本發(fā)明屬于精細化工領域，具體涉及一種聚氨酯膠黏劑和塑膠跑道底層材料及其制備方法。
背景技術：
：塑膠跑道是現代田徑場地中不可缺少的重要設施，與傳統(tǒng)的土質跑道相比，其具有良好的彈性、防滑性、耐磨性、吸震性，場地護理容易，色彩鮮明，美觀整齊等優(yōu)點。鑒于上述優(yōu)點，塑膠跑道問世不久即迅速被各田徑場地所采用，近年來一些大學、中學也在廣為使用，其中，塑膠跑道主要由聚氨酯、顏料、助劑等組成。聚氨酯為主鏈含-NHCOO-重復結構單元的一類聚合物，主要由異氰酸酯與羥基化合物聚合而成。由于聚氨酯含強極性的氨基甲酸酯基，不溶于非極性基團，具有良好的耐油性、韌性、耐磨性、耐老化性和粘合性，可制得具有較寬溫度范圍的材料，如彈性體、熱塑性樹脂和熱固性樹脂等。聚氨酯作為一種具有較高性價比的有機高分子材料，目前被廣泛應用于實際生活中的各個領域，其產量及消費量也逐年攀升。有數據顯示，2014年，中國聚氨酯消費量達到960萬噸，2008-2014年中國聚氨酯消費量年增長超過10％。然而，在很多產品如涂料、膠黏劑和密封膠等產品在制備過程中都大量使用端異氰酸酯聚氨酯預聚體，其中包含大量的游離異氰酸酯。在施工和材料固化過程中，部分游離異氰酸酯揮發(fā)出來，尤其是甲苯二異氰酸酯等物質，對人體造成健康危害。由于聚氨酯大量的使用，帶來的嚴重環(huán)境污染，對人身體健康產生較大危害，這引起了人們的廣泛關注，同時伴隨著我國經濟的發(fā)展，人們對環(huán)保型高性能材料的需求越來越高。因此，研發(fā)一種新型的塑膠跑道底層材料是本領域技術人員亟待解決的技術問題。技術實現要素：有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種聚氨酯膠黏劑和塑膠跑道底層材料及其制備方法，用于克服現有塑膠跑道材料中游離異氰酸酯含量高的問題，影響人體健康的問題。本發(fā)明的具體技術方案如下：本發(fā)明提供了一種聚氨酯膠黏劑，主要由以下重量份的原料制成：優(yōu)選的，所述有機硅烷改性聚氨酯預聚體為端硅氧烷基聚氨酯預聚體，其制備方法包括以下步驟：a)將聚碳酸亞丙酯多元醇脫水后和異氰酸酯、阻聚劑以及催化劑混合，在60～100℃下反應1～5h，得到反應中間體；b)待所述反應中間體降溫至10～60℃，加入有機硅烷反應0.5-2h，得到所述環(huán)保型聚氨酯預聚體。更優(yōu)選的，所述聚碳酸亞丙酯多元醇的分子量為1500-4000，羥基官能度為2-3，分子內碳酸酯基團的摩爾分率為0.3-0.4；所述異氰酸酯選自二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯和多亞甲基多苯基多異氰酸酯中的一種或多種；所述有機硅烷選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一種或多種；所述阻聚劑選自磷酸或苯甲酰氯；所述催化劑選自二月桂酸二丁基錫、異辛酸亞錫和異辛酸亞鋅中的一種或多種。優(yōu)選的，所述增塑劑選自氯化石蠟、氯代棕櫚油甲酯和環(huán)氧大豆油中的一種或多種。優(yōu)選的，所述抗老化劑選自2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和/或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。優(yōu)選的，所述紫外線吸收劑選自2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮和/或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮。優(yōu)選的，所述稀釋劑選自碳酸二甲酯。優(yōu)選的，所述催化劑選自辛酸亞錫和/或二月桂酸二丁基錫。本發(fā)明還提供了一種塑膠跑道底層材料，包含：上述聚氨酯膠黏劑和黑色橡膠顆粒；所述黑色橡膠顆粒的粒徑為2～4mm；所述聚氨酯膠黏劑和黑色橡膠顆粒的混合重量比例為1：(6～10)。本發(fā)明還提供了上述塑膠跑道底層材料的制備方法，包括以下步驟：a)將有機硅烷改性聚氨酯預聚體、增塑劑、紫外線吸收劑、抗老化劑、稀釋劑和催化劑混合，得到所述聚氨酯膠黏劑；b)將所述聚氨酯膠黏劑和黑色橡膠顆?；旌希玫剿苣z跑道底層材料。本發(fā)明提供了一種聚氨酯膠黏劑和塑膠跑道材料，其主要由有機硅烷改性聚氨酯預聚體作為原料制備而成，游離異氫氰酸含量低，綠色環(huán)保，而且力學強度高，產品熱穩(wěn)定性好，施工成型后不起泡，粘結力強，可用于制備一種性能優(yōu)良的球場塑膠材料。而且，該聚氨酯預聚體的制備過程中所使用的聚碳酸亞丙酯多元醇是以二氧化碳為原料，成本低廉，規(guī)模生產后對環(huán)境保護、節(jié)能減排均具有重要意義，可廣泛應用于傳統(tǒng)膠黏劑、密封膠、涂料、彈性體的生產等諸多領域。具體實施方式在本發(fā)明的前期研究過程中曾經以聚碳酸亞丙酯多元醇(PPC)為原料制備了單組份聚氨酯膠黏劑，發(fā)現該膠黏劑形成膠膜的強度和聚氨酯相近，而且尤高于傳統(tǒng)聚醚型聚氨酯，然而由于異氰酸酯用量較大，在潮濕情況下使用時容易出現起泡的缺點。為克服該問題，發(fā)明人經過潛心研究，發(fā)現使用PPC制備聚氨酯預聚體后，通過加入硅烷偶聯劑進行改性，可以得到游離異氰酸酯含量低、產品熱穩(wěn)定性好、施工時不易起泡、粘結力強、耐水解的環(huán)保型聚氨酯預聚體。該產品可以用于體育球場、建筑施工、家裝等領域，具有廣闊的市場前景。通過本發(fā)明技術方案所得到以端硅氧烷基聚氨酯預聚體作為原料的聚氨酯材料，對環(huán)境、生產和使用人員的健康無危害，是一款綠色環(huán)保型產品，可作為一種性能優(yōu)良的球場塑膠材料。下面將結合本發(fā)明具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本領域技術人員應當理解，對本發(fā)明的具體實施例進行修改或者對部分技術特征進行同等替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，均應涵蓋在本發(fā)明保護的范圍中。以下實施例中所使用的黑色橡膠顆粒的粒徑為2～4mm。實施例1稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.04份，辛酸亞錫0.04份，碳化二亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯(液化MDI)70份，80℃反應2小時，降溫至10℃，加入KH5405份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑10份，抗老化劑1份，紫外線吸收劑1份，稀釋劑1份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:8在手動攪拌機中混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例2稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.04份，辛酸亞錫0.04份，液化MDI70份，80℃反應2小時，降溫至40℃，加入KH55010份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑8份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑2份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:8在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例3稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.01份，辛酸亞錫0.1份，液化MDI70份，60℃反應5小時，降溫至40℃，加入KH55015份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體30份，增塑劑5份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑3份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:8在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例4稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.1份，辛酸亞錫0.01份，液化MDI50份，100℃反應1.5小時，降溫至40℃，加入KH5508份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑5份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑3份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:8在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例5稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.01份，辛酸亞錫0.1份，液化MDI40份，80℃反應3小時，降溫至40℃，加入KH5508份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑1份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑10份，催化劑0.1份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:6在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例6稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.01份，二月桂酸二丁基錫0.1份，液化MDI60份，80℃反應3小時，降溫至30℃，加入KH5508份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑4份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑1份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:10在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。對比例1稱取100份聚醚二元醇(220)，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.01份，二月桂酸二丁基錫0.1份，液化MDI60份，80℃反應3小時，降溫至30℃，加入KH5508份，反應1小時，得到有機硅烷改性聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑4份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑1份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:10在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。對比例2稱取100份聚碳酸亞丙酯二元醇，加入帶抽真空裝置的玻璃反應釜中，100℃抽真空脫水2小時，加入磷酸0.01份，二月桂酸二丁基錫0.1份，液化MDI60份，80℃反應3小時，得到聚氨酯預聚體。取上述預聚體40份，增塑劑4份，抗老化劑0.5份，紫外線吸收劑0.5份，稀釋劑1份，催化劑0.01份，在常溫下在反應釜中攪拌均勻，得到聚氨酯膠黏劑。將聚氨酯膠黏劑與黑色橡膠顆粒按重量比例1:10在手動攪拌機混合，然后攤鋪，再在模具中壓實成型，得到塑膠跑道底層材料。實施例7性能測試按照相應的國家標準方法對實施例1-6和對比例1-2得到的塑膠跑道底層材料進行性能測試，具體的測試結果如表1所示，說明本發(fā)明所提供的塑膠跑道底層材料的拉伸強度和斷裂伸長率優(yōu)于現有技術。表1例子拉伸強度MPa斷裂伸長率％實施例10.89101實施例20.82105實施例30.83102實施例40.9108實施例51.0111實施例60.888對比例10.680對比例20.683當前第1頁1 2 3