一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料及其制备方法技术

一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料及其制备方法，由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，B组分由二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚二元醇制成，A组分由聚醚三元醇、聚醚二元醇、交联剂、增塑剂、环氧树脂、丙烯酸酯和增强剂制成。本发明专利技术的聚氨酯复合材料中含有改性纳米二氧化硅，从而使得在材料受到外力冲击作用下，能够产生 “应力集中”的效应，使得其周围的一些基体“屈服”并吸收较多的变形功，此外也能够产生 “钉扎‑攀越”效应，增大裂纹在扩展时所受到的阻力，消耗变形功，从而使其韧性和弹性增加，而通过加入改性六钛酸钾晶须，更进一步的增强其表面性能，从而提高复合材料的力学性能。

Polyurethane composite material for laying plastic runway and preparation method thereof

A method for polyurethane composite material and preparation method of laying plastic runway, by A and B components by weight ratio of 2:1 mixture, B group consists of two phenyl methane diisocyanate and polyether glycol made from polyether component A three alcohol, polyether diol, crosslinking agent, plasticizer epoxy resin, acrylate, and reinforcing agent. Polyurethane composite material of the invention contains modified nano silica, which is impacted by the external force acting on material, can produce the effect of \stress concentration\, makes some \around the bend\ matrix and deformation work absorb more, also can produce \pinning climbing\ effect. The increase in the expansion of the crack resistance, so that the power consumption of deformation, toughness and elasticity, and by adding six modified potassium titanate whisker, further enhance the surface properties, so as to improve the mechanical properties of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及到体育设施中的塑胶跑道，具体的说是一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
自1968年在墨西哥举行的第19届奥运会上使用聚氨酯跑道以来，从而打开了聚氨酯材料在体育场地使用的新局面，聚氨酯塑胶运动场地在全世界得到空前的普及。随着我国全民健身运动的开展，聚氨酯塑胶跑道正在呈蓬勃发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料及其制备方法，该复合材料中含有改性纳米二氧化硅等材料组成的增强剂，能够提高材料的韧性和弹性。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料，所述聚氨酯复合材料由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由20-24份的二苯基甲烷二异氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇制成，A组分由10-12份的聚醚三元醇、7-9份的聚醚二元醇、0.3-0.5份的交联剂、11-13份的增塑剂、16-18份的环氧树脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份的增强剂制成，所述增强剂由20-22份的硅溶胶、4-6份的改性六钛酸钾晶须和5-7份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性六钛酸钾晶须指将市售的六钛酸钾晶须与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅是市售的纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。上述用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料的制备方法包括以下步骤：1）制备B组分；按照重量比，分别称取20-24份的二苯基甲烷二异氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇，然后将聚醚二元醇在70-85℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理1-2h后，冷却至40-60℃，再向其中加入称取好的二苯基甲烷二异氰酸酯，然后在70-90℃下反应2.5h，冷却至室温即得到B组分；2）分别制备A组分中的改性六钛酸钾晶须和改性纳米二氧化硅，备用；所述改性六钛酸钾晶须是将市售的六钛酸钾晶须与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到；所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅是将市售的纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成；3）制备增强剂，备用；分别称取20-22份的硅溶胶、4-6份步骤2）制得的改性六钛酸钾晶须和5-7份步骤2）制得的改性纳米二氧化硅混合后搅拌均匀，并静置1-2h，即得到增强剂；4）制备A组分；按照重量比，分别称取10-12份的聚醚三元醇和7-9份的聚醚二元醇混合后在80-90℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理1-2h，然后向其中依次加入0.3-0.5份的交联剂、11-13份的增塑剂、16-18份的环氧树脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份步骤3）制得的增强剂，在75-85℃下搅拌均匀即制得A组分；5）将A组分与B组分按照重量比2:1的比例混合后即得到产品。本专利技术中，环氧树脂可以采用双酚A型与双酚F型按质量比3:1混合制成，与预聚体聚氨酯反应形成聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物，同时提高复合材料的韧性。可将丙烯酸酯单体溶胀到聚氨酯预聚物中，并在体系中聚合，形成分步互穿网络聚合物，研究表明，二者官能团之间的物理相互作用有利于弹性模量的提高，并且随着官能团数量的增大，产物表现出典型的高聚物性能，使复合材料具有环保、耐磨、耐油、耐腐蚀、韧性好，同时还具有保光保色以及户外耐久性好等特点。再者，在体系中加入硅溶胶微粒，可以大大改善材料的力学性能和热学性能，同时还发现硅溶胶微粒的加入对制备过程中的组份混合、产物的拉伸性能的提高以及产品的最终互穿形态均有利。本专利技术中所述的聚氨酯复合材料可以预先铺设在特殊结构的地砖上，以便于在需要铺设塑胶跑道时直接铺设即可，从而提高施工效率，缩短施工工期，所述特殊结构的地砖由基料、外加剂、填充剂与水混合制成泥浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由20-22份的粉煤灰、16-20份的电石灰、24-28份的石灰石粉和6-8份的河砂混合而成，外加剂由9-10份细度不超过30微米的碳化硅微粉和2-3份细度不超过30微米的蓝晶石粉混合而成，填充剂由3-5份的钢渣粉、2-3份的铝灰和1-2份的赤泥混合后在1650-1700℃的温度下烧结1h后粉磨至细度不超过30微米得到；所述外加剂中还含有1-2份细度不超过100微米的石英砂粉末；所述填充剂中还含有1-2份的橄榄岩粉末；所述填充剂在制备过程中，烧结完成后以600-700℃/min的降温速率急速冷却后再进行粉磨。上述烧制地砖的方法，首先制备填充剂粉末，然后按照上述的比例称取各物料进行混合并加入水制成含水率为18-20%的泥料，该泥料在陈化6-8天后制成地砖坯体，而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即得到产品，所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取钢渣粉、铝灰和赤泥，混合后粉磨至细度不超过300微米的细粉，然后在1650-1700℃的温度下烧结1h后冷却并粉磨至细度不超过30微米即得到填充剂；所述泥料在陈化6-8天后，向其中加入泥料总重3%的地沟油，再次拌合均匀后再进行挤压成型制成地砖坯体；本专利技术在泥料陈化后向其中加入地沟油进行拌合，不仅充分利用了废弃的地沟油，而且由于加入地沟油，使得泥料的黏性和塑形得到了增强，这样使得外加剂在高温下分解形成气孔的过程中，大幅度降低由于气孔及蓝晶石粉膨胀所导致的裂纹等缺陷。所述烘干温度为100-120℃；所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从常温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度1-2h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧气含量不低于45%；所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。在制作上述特殊结构的地砖时，为防止地砖烧结过程中出现裂纹等缺陷，在将各物料混合制成泥料陈化后，可以向其中加入基料总重10%的水泥进行拌合，拌合均匀后再进行烘干、烧结和冷却，从而最终得到地砖。上述特殊结构的地砖在烧制时，以粉煤灰、电石灰、石灰石粉和河砂来作为烧制地砖的基料，不仅解决了粉煤灰、电石灰和石灰石等废弃物的再利用，而且也提高了烧制后地砖的强度（粉煤灰中含有的氧化铝、氧化硅等与氧化钙在地砖烧结时的高温环境中形成陶瓷颗粒增强体结构），通过加入由碳化硅作为外加剂，可以使得烧成的地砖表面含有一些开放型气孔（或称开口气孔），这些气孔能够保证地砖与橡胶弹性体结合的紧密性，而且也不会影响地砖的强度；碳化硅在高温氧化气氛中容易发生氧化反应：SiC+2O2→CO2+S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料，其特征在于：所述聚氨酯复合材料由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由20‑24份的二苯基甲烷二异氰酸酯和36‑38份的聚醚二元醇制成，A组分由10‑12份的聚醚三元醇、7‑9份的聚醚二元醇、0.3‑0.5份的交联剂、11‑13份的增塑剂、16‑18份的环氧树脂、12‑14份的丙烯酸酯和8‑10份的增强剂制成，所述增强剂由20‑22份的硅溶胶、4‑6份的改性六钛酸钾晶须和5‑7份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性六钛酸钾晶须指将市售的六钛酸钾晶须与其重量3‑5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1‑2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3‑4:80:2‑3:1‑2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅是市售的纳米二氧化硅与其重量3‑5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3‑4:1‑2:30的比例混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料，其特征在于：所述聚氨酯复合材料由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由20-24份的二苯基甲烷二异氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇制成，A组分由10-12份的聚醚三元醇、7-9份的聚醚二元醇、0.3-0.5份的交联剂、11-13份的增塑剂、16-18份的环氧树脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份的增强剂制成，所述增强剂由20-22份的硅溶胶、4-6份的改性六钛酸钾晶须和5-7份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性六钛酸钾晶须指将市售的六钛酸钾晶须与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅是市售的纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。2.根据权利要求1所述的一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料，其特征在于：所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。3.根据权利要求1所述的一种用于铺设塑胶跑道的聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）制备B组分；按照重量比，分别称取20-24份的二苯基甲烷二异氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：任广鸿，毕文峰，
申请(专利权)人：河南同伟建材有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41