氨酯的包裝以及單組份聚氨酯粘合劑開始使用后，使得聚氨酯粘合劑發展加快。隨著我國全民健身運動的開展，聚氨酯粘合劑的使用正在呈蓬勃發展趨勢。

傳聚氨酯膠水是合適的聚醚配比與異氰酸酯的當量計算有機合成的半成品。目前大多數塑膠跑道膠水在實際使用的過程中，由于設計配方時原料的選擇、配比以及合成工藝等存在差別，導致機械性能和施工環境比較差，再者傳統上選用的甲苯二異氰酸酯(TDI)型和MOCA（聚氨酯橡膠硫化劑），由于TDI聚氨酯跑道內含有的重金屬物質，會在使用過程中氧化污染環境。如鉛經氧化后變成氧化鉛，以粉塵的形式影響人的健康。鉛多積聚在離地面約1m的大氣中，處于兒童的呼吸帶，對健康的影響較大。游離的TDI可以在幾年內揮發掉，但材料內有毒有害化學物質會造成對人體的侵害，以及對環境造成不良影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種環保體育場地用聚氨酯膠水及其制備方法，用以克服由于傳統體育場地用聚氨酯膠水的合成工藝的差別以及膠水中使用的原料帶來的對人體的傷害和不安全隱患。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案為：一種環保體育場地用聚氨酯膠水，由聚醚多元醇、二苯基甲烷二異氰酸酯、熱塑性樹脂、改性分子篩、助劑、蓖麻油和無機填料組成，各組分的重量百分比依次為：聚醚多元醇30~60%、二苯基甲烷二異氰酸酯5~15%、熱塑性樹脂5~10%、改性分子篩3~7%、助劑10~25%、蓖麻油3~10%和納米無機填料5~10%，其中，無機填料由重量比為1：1.5~2的氧化鋁微粉和白炭黑納米微膠囊粉組成。

其中，聚醚多元醇由重量比為2~5：1的聚醚多元醇主料和聚醚多元醇輔料組成，其中，聚醚多元醇主料為聚氧化丙烯丙三醇醚，分子量為5000-7000；聚醚多元醇輔料為聚氧化丙烯丙二醇醚，分子量為1000-4000。

本發明中，熱塑性樹脂由重量比為1：1~2的叔丁基酚醛樹脂和萜烯樹脂組成。

本發明中，二苯基甲烷二異氰酸酯為4,4-二苯基甲烷二異氰酸酯和/或2,4-二苯基甲烷二異氰酸酯。

本發明中，助劑為鄰苯二甲酸二辛酯。

本發明中，氧化鋁微粉的粒度為1~6微米，純度為98%；白炭黑納米微膠囊粉粒度為20納米，純度＞99.5%。

一種環保體育場地用聚氨酯膠水的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按照1：3：3的重量比，稱取納米微膠囊粉、納米白炭黑和無水乙醇，混合后在40~50KHz的頻率下超聲分散20~25min，然后在真空度為0.098MPa的真空條件下進行抽濾，當不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出濾出物，置于烘箱中，依次進行30℃×6h的烘干和50℃×20min的預熱，取出預熱后的物料，并將其置于壓力機中在2MPa壓力下預壓5min，然后再在5MPa、145~155℃條件下熱壓28~30min，自然冷卻至室溫后，制得白炭黑納米膠囊粉，備用；

步驟二、按照2：100的重量比，稱取硼酸鈉和分子篩，將硼酸鈉全部溶解在去離子水中，然后加入稱取的分子篩，在50℃的水浴中浸漬6h，得到改性分子篩；硼進入分子篩的無機骨架中，使無機基團表面改性，提高其吸附性能；其中，本發明采用的分子篩為13X型分子篩。

步驟三、按照所述的重量百分比，將聚醚多元醇加入到反應釜中，并在70~85℃下攪拌0.5~1h，然后進行抽真空脫氣脫水處理1~2.5h后，將其冷卻至40~60℃，備用；

步驟四、在步驟三的基礎上加入所述重量百分比的二苯基甲烷二異氰酸酯，在70~90℃下反應2.5h，并冷卻至40~60℃，備用；

步驟五、按照1：1.5~2的重量比，分別稱取氧化鋁微粉和步驟一制得的白炭黑納米微膠囊粉，混合得無機填料；在步驟四的基礎上加入所述重量百分比的無機填料、熱塑性樹脂、助劑、蓖麻油和步驟二制備的改性分子篩，攪拌0.5~1h得混合溶液，在氮氣氣氛保護下將形成混合溶液出料，制得聚氨酯膠水。

該制備方法改善了生產和施工環境，優化了產品的固化時間；工藝流程簡單，操作方便，保證了施工效率和施工質量；所采用的原料克服了傳統使用TDI和MOCA帶來的對人體的傷害及不安全隱患，環保，無污染，保護環境，生產成本低。

本發明中，白炭黑納米微膠囊粉的高流動性和納米尺寸效應，使膠水的耐磨性大大增強。白炭黑納米微膠囊粉的表面活性點、表面官能團的化學吸附，能夠避免膠水鈍化。