[发明专利]一种环保无毒的水性聚氨酯材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环保无毒的水性聚氨酯材料，主要是由以下原料制备而成：聚醚多元醇、MDI、HDI、羟丙基封端聚二甲基硅氧烷、缓凝剂、催化剂、填充剂、扩链剂、抗氧剂、光稳定剂、三乙烯二胺、填料、去离子水；所述聚醚多元醇为分子量1500‑2500的聚醚二元醇和分子量1000‑1500的聚醚四元醇的混合物，其中聚醚二元醇和聚醚四元醇的摩尔比为5‑8：3；所述聚醚多元醇与原料中的异氰酸根的羟基之间的摩尔比为3‑6：1。本发明产品环保无毒，具有较好的初粘强度、拉伸强度以及包水量等性能，凝胶时间延长，反应速度易控制，施工方便。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，特别涉及一种环保无毒的水性聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

随着中国经济的发展，人民生活水平的提高，群众健身运动的蓬勃发展和健身热情的日益高涨，对体育设施的要求也在不断提高，普通的运动场地已经无法满足需求。聚氨酯塑胶跑道是一种浇注型聚氨酯产品，它可以广泛用于各类体育运动场地，如塑胶田径场、网球场、篮球场等。用它铺设的体育场所相对于普通的煤渣，砂石运动场地具有弹性好、吸震性能好，防滑，耐磨，色彩鲜艳，场地清洁易于护理，抗老化，不受气候影响等优点，并可随意调节色彩，美观大方，而且能有效地保护运动员免受伤害，可全天候使用，是传统运动场地的良好替代品。

我国现有塑胶跑道的材质以溶剂型聚氨酯(如溶剂型TDI聚氨酯、溶剂型MDI聚氨酯)为主，其具有优良的力学特性，然而该类材质在使用中会产生较高的挥发性有机化合物(VOC)排放，气味刺鼻，有毒性，对健康有害，已无法满足越来越高的环保需求，以水替代有机溶剂作为分散介质的水性聚氨酯以其特有的高强度、耐磨损、使用安全、无毒、不燃、无环境污染等性能可替代传统溶剂型聚氨酯粘合剂和塑胶，广泛用于各种塑胶跑道和球场铺装中。单组分水性聚氨酯材料单一组分，不需搅拌，即开即用，施工简便，得到了广泛的应用，但是目前所使用的单组分水聚氨酯材料仍然存在初粘强度、拉伸强度、包水量性能差等问题，且在施工过程中，单组份水溶性聚氨酯材料活性高，反应快，通常几十秒就能凝胶，反应速度难以控制，凝胶时间太短，限制了浆材向基础和建筑物缺陷中扩散，严重影响了单组份水性聚氨酯材料的施工质量以及推广应用。

发明内容

针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种环保无毒的水性聚氨酯材料及其制备方法。所述水性聚氨酯材料的原料配方更为合理、性能优良且节能环保。

本发明一种环保无毒的水性聚氨酯材料，主要是由以下重量份数的原料制备而成：聚醚多元醇45-65份、MDI 15-20份、HDI 15-20份、羟丙基封端聚二甲基硅氧烷12-25份、缓凝剂5-15份、催化剂0.03-0.06份、填充剂40-60份、扩链剂1.5-2份、抗氧剂1-2份、光稳定剂1-2份、三乙烯二胺5-8份、填料1-4份、去离子水100-150份；所述聚醚多元醇为分子量1500-2500的聚醚二元醇和分子量1000-1500的聚醚四元醇的混合物，其中聚醚二元醇和聚醚四元醇的摩尔比为5-8：3；所述原料中的异氰酸根与聚醚多元醇的羟基之间的摩尔比为3-6：1；所述羟丙基封端聚二甲基硅氧烷由[1，3-二(3-羟丙基)-1,3-二甲基-1,3-二乙基二硅氧烷]和八甲基环四硅氧烷合成。加入了羟丙基封端聚二甲基硅氧烷对聚氨酯进行了改性，将有机硅官能团引入体系中，提高了水性聚氨酯材料的耐热性，同时硅原子与甲基侧链相连，阻碍了水进入水性聚氨酯材料，提高了水性聚氨酯材料的疏水性，改善了聚氨酯材料的硬度、拉伸强度、扯断伸长率和耐腐蚀性。

本发明所述环保无毒的水性聚氨酯材料，原料配方合理，性能优良，是一种环保型体育场铺装用材，通过控制原料配比及添加缓凝剂，提高了产品的初粘强度、拉伸强度、包水量等性能，延长产品浆液的凝胶时间，具有更广的应用前景。