一种聚氨酯材料、其制备方法及聚氨酯跑道粒料技术

本发明专利技术提供了一种聚氨酯材料、其制备方法及聚氨酯跑道粒料，该聚氨酯材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20～60份，扩链交联剂4～10份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。该聚氨酯材料的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跑道粒料时，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，使得聚氨酯跑道粒料具有优异耐磨性和力学强度。该跑道粒料的硬度为55～95邵A；拉伸强度6.6～19.4MPa；断裂伸长率为326～562％；撕裂强度为39～110KN/m。

Polyurethane material, preparation method thereof and polyurethane runway granule

The invention provides a polyurethane material, its preparation method and polyurethane runway aggregate, the polyurethane material prepared by including the following components: carbon dioxide copolymer polyols diisocyanate 20 to 100 copies, 60 copies, extenders and crosslinkers 4 ~ 10, 0.1 ~ 1 organic metal catalyst, pigment 0.2 ~ 4 and 0 ~ 50 copies of packing. The raw materials for preparing the polyurethane materials including carbon dioxide copolymer polyol, the group comprising carbonate bond and ether bond amount of these bonds makes carbon dioxide copolymer polyol in the prepared polyurethane runway pellets, easy to form a strong intramolecular and intermolecular hydrogen bonds with other components under the synergistic effect. The polyurethane pellets having excellent mechanical properties and track abrasion strength. The hardness of the pellets is 55~95 Shao A; the tensile strength is 6.6 to 19.4MPa; the elongation at break is from 326 to 562%; the tear strength is from 39 to 110KN/m.

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯材料、其制备方法及聚氨酯跑道粒料
本专利技术涉及铺地材料
，尤其涉及一种聚氨酯材料、其制备方法及聚氨酯跑道粒料。
技术介绍
现代化体育运动场的田径跑道、篮球场、排球场、羽毛球场、网球场，以及幼儿园、医院、中小学校等都有弹性适宜、运动安全、防滑、耐磨的铺地材料的要求。传统铺地材料多采用聚氨酯、聚氯乙烯、氯丁橡胶等制备，这些材料各项性能优良，特别是具有优良的缓冲性，得到较为广泛的应用。然而，上述广泛使用的传统材料也存在一些缺点，如聚氯乙烯材料本身热稳定性差，在使用过程中性能逐渐下降，同时也会缓慢分解，释放出对人体有害的物质如氯化氢。为了解决聚氯乙烯热稳定性，一般需要加入大量的热稳定剂，如有机无机酸的铅盐；高级脂肪酸的金属盐主要是硬脂酸，月桂酸和棕榈酸的钡、镉、铅、钙、锌、镁、锶等金属盐；有机锡类热稳定剂；稀土类热稳定剂等。另外，为了降低聚氯乙烯铺地材料的硬度，提高舒服性，需要加入大量的增塑剂如低分子氯化石蜡、DOP等。上述的热稳定剂、增塑剂属于小分子化合物，在使用过程中逐渐迁移、释放到环境中，这些物质大多具有毒性。在幼儿园、中小学校、医院接触这些铺地材料的多为幼儿、老人、病人等抵抗力较弱人群；在运动场所，人体大量运动时，抵抗力也较差，容易受这些有毒、有害物质影响。氯丁橡胶存在类似情况，同时，为了软化氯丁橡胶，一般加入多环芳烃，氯丁橡胶在加工过程中，也产生一些有毒有害物质，同时氯丁橡胶具有难闻的气味。随人们对健康要求的提高，以及对化合物毒性认识的加强，含氯化合物在铺地材料的应用将逐渐消失。聚氨酯材料具有极强的可裁剪性，在制备成产品后无毒无味，是一种理想的铺装材料。目前，市面上的聚氨酯铺地材料多采用聚醚多元醇(聚氧化丙烯二醇以及少量聚氧化丙烯三醇)与二异氰酸酯制备的预聚体、填料(如无机碳酸钙、滑石粉、废弃轮胎橡胶粒)及稀释剂等现场反应制备，然而该聚氨酯铺地材料的力学性能较差。
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材料、其制备方法及聚氨酯跑道粒料，该聚氨酯材料制备的聚氨酯跑道粒料具有优异的力学性能。本专利技术提供了一种聚氨酯材料，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20～60份，扩链交联剂4～10份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。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、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或多种。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，所述颜料选自钛白粉、酞青绿、铁绿、铁红和铁黄中的一种或多种。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。优选地，所述填料选自气相二氧化硅、滑石粉、纳米碳酸钙、陶土和重钙中的一种或多种。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，得到预聚体；将所述预聚体和扩链交联剂、颜料混合，反应，然后固化和熟化，再和填料混合，得到聚氨酯材料。优选地，所述二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂反应的温度为70℃～90℃；所述二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂反应的时间为0.5～4h。本专利技术提供了一种聚氨酯跑道粒料，由上述技术方案所述聚氨酯材料或上述技术方案所述制备方法制备的聚氨材料造粒制得；所述聚氨酯跑道粒料的粒径为1～5mm。本专利技术提供了一种聚氨酯材料，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20～60份，扩链交联剂4～10份，颜料0.2-4份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。本专利技术提供的聚氨酯材料的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跑道粒料时，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，制备的聚氨酯跑道粒料具有优异的耐磨性和力学强度。实验结果表明：该聚氨酯跑道粒料的硬度为55～95邵A；拉伸强度6.6～19.4MPa；断裂伸长率为326～562％；撕裂强度为39～110KN/m。具体实施方式本专利技术提供了一种聚氨酯跑道粒料，以重量份数计，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20～60份，扩链交联剂4～10份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。在本专利技术中，所述聚氨酯材料，以重量份数计，制备原料包括二氧化碳共聚物多元醇100份。在本专利技术中，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量优选为1000～8000g/mol，更优选为1500～4000g/mol；二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度优选为2～6，更优选为2～3；二氧化碳共聚物多元醇的分子内碳酸酯基团的摩尔分率优选为0.25～0.45，更优选为0.3～0.4。本专利技术对所述二氧化碳共聚物多元醇的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的二氧化碳共聚物多元醇即可，如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。在本专利技术中，所述二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成的。所述二氧化碳共聚物多元醇是以廉价的工业废气二氧化碳作为主要原材料制备，成本比较低廉，规模生产后对环境保护、节能减排均具有重要意义，同时解决目前铺地材料不环保的缺点。在本专利技术中，聚氨酯材料的制备原料包括二异氰酸酯20～60份，优选为25～55份。在本专利技术的具体实施例中，所述二异氰酸酯的用量为25份或35份或45份或55份。在本专利技术中，所述二异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或多种。所述二苯基甲烷二异氰酸酯为纯的固态二苯基甲烷二异氰酸酯；所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯为经碳化二亚胺改性的液态二苯基甲烷二异氰酸酯。在本专利技术的具体实施例中，所述二异氰酸酯具体为二苯基甲烷二异氰酸酯。在本专利技术中，聚氨酯材料的制备原料包括扩链交联剂4～10份，优选为4～10份。在本专利技术的具体实施例中，所述扩链交联剂的用量具体为4.4份、6.4份、8.3份或9.8份。所述扩链交联剂优选选自乙二醇、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。在本专利技术的具体实施例中，所述扩链交联剂具体为1,4-丁二醇。在本专利技术中，聚氨酯材料的制备原料包括颜料0.2～4份，优选为0.5～2份。在本专利技术的具体实施例中，所述颜料的用量具体为1份。所述颜料优先选自钛白粉、酞青绿、铁绿、铁红和铁黄中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨酯材料，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20～60份，扩链交联剂4～10份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯材料，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20～60份，扩链交联剂4～10份，有机金属催化剂0.1～1份，颜料0.2～4份和填料0～50份。2.根据权利要求1所述的聚氨酯跑道粒料，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的聚氨酯跑道粒料，其特征在于，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、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和聚合异氰酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，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种。5.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述有机...

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