一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法，包括如下重量份原料：100

【技术实现步骤摘要】
一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于塑胶材料
，具体一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]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、防滑的特性，不仅有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，而且为各大中小学的学生提供了更为舒适的运动场地，降低摔伤率。
[0003]塑胶由主要由聚氨酯预聚体、轮胎橡胶颗粒、EPDM(三元乙丙橡胶)橡胶粒、颜料、助剂等组成，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种由软段和硬段组成的嵌段聚合物，具有独特的微相分离结构，兼具塑料和橡胶的特性，性能可调节范围宽广，已被广泛用于泡沫、涂料、纤维、薄膜等诸多领域，在制备弹性塑料颗粒时，通过加入橡胶粒降低成本的同时保证其弹性，但是加入无机填料，无机填料与有机体的相容性较差，所以需要对填料进行表面改性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种跑道用聚氨酯复合材料，包括如下重量份原料：100
‑
130份复合弹性体，3
‑
5分稳定剂，10
‑
30份增塑剂，1
‑
2.5份防老剂，0.5
‑
3份发泡剂；
[0007]所述复合弹性体包括如下步骤制成：
[0008]步骤S1、将羧基化碳化硅置于三口烧瓶中，加入无水甲苯，通入氮气，匀速搅拌并超声分散30min，升温至60℃，加入甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应10h，反应结束后抽滤，用无水甲苯洗涤除去表面未反应甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯，制得滤饼，将滤饼在50℃下真空干燥10h，研磨、过筛，制得改性碳化硅，控制羧基化碳化硅、无水甲苯、甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的用量比为2.0
‑
2.5g∶150mL∶20
‑
25g∶0.2
‑
0.3g；
[0009]步骤S1中二月桂酸二丁基锡作为催化剂，羧基化碳化硅与甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯反应，一个异氰酸酯基与羧基反应，生成酰胺键，制得异氰酸酯改性碳化硅；
[0010]步骤S2、将改性碳化硅加入三口瓶中，依次加入4，4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯和聚己内酯二醇，升温至80℃，保温反应2h，制得预聚体，向预聚体中加入1，4
‑
丁二醇，快速搅拌直至凝胶化，制得复合弹性体，控制4，4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚己内酯二醇和1，4
‑
丁二醇的摩尔比为2∶1∶1，改性碳化硅的用量为4，4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚己内酯二醇和1，4
‑
丁二醇的重量的0.2
‑
0.3％。
[0011]步骤S2中通过制备出的异氰酸酯改性碳化硅与聚氨酯合成所需的原料反应，通过原位聚合共价掺入到热塑性聚氨酯弹性体中，通过对碳化硅进行异氰酸酯改性，一方面作为反应原料参与热塑性聚氨酯的合成，另一方面能够作为填料，而且改性碳化硅作为填料能够提高填料与聚合物基体之间的界面相容性，提高填料与基体之间的界面结合强度，在
提高基体耐磨性能的同时保障基体的机械性能。
[0012]进一步地：所述羧基化碳化硅包括如下步骤制成：
[0013]步骤S11、将碳化硅加入甲苯中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，匀速搅拌并滴加三乙胺，之后升温至100
‑
110℃，磁力搅拌并反应6h，反应结束后冷却至室温，离心除去甲苯，用丙酮洗涤三次，离心、冷冻干燥，制得修饰碳化硅，控制碳化硅、氨丙基三乙氧基硅烷、三乙胺和甲苯的用量比为1g∶1.5
‑
1.8mL∶0.1
‑
0.15mL∶20mL；
[0014]步骤S11中将碳化硅置于甲苯中，加入氨丙基三乙氧基硅烷作为硅烷偶联剂，加入三乙胺作为促进剂，氨丙基三乙氧基硅烷与碳化硅表面的二氧化硅反应，进而引入氨基，制得修饰碳化硅；
[0015]步骤S12、将修饰碳化硅加入体积分数10％乙醇溶液中，超声震荡10min，之后加入戊二酸酐，37℃下匀速搅拌并反应4h，反应结束后离心除去未反应戊二酸酐，用质量分数10％氯化钠溶液洗涤除去吸附的戊二酸酐，离心、冷冻干燥，制得羧基化碳化硅，控制修饰碳化硅、乙醇溶液和戊二酸酐的用量比2
‑
3g∶20
‑
30mL∶3
‑
5g。
[0016]步骤S12中修饰碳化硅上的氨基与戊二酸酐反应，引入羧基官能团，制备出羧基化碳化硅。
[0017]进一步地：所述稳定剂为钙锌复合稳定剂，所述增塑剂为环氧大豆油酸辛酯，所述防老剂为Alba和1010中的任意一种。
[0018]一种跑道用聚氨酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]第一步、将复合弹性体加入密炼机中，依次加入稳定剂、增塑剂和防老剂，混炼5
‑
8min，出料、下片，制得混炼胶，之后转移至开炼机中精炼3
‑
5min，压片，制得胶片；
[0020]第二步、将胶片投入挤出机中，在170
‑
210℃下挤出形成胶板，控制胶板厚度为2
‑
5mm，将胶板辐照交联，之后切割、粉碎，制得塑料颗粒；
[0021]第三步、将塑料颗粒置于超临界反应釜中，通入发泡剂直至压力为5
‑
20MPa，在110
‑
120℃下保压5
‑
10h，泄压，取出，制得跑道用聚氨酯复合材料。
[0022]进一步地：所述辐照交联为电子加速辐照，辐照计量为5
‑
20kGy。
[0023]进一步地：所述发泡剂为氮气或二氧化碳中的任意一种。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术一种跑道用聚氨酯复合材料，以复合弹性体作为基体，复合弹性体由制备出的异氰酸酯改性碳化硅与聚氨酯合成所需的原料反应制成，异氰酸酯改性碳化硅为羧基化碳化硅与甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯反应制得，一个异氰酸酯基与羧基反应，生成酰胺键，制得异氰酸酯改性碳化硅，本专利技术通过原位聚合共价掺入到热塑性聚氨酯弹性体中，通过对碳化硅进行异氰酸酯改性，一方面作为反应原料参与热塑性聚氨酯的合成，另一方面能够作为填料，而且改性碳化硅作为填料能够提高填料与聚合物基体之间的界面相容性，提高填料与基体之间的界面结合强度，在提高基体耐磨性能的同时保障基体的机械性能。
具体实施方式
[0026]下面将对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跑道用聚氨酯复合材料，其特征在于：包括如下重量份原料：100
‑
130份复合弹性体，3
‑
5分稳定剂，10
‑
30份增塑剂，1
‑
2.5份防老剂，0.5
‑
3份发泡剂；所述复合弹性体包括如下步骤制成：步骤S1、将羧基化碳化硅置于三口烧瓶中，加入无水甲苯，通入氮气，匀速搅拌并超声分散30min，升温至60℃，加入甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，匀速搅拌并反应10h，反应结束后抽滤，用无水甲苯洗涤，制得滤饼，将滤饼在50℃下真空干燥10h，研磨、过筛，制得改性碳化硅，控制羧基化碳化硅、无水甲苯、甲苯
‑
2，4
‑
二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的用量比为2.0
‑
2.5g∶150mL∶20
‑
25g∶0.2
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0.3g；步骤S2、将改性碳化硅加入三口瓶中，依次加入4，4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯和聚己内酯二醇，升温至80℃，保温反应2h，制得预聚体，向预聚体中加入1，4
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丁二醇，快速搅拌直至凝胶化，制得复合弹性体，控制4，4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚己内酯二醇和1，4
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丁二醇的摩尔比为2∶1∶1，改性碳化硅的用量为4，4
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二苯基甲烷二异氰酸酯、聚己内酯二醇和1，4
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丁二醇的重量的0.2
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0.3％。2.根据权利要求1所述的一种跑道用聚氨酯复合材料，其特征在于：所述羧基化碳化硅包括如下步骤制成：步骤S11、将碳化硅加入甲苯中，加入氨丙基三乙氧基硅烷，匀速搅拌并滴加三乙胺，之后升温至100
‑
110℃，磁力搅拌并反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞鸿，
申请(专利权)人：山西道空尽电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：