[发明专利]一种聚氨酯跑道复合材料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种聚氨酯跑道复合材料的制备工艺，包括以下步骤：1)在惰性气氛下，使多元醇和二异氰酸酯在含二硫键的扩链剂及催化剂的作用下反应，生成聚氨酯预聚体；2)将聚氨酯预聚体、复配催干剂、三(2‑羧乙基)膦和EPDM橡胶颗粒混合均匀，制备得到所述聚氨酯跑道复合材料。本方法利用TCEP使扩链剂中的二硫键断裂，由此产生巯基并快速地和NCO基团反应，加快脂肪族异氰酸酯胶黏剂体系的干燥速度，同时使跑道具有优异的耐黄变性能。

技术领域

本发明涉及一种制备工艺，尤其涉及一种聚氨酯跑道复合材料的制备工艺。

背景技术

从最初的泥土跑道到草地跑道到煤渣跑道到最近的塑胶跑道，每一次跑道升级换代都带来运动员革命性的进步。塑胶跑道由聚氨酯材料制成，这种合成材料在许多性能上都优于天然橡胶和塑料，无论强力、硬度、弹性的可调范围都更为宽泛。运动员在上面奔跑可以很好的减少震荡，向后蹬伸时能获得地面形变势能所回授的推力，从而大大提高奔跑的效率，且跑道表面坚牢、平坦、均匀，使定型化技术动作可以充分发挥，这也使得塑胶跑道问世以后，除田径运动以外，所有与助跑有关的项目都能得到显著地提高。

目前聚氨酯跑道普遍是TDI型，其胶水组分是聚醚和TDI反应形成的预聚体，如果反应不充分就会有游离TDI存在，对人体产生危害。TDI被国家列为职业高级危害的化学物质，是有毒致癌物，对眼睛、呼吸道和皮肤都有刺激。许多中毒学生的一个突出表现是流鼻血、咳嗽和皮肤过敏，这就是游离TDI(甲苯二异氰酸酯)造成的。

液化/改性MDI具有无毒、储存方便、生产工艺也比较容易控制的特点，在聚氨酯跑道领域可以替代TDI，但无论是TDI还是MDI，由于苯环直接连接着异氰酸酯基团，苯环上的大π键与临近的NCO形成共轭，在光、热、氧作用下，易引发胺酯键分解形成芳胺，芳胺上的苯环经氧化重排后，生成醌式结构等发色基团，从而使产品发黄，不能长期保持原色，特别是近两年流行的改性MDI体系蓝色塑胶跑道，很快就会变色发黑。

因此，研究新型的耐黄变跑道胶黏剂对于聚氨酯产品的品质提升具有重要意义。本发明人研究发现，相对芳香族异氰酸酯，脂肪族异氰酸酯具有良好的耐黄变性，但是脂肪族异氰酸酯，如异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)反应活性偏慢，干燥慢，无法满足塑胶跑道的应用需求。六甲基二异氰酸酯(HDI)虽然活性稍高，但是易挥发，毒性大，应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯跑道复合材料的制备工艺，本方法利用TCEP使扩链剂中的二硫键断裂，由此产生巯基并快速地和NCO基团反应，加快脂肪族异氰酸酯胶黏剂体系的干燥速度，同时使跑道具有优异的耐黄变性能。此外，未断裂的二硫键还使跑道具备一定的自修复功能，有利于保持良好的力学性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种聚氨酯跑道复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

1)在惰性气氛下，使多元醇和二异氰酸酯在含二硫键的扩链剂及催化剂的作用下反应至NCO达到理论值，生成聚氨酯预聚体；

2)将聚氨酯预聚体、复配催干剂、三(2-羧乙基)膦(TCEP)和EPDM橡胶颗粒混合均匀，制备得到所述聚氨酯跑道复合材料。优选将聚氨酯预聚体与增塑剂混合均匀后，再与EPDM橡胶颗粒混合制备跑道复合材料。

进一步地，所述多元醇为三官500-6000分子量聚醚多元醇、两官400-4000分子量聚醚多元醇、两官1000-4000分子量聚酯多元醇中的一种或多种，优选三官3000-6000分子量聚醚多元醇和两官1000-4000分子量聚醚多元醇的混合物，混合比例优选(1-5)：3。