一种聚氨酯塑胶材料的制备工艺和应用的制作方法

本发明涉及了聚氨酯塑胶材料的，具体涉及了一种聚氨酯塑胶材料的制备工艺和应用。

背景技术：

1、聚氨酯弹性材料属于嵌段聚合物，即聚氨酯大分子由“软段”和“硬段”构成并形成微观相分离结构，相较其他合成橡胶，聚氨酯弹性体具有更优异的强度和耐磨性，硬度高时仍可保持高伸长率。聚氨酯铺装材料主要用于铺设塑胶跑道、球场、幼儿园、体育馆以及休闲场所弹性地面，还用于工厂仓库、车间地坪铺设等。塑胶跑道有利于运动员速度和技术的发挥，降低摔伤率，是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料，是中小学及高校运动场的主流配置。

2、但是对于室外的塑胶跑道，会经常出现雨淋和暴晒的情况，会很容易导致塑胶跑道老化严重，长时间下，会出现小面积或大面积的开裂分化的情况，大大缩减了塑胶跑道的使用寿命。

3、因此，研究一种具有抗老化性，且能保证良好的耐磨性和优异强度的聚氨酯塑胶材料，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术聚氨酯铺装材料抗老化性较低，塑胶跑道在室外的使用寿命明显下降的问题，提供一种聚氨酯塑胶材料的制备工艺和应用，本身体提供的聚氨酯塑胶材料，表现出了优异的抗老化性，明显提升了耐久性，且依然能保证良好的耐磨性和优异的强度，成本较低，便于推广应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种聚氨酯塑胶材料，包括a组分和b组分按重量比为2～5：1制备得到的；其中，按重量份计，a组分和b组分包括以下原料制备而成的：

4、a组分：端羟基聚丁二烯多元醇20～30份、改性端羟基聚丁二烯多元醇20～25份、增塑剂0.5～1份、扩链剂5～8份、填料20～30份、颜料5～10份；其中，改性端羟基聚丁二烯多元醇是由甲基丙烯酸甲酯改性得到的；

5、b组分：异氰酸酯20～30份、聚四亚甲基醚二醇45～55份、硅烷偶联剂kh560为8～12份、钛酸铝纳米纤维溶液20～30份；

6、其中，钛酸铝纳米纤维溶液是钛酸铝纳米纤维加入乙醇水溶液中形成的混合溶液，其中，乙醇水溶液中乙醇的质量百分比为75％～85％；钛酸铝纳米纤维与乙醇水溶液的质量比为1：1～1.5。

7、本技术提供的聚氨酯塑胶材料，主要有a组合和b组分按比例进行混合得到的，其中a组分引入的端羟基聚丁二烯多元醇，b组分引入了聚四亚甲基醚二醇和异氰酸酯。通过硬段和软段材料的选择，增加了分子链段的规整性，有效保证了材料的力学性能。同时，b组分中增加了硅烷偶联剂和钛酸铝纳米纤维溶液，在b组分制备过程中生成了硅烷改性的钛酸铝纳米纤维，经过硅烷改性后具有一定的疏水性，且钛酸铝纳米纤维材料能够增加材料中的连接性和耐高温性，使得聚氨酯塑胶材料在长期遭受暴晒和雨淋的环境中，耐久性明显提升，不会出现小范围或大范围内的塑胶跑道开裂粉化的情况。再有，本技术中a组分中，将大量的端羟基聚丁二烯多元醇替换成甲基丙烯酸甲酯改性的端羟基聚丁二烯多元醇，侧链上增加较长的支链，增加了材料的交联性，在实现抗老化性能后，也保证了聚氨酯塑胶材料的强度和耐磨性，取得了意想不到的技术效果，便于推广应用。

8、进一步的，端羟基聚丁二烯多元醇数均分子质量为2000-3000。进一步的，端羟基聚丁二烯多元醇数为2000分子量的端仲羟基聚丁二烯、3000分子量的端仲羟基聚丁二烯、2000分子量的端伯羟基聚丁二烯和3000分子量的端伯羟基聚丁二烯中的至少一种。

9、进一步的，异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的至少一种。

10、进一步的，a组分中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂和氯化石蜡油中的至少一种；所述扩链剂为4,4'-亚甲基二(2-氯苯胺)；所述填料是滑石粉和高岭土中的至少一种；所述颜料为氧化铁系无机颜料。

11、进一步的，a组分中，改性端羟基聚丁二烯多元醇的添加重量份≤端羟基聚丁二烯多元醇的添加重量份。经过发明人的实验探究发现，改性端羟基聚丁二烯多元醇的替换量不能太大，过大的替换量会使聚氨酯塑胶材料的整体性能明显下降。

12、进一步的，a组分中，所述改性端羟基聚丁二烯多元醇是由以下方法制备得到的：

13、将10～15份的端羟基聚丁二烯多元醇、5～8份的甲基丙烯酸甲酯和0.5～1份的过硫酸铵分别加入反应装置内，在120℃～140℃条件下，氮气保护反应2～2.5h，制备得到改性端羟基聚丁二烯多元醇。

14、进一步的，a组分由以下方法制备得到的：将端羟基聚丁二烯多元醇和改性端羟基聚丁二烯多元醇加入反应装置中，搅拌条件下，依次加入增塑剂、扩链剂、填料以及颜料，升温至95℃～100℃，继续搅拌1～2h，得到a组分。

15、进一步的，b组分中，钛酸铝纳米纤维溶液的重量份≤异氰酸酯的重量份。经过发明人的实验探究发现，钛酸铝纳米纤维溶液的添加量不能过大，过大会使得聚氨酯塑胶材料的强度和耐磨性有所降低，无法保证材料具有良好的综合性能。

16、进一步的，b组分中还包括0.2～0.5份的抗氧化剂或/和0.2～0.5份的紫外线吸收剂，其中，抗氧化剂为抗氧化剂1010，紫外线吸收剂为uv-9。

17、进一步的，b组分由以下方法制备得到的：将异氰酸酯和聚四亚甲基醚二醇加入反应釜内，保持搅拌条件，升温至70℃～80℃；向反应釜内同时滴加硅烷偶联剂kh560和钛酸铝纳米纤维溶液，反应4-6h，若有抗氧化剂或紫外线吸收剂，向反应后的物料中加入，得到b组分。

18、经过发明人的大量研究发现，改性钛酸铝纳米纤维与材料的融入方式对材料的综合性能有一定的影响，研究发现在将硅烷偶联剂和钛酸铝纳米纤维滴加入b组分的制备过程中，制备的聚氨酯塑胶性能会优于直接添加改性钛酸铝纳米纤维的聚氨酯塑胶材料的性能，可能时由于滴加的方式增加了纳米纤维的分布均匀性。

19、进一步的，聚四亚甲基醚二醇的分子量为1500～2500。优选地，聚四亚甲基醚二醇的分子量为2000～2500。

20、本发明的另一目的是为了提供上述聚氨酯塑胶材料的制备方法。

21、一种上述的聚氨酯塑胶材料的制备方法，包括以下步骤：将a组分和b组分混合，搅拌均匀，得到聚氨酯塑胶材料。

22、本发明提供的聚氨酯塑胶材料的制备方法，将将a组分和b组分混合，搅拌均匀，即可得到，制备过程简单，便于操作。

23、本发明又一目的是为了提供上述聚氨酯塑胶材料的应用。

24、一种上述的聚氨酯塑胶材料在制备室外塑胶跑道中的应用。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

26、1、本技术提供的聚氨酯塑胶材料，主要有a组合和b组分按比例进行混合得到的，其中a组分引入的端羟基聚丁二烯多元醇，b组分引入了聚四亚甲基醚二醇和异氰酸酯。通过硬段和软段材料的选择，增加了分子链段的规整性，有效保证了材料的力学性能。同时，b组分中增加了硅烷偶联剂和钛酸铝纳米纤维溶液，在b组分制备过程中生成了硅烷改性的钛酸铝纳米纤维，经过硅烷改性后具有一定的疏水性，且钛酸铝纳米纤维材料能够增加材料中的连接性和耐高温性，使得聚氨酯塑胶材料在长期遭受暴晒和雨淋的环境中，耐久性明显提升，不会出现小范围或大范围内的塑胶跑道开裂粉化的情况。再有，本技术中a组分中，将大量的端羟基聚丁二烯多元醇替换成甲基丙烯酸甲酯改性的端羟基聚丁二烯多元醇，侧链上增加较长的支链，增加了材料的交联性，在实现抗老化性能后，也保证了聚氨酯塑胶材料的强度和耐磨性，取得了意想不到的技术效果，便于推广应用。

27、2、本发明提供的聚氨酯塑胶材料的制备方法，将将a组分和b组分混合，搅拌均匀，即可得到，制备过程简单，便于操作。