一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料及其制備方法技術

一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料及其制備方法，由A組分和B組分按重量比2:1的比例混合而成，B組分由二苯基甲烷二異氰酸酯和聚醚二元醇制成，A組分由聚醚三元醇、聚醚二元醇、交聯劑、增塑劑、環氧樹脂、丙烯酸酯和增強劑制成。本發明專利技術的聚氨酯復合材料中含有改性納米二氧化硅，從而使得在材料受到外力沖擊作用下，能夠產生?“應力集中”的效應，使得其周圍的一些基體“屈服”并吸收較多的變形功，此外也能夠產生?“釘扎?攀越”效應，增大裂紋在擴展時所受到的阻力，消耗變形功，從而使其韌性和彈性增加，而通過加入改性六鈦酸鉀晶須，更進一步的增強其表面性能，從而提高復合材料的力學性能。

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.

【技術實現步驟摘要】
一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料及其制備方法
本專利技術涉及到體育設施中的塑膠跑道，具體的說是一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料及其制備方法。
技術介紹
自1968年在墨西哥舉行的第19屆奧運會上使用聚氨酯跑道以來，從而打開了聚氨酯材料在體育場地使用的新局面，聚氨酯塑膠運動場地在全世界得到空前的普及。隨著我國全民健身運動的開展，聚氨酯塑膠跑道正在呈蓬勃發展趨勢。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料及其制備方法，該復合材料中含有改性納米二氧化硅等材料組成的增強劑，能夠提高材料的韌性和彈性。本專利技術為解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料，所述聚氨酯復合材料由A組分和B組分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B組分由20-24份的二苯基甲烷二異氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇制成，A組分由10-12份的聚醚三元醇、7-9份的聚醚二元醇、0.3-0.5份的交聯劑、11-13份的增塑劑、16-18份的環氧樹脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份的增強劑制成，所述增強劑由20-22份的硅溶膠、4-6份的改性六鈦酸鉀晶須和5-7份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性六鈦酸鉀晶須指將市售的六鈦酸鉀晶須與其重量3-5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1-2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是市售的納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。所述交聯劑為三羥基甲烷，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯。上述用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料的制備方法包括以下步驟：1）制備B組分；按照重量比，分別稱取20-24份的二苯基甲烷二異氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇，然后將聚醚二元醇在70-85℃下攪拌并進行抽真空脫水脫氣處理1-2h后，冷卻至40-60℃，再向其中加入稱取好的二苯基甲烷二異氰酸酯，然后在70-90℃下反應2.5h，冷卻至室溫即得到B組分；2）分別制備A組分中的改性六鈦酸鉀晶須和改性納米二氧化硅，備用；所述改性六鈦酸鉀晶須是將市售的六鈦酸鉀晶須與其重量3-5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1-2h后過濾晾干得到；所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是將市售的納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成；3）制備增強劑，備用；分別稱取20-22份的硅溶膠、4-6份步驟2）制得的改性六鈦酸鉀晶須和5-7份步驟2）制得的改性納米二氧化硅混合后攪拌均勻，并靜置1-2h，即得到增強劑；4）制備A組分；按照重量比，分別稱取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℃下攪拌并進行抽真空脫水脫氣處理1-2h，然后向其中依次加入0.3-0.5份的交聯劑、11-13份的增塑劑、16-18份的環氧樹脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份步驟3）制得的增強劑，在75-85℃下攪拌均勻即制得A組分；5）將A組分與B組分按照重量比2:1的比例混合后即得到產品。本專利技術中，環氧樹脂可以采用雙酚A型與雙酚F型按質量比3:1混合制成，與預聚體聚氨酯反應形成聚氨酯-環氧樹脂互穿網絡聚合物，同時提高復合材料的韌性。可將丙烯酸酯單體溶脹到聚氨酯預聚物中，并在體系中聚合，形成分步互穿網絡聚合物，研究表明，二者官能團之間的物理相互作用有利于彈性模量的提高，并且隨著官能團數量的增大，產物表現出典型的高聚物性能，使復合材料具有環保、耐磨、耐油、耐腐蝕、韌性好，同時還具有保光保色以及戶外耐久性好等特點。再者，在體系中加入硅溶膠微粒，可以大大改善材料的力學性能和熱學性能，同時還發現硅溶膠微粒的加入對制備過程中的組份混合、產物的拉伸性能的提高以及產品的最終互穿形態均有利。本專利技術中所述的聚氨酯復合材料可以預先鋪設在特殊結構的地磚上，以便于在需要鋪設塑膠跑道時直接鋪設即可，從而提高施工效率，縮短施工工期，所述特殊結構的地磚由基料、外加劑、填充劑與水混合制成泥漿后成型、燒制而成，其中，按照重量比，基料由20-22份的粉煤灰、16-20份的電石灰、24-28份的石灰石粉和6-8份的河砂混合而成，外加劑由9-10份細度不超過30微米的碳化硅微粉和2-3份細度不超過30微米的藍晶石粉混合而成，填充劑由3-5份的鋼渣粉、2-3份的鋁灰和1-2份的赤泥混合后在1650-1700℃的溫度下燒結1h后粉磨至細度不超過30微米得到；所述外加劑中還含有1-2份細度不超過100微米的石英砂粉末；所述填充劑中還含有1-2份的橄欖巖粉末；所述填充劑在制備過程中，燒結完成后以600-700℃/min的降溫速率急速冷卻后再進行粉磨。上述燒制地磚的方法，首先制備填充劑粉末，然后按照上述的比例稱取各物料進行混合并加入水制成含水率為18-20%的泥料，該泥料在陳化6-8天后制成地磚坯體，而后經烘干、燒結和自然冷卻即得到地磚，最后在地磚的表面鋪設橡膠彈性體即得到產品，所述填充劑粉末的制備方法為：按照上述的比例稱取鋼渣粉、鋁灰和赤泥，混合后粉磨至細度不超過300微米的細粉，然后在1650-1700℃的溫度下燒結1h后冷卻并粉磨至細度不超過30微米即得到填充劑；所述泥料在陳化6-8天后，向其中加入泥料總重3%的地溝油，再次拌合均勻后再進行擠壓成型制成地磚坯體；本專利技術在泥料陳化后向其中加入地溝油進行拌合，不僅充分利用了廢棄的地溝油，而且由于加入地溝油，使得泥料的黏性和塑形得到了增強，這樣使得外加劑在高溫下分解形成氣孔的過程中，大幅度降低由于氣孔及藍晶石粉膨脹所導致的裂紋等缺陷。所述烘干溫度為100-120℃；所述燒結分為預熱段、升溫段和焙燒段三部分，其中，預熱段是指使爐內溫度從常溫在2h均勻升高到200℃，并保持該溫度1-2h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不高于4%；所述升溫段是指，使爐內溫度從200℃在4h均勻升高到800℃，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%；所述焙燒段是指，使爐內溫度從800℃在2h均勻升高到1650℃，并保持該溫度3h，在此過程中，保持爐內氧氣含量不低于45%。在制作上述特殊結構的地磚時，為防止地磚燒結過程中出現裂紋等缺陷，在將各物料混合制成泥料陳化后，可以向其中加入基料總重10%的水泥進行拌合，拌合均勻后再進行烘干、燒結和冷卻，從而最終得到地磚。上述特殊結構的地磚在燒制時，以粉煤灰、電石灰、石灰石粉和河砂來作為燒制地磚的基料，不僅解決了粉煤灰、電石灰和石灰石等廢棄物的再利用，而且也提高了燒制后地磚的強度（粉煤灰中含有的氧化鋁、氧化硅等與氧化鈣在地磚燒結時的高溫環境中形成陶瓷顆粒增強體結構），通過加入由碳化硅作為外加劑，可以使得燒成的地磚表面含有一些開放型氣孔（或稱開口氣孔），這些氣孔能夠保證地磚與橡膠彈性體結合的緊密性，而且也不會影響地磚的強度；碳化硅在高溫氧化氣氛中容易發生氧化反應：SiC+2O2→CO2+S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料，其特征在于：所述聚氨酯復合材料由A組分和B組分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B組分由20?24份的二苯基甲烷二異氰酸酯和36?38份的聚醚二元醇制成，A組分由10?12份的聚醚三元醇、7?9份的聚醚二元醇、0.3?0.5份的交聯劑、11?13份的增塑劑、16?18份的環氧樹脂、12?14份的丙烯酸酯和8?10份的增強劑制成，所述增強劑由20?22份的硅溶膠、4?6份的改性六鈦酸鉀晶須和5?7份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性六鈦酸鉀晶須指將市售的六鈦酸鉀晶須與其重量3?5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1?2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3?4:80:2?3:1?2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是市售的納米二氧化硅與其重量3?5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3?4:1?2:30的比例混合而成。

【技術特征摘要】
1.一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料，其特征在于：所述聚氨酯復合材料由A組分和B組分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B組分由20-24份的二苯基甲烷二異氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇制成，A組分由10-12份的聚醚三元醇、7-9份的聚醚二元醇、0.3-0.5份的交聯劑、11-13份的增塑劑、16-18份的環氧樹脂、12-14份的丙烯酸酯和8-10份的增強劑制成，所述增強劑由20-22份的硅溶膠、4-6份的改性六鈦酸鉀晶須和5-7份的改性納米二氧化硅混合而成，所述改性六鈦酸鉀晶須指將市售的六鈦酸鉀晶須與其重量3-5%的表面改性劑Ⅰ混合后靜置1-2h后過濾晾干得到，所用表面改性劑Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性納米二氧化硅是市售的納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑Ⅱ混合得到，該表面改性劑Ⅱ由氫氧化鋇、碳酸鈉和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。2.根據權利要求1所述的一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料，其特征在于：所述交聯劑為三羥基甲烷，所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯。3.根據權利要求1所述的一種用于鋪設塑膠跑道的聚氨酯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1）制備B組分；按照重量比，分別稱取20-24份的二苯基甲烷二異氰酸酯和36-38份的聚醚二元醇，然后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任廣鴻，畢文峰，
申請(專利權)人：河南同偉建材有限公司，
類型：發明
國別省市：河南,41