一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用，以重量份数计，水性材料包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。该水性材料制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；优异的粘接性能和耐水性能。

Polyurethane aqueous material, preparation method and application thereof

The present invention provides an aqueous polyurethane material, preparation method and application thereof, by weight, water soluble material comprises the following components: 100 polyurethane pellets and waterborne polyurethane adhesive from 12 to 40; pellets prepared by polyurethane comprises the following components: two carbon dioxide copolymer multiple alcohol 100, 20 to 50 portions of diisocyanate and chain extender crosslinking agent 5 to 20 and 0.01 to 1 parts of organic metal catalyst; waterborne polyurethane adhesive prepared by including the following components: carbon dioxide copolymer polyol, diisocyanate 100 20 - 80, 1 - 20 extenders and crosslinkers, hydrophilic chain extender 2 ~ 12, 0.01 ~ 1 organic metal catalyst, 100 to 300 parts of water and salt forming agent. The polyurethane waterborne runway bottom prepared with this waterborne material has excellent abrasion resistance, excellent adhesion and water resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用
本专利技术涉及铺地材料
，尤其涉及一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
近年来，全国多家幼儿园、中小学相继发生毒跑道事件，引起人们对跑道材料的关注。在毒跑道事件发生后，申请人对球场、铺地材料做了详细研究，结果发现，跑道材料的确存在严重环境隐患。跑道材料多采用聚醚型聚氨酯现场浇筑成型，一般聚醚型聚氨酯强度较低，耐磨性差，一般要加入大量的填料如无机碳酸钙、滑石粉，如专利CN201510282525.3使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应，加入滑石粉、白陶土、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、白碳黑、抗氧剂、抗紫外剂等制备聚醚型聚氨酯胶水，由于填料的加入，体系粘度迅速增加，为了进一步降低粘度，其加入大量的增塑剂如短链氯化石蜡和溶剂如二甲苯、醋酸丁酯等，然后和EPDM颗粒混合，制备聚氨酯球场跑道。目前，透气型跑道底层通常使用溶剂型聚氨酯胶黏剂和黑色橡胶颗粒混合制成，如专利CN100443544使用二官能度聚醚多元醇以及三官能度聚醚多元醇复配使用，与异氰酸酯反应，并加入低分子量多元醇反应，再加入增粘剂增塑剂等配成单组分聚氨酯胶黏剂，再加入金属羧酸盐类催化剂，与黑色橡胶粒共混，摊铺制成塑胶跑道底层。该方法虽然避免了使用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)以及重金属(铅、汞)催化剂，但是使用了甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料，其蒸气压较低，容易挥发，并且制成的单组分聚氨酯胶黏剂NCO含量比较高，对现场施工人员的健康伤害仍然较大，并且使用的黑色橡胶粒里含有大量的多环芳烃，对身体抵抗力较弱的人群，特别是老人小孩伤害很大。使用水性聚氨酯胶黏剂代替溶剂型胶黏剂，有较大的利用价值，对环境和人体基本无伤害。一般水性胶黏剂粘接强度比溶剂型胶黏剂差，为了达到有效粘接强度，通常使用聚酯多元醇制备水性聚氨酯胶黏剂，如专利CN102827570A，CN102827570A，CN201410324567.4使用聚酯多元醇制备预聚物再加水搅拌乳化，制备水性胶黏剂。但是聚酯多元醇制备的水性聚氨酯通常在户外使用时，耐水性不强，雨水多，湿度高的情况下，容易水解，耐用性差。因此，开发一种有别于目前塑胶跑道，完全无毒、无味、成本可控并且性能良好且耐水性强的水性塑胶跑道材料显得具有十分必要性和可行性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用，该聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐水性。本专利技术提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。优选地，所述成盐剂与亲水扩链剂的物质的量比为0.8～1.2:10。优选地，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。优选地，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。优选地，所述扩链交联剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。优选地，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量为1000～8000g/mol，二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度为2～6，二氧化碳共聚物多元醇的分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45。优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。优选地，所述有机金属催化剂选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或多种。本专利技术提供了一种上述技术方案所述聚氨酯水性材料的制备方法，包括以下步骤：将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂混合，反应，得到粒料预聚体，将所述粒料预聚体和扩链交联剂反应，然后固化和熟化，造粒，得到聚氨酯粒料；将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合，反应，得到胶黏剂预聚体；将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，乳化反应，得到水性聚氨酯胶黏剂；将所述聚氨酯粒料和水性聚氨酯胶黏剂混合，得到聚氨酯水性材料。本专利技术提供了一种聚氨酯水性跑道底层，由上述技术方案所述聚氨酯水性跑道材料或上述技术方案所述制备方法制备的聚氨酯水性材料压制成型制得。本专利技术提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。本专利技术提供的聚氨酯水性材料包括聚氨酯粒料，其制备原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，该组分内含有大量的碳酸酯键及醚键，这些键使得二氧化碳共聚物多元醇在制备成聚氨酯时，容易形成较强的分子内及分子间氢键，其与其它组分协同作用下，制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；水性聚氨酯胶黏剂中没有游离的异氰酸酯，环保无毒，含有大量极性基团，其与聚氨酯粒料结合性好，使得聚氨酯水性跑道底层具有优异的粘接性能和耐水性能。试验结果表明：本专利技术提供的聚氨酯水性跑道底层的磨耗为0.0135～0.0148(1.61Km)/cm3；拉伸强度为0.95～1.01MPa；吸水率为3.1％～4.0％。具体实施方式本专利技术提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。本专利技术提供的聚氨酯水性跑道底层材料，以重量份数计，包括聚氨酯粒料100份。在本专利技术中，所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份。在本专利技术中，所述聚氨酯粒料的制备原料包括二氧化碳共聚物多元醇100份。所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量优选为1000～8000g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。2.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述成盐剂与亲水扩链剂的物质的量比为0.8～1.2:10。3.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的聚氨酯水性跑道底层材料，其特征在于，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述扩链交联剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鹄岚，刘保华，冼文琪，程梦萍，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44