CN106674475A - 一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用，以重量份数计，水性材料包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。该水性材料制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；优异的粘接性能和耐水性能。

Description

一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及铺地材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用。
背景技术
近年来，全国多家幼儿园、中小学相继发生毒跑道事件，引起人们对跑道材料的关注。在毒跑道事件发生后，申请人对球场、铺地材料做了详细研究，结果发现，跑道材料的确存在严重环境隐患。
跑道材料多采用聚醚型聚氨酯现场浇筑成型，一般聚醚型聚氨酯强度较低，耐磨性差，一般要加入大量的填料如无机碳酸钙、滑石粉，如专利CN201510282525.3使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应，加入滑石粉、白陶土、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、白碳黑、抗氧剂、抗紫外剂等制备聚醚型聚氨酯胶水，由于填料的加入，体系粘度迅速增加，为了进一步降低粘度，其加入大量的增塑剂如短链氯化石蜡和溶剂如二甲苯、醋酸丁酯等，然后和EPDM颗粒混合，制备聚氨酯球场跑道。
目前，透气型跑道底层通常使用溶剂型聚氨酯胶黏剂和黑色橡胶颗粒混合制成，如专利CN100443544使用二官能度聚醚多元醇以及三官能度聚醚多元醇复配使用，与异氰酸酯反应，并加入低分子量多元醇反应，再加入增粘剂增塑剂等配成单组分聚氨酯胶黏剂，再加入金属羧酸盐类催化剂，与黑色橡胶粒共混，摊铺制成塑胶跑道底层。该方法虽然避免了使用3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MOCA)以及重金属(铅、汞)催化剂，但是使用了甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料，其蒸气压较低，容易挥发，并且制成的单组分聚氨酯胶黏剂NCO含量比较高，对现场施工人员的健康伤害仍然较大，并且使用的黑色橡胶粒里含有大量的多环芳烃，对身体抵抗力较弱的人群，特别是老人小孩伤害很大。
使用水性聚氨酯胶黏剂代替溶剂型胶黏剂，有较大的利用价值，对环境和人体基本无伤害。一般水性胶黏剂粘接强度比溶剂型胶黏剂差，为了达到有效粘接强度，通常使用聚酯多元醇制备水性聚氨酯胶黏剂，如专利CN102827570A，CN102827570A，CN201410324567.4使用聚酯多元醇制备预聚物再加水搅拌乳化，制备水性胶黏剂。但是聚酯多元醇制备的水性聚氨酯通常在户外使用时，耐水性不强，雨水多，湿度高的情况下，容易水解，耐用性差。
因此，开发一种有别于目前塑胶跑道，完全无毒、无味、成本可控并且性能良好且耐水性强的水性塑胶跑道材料显得具有十分必要性和可行性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用，该聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐水性。
本发明提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：
聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；
所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；
所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。
优选地，所述成盐剂与亲水扩链剂的物质的量比为0.8～1.2:10。
优选地，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。
优选地，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。
优选地，所述扩链交联剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。
优选地，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量为1000～8000g/mol，二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度为2～6，二氧化碳共聚物多元醇的分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45。
优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
优选地，所述有机金属催化剂选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或多种。
本发明提供了一种上述技术方案所述聚氨酯水性材料的制备方法，包括以下步骤：
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂混合，反应，得到粒料预聚体，将所述粒料预聚体和扩链交联剂反应，然后固化和熟化，造粒，得到聚氨酯粒料；
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合，反应，得到胶黏剂预聚体；将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，乳化反应，得到水性聚氨酯胶黏剂；
将所述聚氨酯粒料和水性聚氨酯胶黏剂混合，得到聚氨酯水性材料。
本发明提供了一种聚氨酯水性跑道底层，由上述技术方案所述聚氨酯水性跑道材料或上述技术方案所述制备方法制备的聚氨酯水性材料压制成型制得。
本发明提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。本发明提供的聚氨酯水性材料包括聚氨酯粒料，其制备原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，该组分内含有大量的碳酸酯键及醚键，这些键使得二氧化碳共聚物多元醇在制备成聚氨酯时，容易形成较强的分子内及分子间氢键，其与其它组分协同作用下，制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；水性聚氨酯胶黏剂中没有游离的异氰酸酯，环保无毒，含有大量极性基团，其与聚氨酯粒料结合性好，使得聚氨酯水性跑道底层具有优异的粘接性能和耐水性能。试验结果表明：本发明提供的聚氨酯水性跑道底层的磨耗为0.0135～0.0148(1.61Km)/cm3；拉伸强度为0.95～1.01MPa；吸水率为3.1％～4.0％。
具体实施方式
本发明提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：
聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；
所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；
所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。
本发明提供的聚氨酯水性跑道底层材料，以重量份数计，包括聚氨酯粒料100份。在本发明中，所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料包括二氧化碳共聚物多元醇100份。所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量优选为1000～8000g/mol，更优选为1500～4000g/mol；二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度优选为2～6，更优选为2～3；二氧化碳共聚物多元醇的分子内碳酸酯基团的摩尔分率优选为0.25～0.45，更优选为0.3～0.4。在本发明的具体实施例中，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量为3000g/mol或1000g/mol。本发明对所述二氧化碳共聚物多元醇的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的二氧化碳共聚物多元醇即可，如可以采用其市售商品，也可以采用本领域技术人员熟知的制备方法自行制备。在本发明中，所述二氧化碳共聚物多元醇是以二氧化碳为起始原料，在引发剂、催化剂作用下与环氧丙烷共聚合成的。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料包括二异氰酸酯20～50份，优选为20～45份。在本发明的具体实施例中，所述二异氰酸酯的用量为40份或30份。所述二异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。在本发明中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯为纯的固态的二苯基甲烷二异氰酸酯，所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯是经碳化二亚胺改性的液态二苯基甲烷二异氰酸酯。在本发明的具体实施例中，所述二异氰酸酯具体为二苯基甲烷二异氰酸酯。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料包括扩链交联剂5～20份，优选为6～17份。在本发明的具体实施例中，所述扩链交联剂的用量具体为8份或6份。所述扩链交联剂优选选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。在本发明的具体实施例中，所述扩链交联剂具体为1,4-丁二醇。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料包括有机金属催化剂0.01～1份，优选为0.03～0.9份。在本发明的具体实施例中，所述有机金属催化剂的用量为0.2份或0.05份。所述有机金属催化剂优选选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或多种。在本发明的一个具体实施例中，所述有机金属催化剂具体为辛酸亚锡；在本发明的另一个具体实施例中，所述有机金属催化剂具体为异辛酸铋。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料优选还包括抗氧剂和抗霉变剂。本发明对所述抗氧剂和抗霉变剂的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的用于铺地材料中的抗氧剂和抗霉变剂即可。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料优选还包括填料0～50份；所述填料优选选自气相二氧化硅、滑石粉、纳米碳酸钙、陶土和重钙中的一种或多种。
本发明提供的聚氨酯水性材料包括水性聚氨酯胶黏剂12～40份，优选为15～36份。在本发明的具体实施例中，所述水性聚氨酯胶黏剂的用量为25份或35份。在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括二氧化碳共聚物多元醇100份。所述水性聚氨酯胶黏剂制备原料采用的二氧化碳共聚物多元醇与上述技术方案所述聚氨酯粒料制备原料采用的二氧化碳共聚物多元醇一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括二异氰酸酯20～80份，优选为24～70份。在本发明的具体实施例中，所述二异氰酸酯的用量为30份或60份。所述二异氰酸酯优选选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。在本发明的具体实施例中，所述二异氰酸酯具体为六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯或氢化二苯基甲烷二异氰酸酯。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括扩链交联剂1～20份，优选为4～18份。所述扩链交联剂优选选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括亲水扩链剂2～12份，优选为4～10份。在本发明的具体实施例中，所述亲水扩链剂的用量为6份。所述亲水扩链剂优选选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。在本发明的具体实施例中，所述亲水扩链剂具体为二羟甲基丙酸或N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括有机金属催化剂0.2～1份，优选为0.3～0.9份。所述有机金属催化剂优选选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或多种。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括水100～300份，优选为120～270份。在本发明的具体实施例中，所述水的用量为210份或180份。所述水优选为去离子水。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料包括成盐剂；所述成盐剂与亲水扩链剂的物质的量比优选为0.8～1.2:10，更优选为0.9～1.1:10。所述成盐剂优选选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。
本发明提供了一种上述技术方案所述聚氨酯水性材料的制备方法，包括以下步骤：
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂混合，反应，得到粒料预聚体，将所述粒料预聚体和扩链交联剂反应，然后固化和熟化，造粒，得到聚氨酯粒料；
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合，反应，得到胶黏剂预聚体；将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，反应，得到水性聚氨酯胶黏剂；
将所述聚氨酯粒料和水性聚氨酯胶黏剂混合，得到聚氨酯水性材料。
本发明将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂混合，反应，得到粒料预聚体，将所述粒料预聚体和扩链交联剂反应，然后固化和熟化，造粒，得到聚氨酯粒料。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的制备原料采用的二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、有机金属催化剂和扩链交联剂的种类和来源与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。
本发明优选将二氧化碳共聚物多元醇加入至本领域技术人员熟知的反应釜中进行反应。本发明优选将二氧化碳共聚物多元醇加热至50～70℃再与二异氰酸酯和有机金属催化剂混合。本发明优选在搅拌的条件下将二异氰酸酯和有机金属催化剂加入到二氧化碳共聚物多元醇中；所述搅拌的速率优选为450～550rpm。
本发明优选将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂的混合物升温至80～85℃后反应，所述反应的时间优选为2～3h。
得到粒料预聚体后，本发明优选将所述粒料预聚体降温至58～62℃后再和扩链交联剂反应。本发明优选采用经过脱水处理的扩链交联剂；所述扩链交联剂脱水处理的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的扩链交联剂脱水处理的方法即可。
所述粒料预聚体和扩链交联剂反应优选在转速为500～800rpm下进行；反应时间优选为5～6min。
本发明将粒料预聚体和扩链交联剂的反应产物倒入预热好的模具中。本发明优选在本领域技术人员熟知的烘箱中进行固化；所述固化的温度优选为80℃～85℃；所述固化的时间优选为10～14h。所述熟化的温度优选为95～105℃，所述熟化的时间为10～14h，更优选为12h。
本发明优选将熟化产物在10～35℃下放置24h后破碎，将破碎的熟化产物和填料混合造粒，得到聚氨酯粒料。
在本发明中，所述聚氨酯粒料的粒径为1～3mm。
本发明将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合，反应，得到胶黏剂预聚体；将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，乳化反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。
在本发明中，所述水性聚氨酯胶黏剂的制备原料中的二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂、有机金属催化剂、成盐剂和水的种类和来源与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。
本发明优选将二氧化碳共聚物多元醇脱水后再与二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合。本发明优选将脱水的二氧化碳共聚物多元醇与亲水扩链剂和有机金属催化剂在55～65℃下反应，反应时间优选为0.5～4.5h。本发明优选将二氧化碳共聚物多元醇脱水后再与二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂的反应产物降温至40℃～50℃后再和亲水扩链剂混合，反应；反应的时间优选为2～5h。
本发明将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，反应，得到水性聚氨酯胶黏剂。本发明优选将胶黏剂预聚体中加入丙酮进行降粘。本发明优选将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水进行乳化反应；所述乳化反应的温度为0～10℃；所述乳化反应的时间为0.1～2h。乳化反应结束后，本发明优选通过减压的方法将乳化反应产物中的丙酮除去。本发明将除去丙酮的乳化反应产物和扩链交联剂混合，反应，得到水性聚氨酯胶黏剂；所述除去丙酮的乳化反应产物和扩链交联剂反应的时间优选为25～35min。
本发明将所述聚氨酯粒料和水性聚氨酯胶黏剂混合，得到聚氨酯水性材料。
本发明还提供了一种聚氨酯水性跑道底层，由上述技术方案所述聚氨酯水性材料或上述技术方案所述制备方法制备的聚氨酯水性材料压制成型制得。
所述聚氨酯水性跑道底层的厚度优选为5～10mm。
本发明采用GBT1689-1998对上述技术方案所述聚氨酯水性跑道底层进行耐磨性的测试。
本发明采用GB/T 8810-2005对上述技术方案所述聚氨酯水性跑道底层进行耐水性的测试。
本发明采用GB/T 14833对上述技术方案所述聚氨酯水性跑道底层进行拉伸强度的测试。
本发明提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。本发明提供的聚氨酯水性材料包括聚氨酯粒料，其制备原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，该组分内含有大量的碳酸酯键及醚键，这些键使得二氧化碳共聚物多元醇在制备成聚氨酯时，容易形成较强的分子内及分子间氢键，其与其它组分协同作用下，制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；水性聚氨酯胶黏剂中没有游离的异氰酸酯，其与聚氨酯粒料结合性好，使得聚氨酯水性跑道底层具有优异的粘接性能和耐水性能。试验结果表明：本发明提供的聚氨酯水性跑道底层的磨耗为0.0135～0.0148(1.61km)/cm3；拉伸强度为0.95～1.01MPa；吸水率为3.1％～4.0％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种聚氨酯水性材料、其制备方法及其应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
聚氨酯粒料的制备：
取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到50℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯40份，辛酸亚锡0.2份，逐步升温到85℃反应3小时，得到预聚体；
取预聚体100份降温到60℃，再将含有事先脱水的扩链剂1,4-丁二醇8份加入反应釜中，高速搅拌反应5分钟后快速倒入预热好的模具,在烘箱中85℃下固化12h后，再在100℃熟化12h,并在室温放置24h后破碎，在挤出机中加入20份活性碳酸钙造粒，制得新型环保聚氨酯粒料。
环保型水性聚氨酯胶黏剂的制备：
按重量份数计，将100份分子量3000g/mol的聚碳酸亚丙酯多元醇脱水后，加入六亚甲基二异氰酸酯30份，氢化二苯基甲烷二异氰酸酯30份，异辛酸铋0.05份，升温至60℃，反应4h，降温到40℃，加入二羟甲基丙酸6份，升温到60℃，反应3h，降温到0℃，加入三乙胺4.5份，加入0.5份丙酮，再加入去离子水210份，在0℃下乳化反应0.2h，减压脱除丙酮，加入1,4-丁二醇1份搅拌均匀，得到环保型水性聚氨酯胶黏剂。
水性聚氨酯跑道底层的制备：
取100份上述聚氨酯粒料，35份水性聚氨酯胶黏剂搅拌均匀摊铺压实，得到水性聚氨酯跑道底层，所述水性聚氨酯跑道底层的厚度为1cm。
本发明按照上述技术方案所述测试方法对实施例1制备的水性聚氨酯跑道底层进行耐水性、耐磨性和拉伸强度的测试，测试结果见表1，表1为本发明实施例1～2制备的水性聚氨酯跑道底层的性能测试结果：
表1本发明实施例1～2制备的水性聚氨酯跑道底层的性能测试结果
实施例 磨耗((1.61km)/cm3) 吸水率/％ 拉伸强度/MPa
实施例1 0.0135 3.1 1.01
实施例2 0.0148 4.0 0.95
实施例2
环保型聚氨酯粒料：
取二氧化碳共聚物多元醇100份，加入反应釜中，加热到70℃，搅拌速度为500r/min，加入二苯基甲烷二异氰酸酯30份，辛酸亚锡0.1份，逐步升温到80℃反应2.5小时，得到预聚体。
取预聚体100份降温到60℃，再将含有事先脱水的扩链剂1，4-丁二醇6份加入反应釜中，高速搅拌反应6分钟后快速倒入预热好的模具，在烘箱中80℃下固化12h后，再在100℃熟化12h，并在室温放置24h后破碎，在挤出机中加入20份活性碳酸钙造粒，制得新型环保聚氨酯粒料。
环保型水性聚氨酯胶黏剂:
按重量份数计，将100份分子量1000g/mol的聚碳酸亚丙酯多元醇脱水后，加入异佛尔酮二异氰酸酯60份，异辛酸铋0.05份，升温至85℃，反应3.5h，降温到60℃，加入二羟甲基丙酸6份，升温到80℃，反应1.5h，降温到0℃，N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸2份，反应0.5h，加入三乙胺4.5份，加入5份丙酮，再加入去离子水180份，在10℃下乳化反应0.1h，减压脱除丙酮，加入1,4-丁二醇2份，搅拌均匀，得到环保型水性聚氨酯胶黏剂。
水性聚氨酯跑道底层制备方法：
取100份上述聚氨酯粒料，25份水性聚氨酯胶黏剂搅拌均匀摊铺压实，水性聚氨酯跑道底层，所述水性聚氨酯跑道底层的厚度为1cm。
本发明按照上述技术方案所述测试方法对实施例2制备的水性聚氨酯跑道底层进行耐水性、耐磨性和拉伸强度的测试，测试结果见表1。
由以上实施例可知，本发明提供了一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。本发明提供的聚氨酯水性材料包括聚氨酯粒料，其制备原料中包括二氧化碳共聚物多元醇，该组分内含有大量的碳酸酯键及醚键，这些键使得二氧化碳共聚物多元醇在制备成聚氨酯时，容易形成较强的分子内及分子间氢键，其与其它组分协同作用下，制备的聚氨酯水性跑道底层具有优异的耐磨性；水性聚氨酯胶黏剂中没有游离的异氰酸酯，其与聚氨酯粒料结合性好，使得聚氨酯水性跑道底层具有优异的粘接性能和耐水性能。实验结果表明：本发明提供的聚氨酯水性跑道底层的磨耗为0.0135～0.0148(1.61km)/cm3；拉伸强度为0.95～1.01MPa；吸水率为3.1％～4.0％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚氨酯水性材料，以重量份数计，包括以下组分：
聚氨酯粒料100份和水性聚氨酯胶黏剂12～40份；
所述聚氨酯粒料由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～50份、扩链交联剂5～20份和有机金属催化剂0.01～1份；
所述水性聚氨酯胶黏剂由包括以下组分的原料制得：
二氧化碳共聚物多元醇100份、二异氰酸酯20～80份、扩链交联剂1～20份、亲水扩链剂2～12份、有机金属催化剂0.01～1份、水100～300份和成盐剂。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述成盐剂与亲水扩链剂的物质的量比为0.8～1.2:10。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述成盐剂选自三乙胺、三丙胺、三丁胺、氢氧化钠和氨水中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯水性跑道底层材料，其特征在于，所述亲水扩链剂选自N,N-二羟乙基单马来酰胺酸、二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸和N-(2-氨基乙基)-2-氨基丙磺酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述扩链交联剂选自乙二醇、丁二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-羟甲基环己烷、三甲基戊二醇、二正丁胺、乙二胺、三甲基己二胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺和异氟尔酮二胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述二氧化碳共聚物多元醇的分子量为1000～8000g/mol，二氧化碳共聚物多元醇的羟基官能度为2～6，二氧化碳共聚物多元醇的分子内碳酸酯基团的摩尔分率为0.25～0.45。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和氢化二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯水性材料，其特征在于，所述有机金属催化剂选自辛酸亚锡、异辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和有机铋中的一种或多种。
9.一种权利要求1～8任意一项所述聚氨酯水性材料的制备方法，包括以下步骤：
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯和有机金属催化剂混合，反应，得到粒料预聚体，将所述粒料预聚体和扩链交联剂反应，然后固化和熟化，造粒，得到聚氨酯粒料；
将二氧化碳共聚物多元醇、二异氰酸酯、亲水扩链剂和有机金属催化剂混合，反应，得到胶黏剂预聚体；将所述胶黏剂预聚体和成盐剂、水、扩链交联剂混合，反应，得到水性聚氨酯胶黏剂；
将所述聚氨酯粒料和水性聚氨酯胶黏剂混合，得到聚氨酯水性材料。
10.一种聚氨酯水性跑道底层，由权利要求1～8任意一项所述聚氨酯水性材料或权利要求9所述制备方法制备的聚氨酯水性材料压制成型制得。
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