[发明专利]一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明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：100‑130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；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，制得混炼胶，精炼，压片，制得胶片；将胶片投入挤出机中，挤出形成胶板，辐照交联，制得塑料颗粒；发泡；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，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，提高填料与聚合物基体之间的界面相容性，在提高基体耐磨性能的同时保障基体的机械性能。

技术领域

本发明属于塑胶材料技术领域，具体一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种跑道用聚氨酯复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

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；

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；

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；

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％。

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。

进一步地：所述羧基化碳化硅包括如下步骤制成：