一种塑胶跑道用硅PU复合材料及其制备方法与流程
未命名
09-22
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一种塑胶跑道用硅pu复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于硅pu材料技术领域，具体涉及一种塑胶跑道用硅pu复合材料及其制备方法。
背景技术：
2.塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、epdm橡胶粒或pu颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，降低摔伤率。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，具有一定的抗紫外线能力和耐老化力是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。
3.为了进一步满足运动物理特性需要，具备上硬下弹结构特征，并能直接在水泥或沥青基础上施工的健康型专业弹性合成球场面层材料系统，逐步发展出了以单组分有机硅改性聚氨酯组成缓冲回弹结构，双组分改性丙烯酸作为耐磨面层的硅pu材料。随着全民健身理念深入人心，跑道的使用频率越来越高，一些含有橡胶填充的硅pu材料制成的跑道耐用性不佳，填充颗粒容易磨损脱落。
技术实现要素：
4.本发明的目的之一在于提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，该pu复合材料在施工后具有更好的耐磨性和力学性能；目的之二在于提供一种可以适度发泡的硅pu复合材料，便于减少施工时材料用量；目的之三在于提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种塑胶跑道用硅pu复合材料，按质量份计，包括如下组分：
7.聚氨酯胶黏剂40—60份、橡胶颗粒30-50份、可膨胀聚氨酯颗粒25-40份、丙烯酸六氟丁酯8-12份、防老剂b215 0.2-0.4份。
8.该塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法，包括如下步骤：
9.将聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯和防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
10.进一步地，可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
11.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在500-550℃的条件下保温1-2h，然后将石英纤维粉碎成长度为400-600μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为400-600μm的氧化铝短纤；
12.步骤二：将石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉和去离子水搅拌混合，然后加入硼酸和硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在40-60℃的条件下真空干燥，然后在950-1000℃的条件下保温30-40min，冷却，粉碎，得到直径为0.3-0.6cm的纤维预制体颗粒；
13.进一步地，石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉、去离子水、硼酸和硅溶胶的用量比
为10g：10g：0.5-0.8g：100-150ml：2g：18-20g。
14.步骤三：将钛酸四丁酯加入质量分数为10％的盐酸溶液中，在200-300r/min的条件下搅拌80-100min，加入纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在130-150℃的条件下反应15-16h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2-3次，在40-60℃的条件下真空干燥，然后在450-500℃的条件下保温4-6h，得到纤维骨架颗粒；
15.进一步地，钛酸四丁酯、盐酸和纤维预制体颗的用量比为9-10ml：300ml：5-10g。
16.步骤四：将聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中，在2000-3000r/min的条件下搅拌20-30min，得到乳化液；
17.进一步地，聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂的用量比为60g：6-6.5g：5.4-5.6g：0.3-0.35g。
18.进一步地，纤维骨架颗粒和去离子水的用量比为15-18g：200ml。
19.进一步地，混合液和分散液的用量比为1g：2g。
20.进一步地，发泡剂为异辛烷。
21.进一步地，引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二苯甲酰。
22.进一步地，交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
23.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和65-70℃的条件下反应20-24h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2-3次，在40-60℃的条件下真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒。
24.进一步地，可膨胀聚氨酯颗粒的堆积密度40-55kg/m3。
25.本发明的有益效果：
26.本发明塑胶跑道用硅pu复合材料中添加有可膨胀聚氨酯颗粒，石英短纤、氧化铝短纤制成的维预制体颗粒具有较好的拉伸强度，经过钛酸四丁酯水热处理后，形成质量较小且负载有纳米二氧化钛的纤维骨架颗粒；分散液和混合液搅拌成乳化液后，形成聚氨酯为外壳、异辛烷为核的微胶囊，这些微胶囊填充在纤维骨架颗粒中，纳米二氧化钛能够使纤维表面更加粗糙，有助于增加空间位阻，增加可膨胀聚氨酯颗粒的结构稳定性。
27.可膨胀聚氨酯颗粒制成硅pu复合材料后，聚氨酯胶黏剂等材料能够渗透到可膨胀聚氨酯颗粒的空隙中，相较于直接添加橡胶颗粒能够更加紧密的咬合，有助于增加材料的力学性能，防止颗粒填充磨损剥离；施工过程中，可膨胀聚氨酯颗粒受热，异辛烷受热膨胀释使材料发泡，有助于在施工体积下减少材料的用量；在纤维骨架颗粒的限制下，可膨胀聚氨酯颗粒内部的密度仍然较高，从而保持硅pu复合材料的支撑性，满足塑胶跑道使用要求。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
31.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
32.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在500℃的条件下保温1h，然后将石英纤维粉碎成长度为400μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为400μm的氧化铝短纤；
33.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.5kg可溶性淀粉和100l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和18kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在40℃的条件下真空干燥，然后在950℃的条件下保温30min，冷却，粉碎，得到直径为0.3cm的纤维预制体颗粒；
34.步骤三：将9l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在200r/min的条件下搅拌80min，加入5kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在130℃的条件下反应15h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2次，在40℃的条件下真空干燥，然后在450℃的条件下保温4h，得到纤维骨架颗粒；
35.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、600g异辛烷、540g过氧化二苯甲酰和30g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1500g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在2000r/min的条件下搅拌20min，得到乳化液；
36.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和65℃的条件下反应20h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2次，在40℃的条件下真空干燥，得到堆积密度40kg/m3的可膨胀聚氨酯颗粒；
37.步骤六：将400g聚氨酯胶黏剂、300g橡胶颗粒、250g可膨胀聚氨酯颗粒、80g丙烯酸六氟丁酯、2g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
38.实施例2
39.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
40.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
41.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在520℃的条件下保温1.5h，然后将石英纤维粉碎成长度为500μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为500μm的氧化铝短纤；
42.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.6kg可溶性淀粉和120l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和19kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在50℃的条件下真空干燥，然后在980℃的条件下保温35min，冷却，粉碎，得到直径为0.4cm的纤维预制体颗粒；
43.步骤三：将9.5l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在250r/min的条件下搅拌90min，加入8kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在140℃的条件下反应15.5h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2次，在50℃的条件下真空干燥，然后在480℃的条件下保温5h，得到纤维骨架颗粒；
44.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、620g异辛烷、550g过氧化二苯甲酰和32g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1650g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在2500r/min的条件下搅拌25min，得到乳化液；
45.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和68℃的条件下反应22h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2次，在50℃的条件下真空干燥，得到堆积密度48kg/m3的可
膨胀聚氨酯颗粒；
46.步骤六：将500g聚氨酯胶黏剂、400g橡胶颗粒、320g可膨胀聚氨酯颗粒、100g丙烯酸六氟丁酯、3g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
47.实施例3
48.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
49.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
50.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在550℃的条件下保温2h，然后将石英纤维粉碎成长度为600μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为600μm的氧化铝短纤；
51.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.8kg可溶性淀粉和150l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和20kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在60℃的条件下真空干燥，然后在1000℃的条件下保温40min，冷却，粉碎，得到直径为0.6cm的纤维预制体颗粒；
52.步骤三：将10l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在300r/min的条件下搅拌100min，加入10kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在150℃的条件下反应16h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤3次，在60℃的条件下真空干燥，然后在500℃的条件下保温6h，得到纤维骨架颗粒；
53.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、650g异辛烷、560g过氧化二苯甲酰和35g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1800g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在3000r/min的条件下搅拌30min，得到乳化液；
54.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和70℃的条件下反应24h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤3次，在60℃的条件下真空干燥，得到堆积密度55kg/m3的可膨胀聚氨酯颗粒；
55.步骤六：将600g聚氨酯胶黏剂、500g橡胶颗粒、400g可膨胀聚氨酯颗粒、120g丙烯酸六氟丁酯、4g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
56.对比例1：在实施例3的基础上，不添加可膨胀聚氨酯颗粒，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
57.对比例2：在实施例3的基础上，将可膨胀聚氨酯颗粒替换成相同质量的橡胶颗粒，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
58.对比例3，在实施例3的基础上，直接将1kg去离子水和2kg分散液搅拌成乳化液，替代原来的乳化液，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
59.实施例中聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体购买于山东奥利隆化工有限公司，其余原料均为市售产品，选用的橡胶颗粒为废旧三元乙丙橡胶颗粒。
60.对实施例1-实施例3和对比例1-对比例3进行性能测试，根据gb/t14833-2020进行性能测试，将不同硅pu复合材料刮平施工成厚度为10mm的面层，然后在120℃的条件下加热3s，得到不同的试样，测试不同试样的厚度、拉伸强度、断裂伸长率和磨损量。结果如表1所示：
61.表1
62.项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3
厚度/mm252626171942拉伸强度/mpa1.721.741.781.151.211.36断裂伸长率/％65.766.567.857.455.570.3磨损量/g0.350.370.360.831.070.90
63.由表1可以看出，实施例1-实施例3中试样具有更好的力学性能，耐磨损，并且可以适度发泡。
64.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，按质量份计，包括如下组分：聚氨酯胶黏剂40-60份、橡胶颗粒30-50份、可膨胀聚氨酯颗粒25-40份、丙烯酸六氟丁酯8-12份、防老剂b215 0.2-0.4份；所述可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：将聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中，在2000-3000r/min的条件下搅拌20-30min，得到乳化液；将乳化液在氮气保护和65-70℃的条件下反应20-24h，过滤，洗涤，真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒。2.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂的用量比为60g：6-6.5g：5.4-5.6g：0.3-0.35g。3.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述发泡剂为异辛烷。4.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二苯甲酰。5.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。6.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述纤维骨架颗粒通过如下步骤制备：将钛酸四丁酯和盐酸溶液混合，加入纤维预制体颗粒在130-150℃的条件下反应15-16h，过滤，洗涤，干燥，在450-500℃的条件下保温4-6h，得到纤维骨架颗粒。7.根据权利要求6所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述钛酸四丁酯、盐酸和纤维预制体颗的用量比为9-10ml：300ml：5-10g。8.根据权利要求6所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述纤维预制体颗粒通过如下步骤制备：将石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉和去离子水搅拌混合，然后加入硼酸和硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片干燥后在950-1000℃的条件下保温30-40min，冷却，粉碎，得到直径为0.3-0.6cm的纤维预制体颗粒。9.根据权利要求8所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉、去离子水、硼酸和硅溶胶的用量比为10g：10g：0.5-0.8g：100-150ml：2g：18-20g。10.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯和防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
技术总结
本发明公开了一种塑胶跑道用硅PU复合材料及其制备方法，属于硅PU材料技术领域，包括聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯、防老剂B215；将聚醚型MDI封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中搅拌得到乳化液；将乳化液反应20-24h，过滤，洗涤，真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒；施工过程中，可膨胀聚氨酯颗粒受热，异辛烷受热膨胀释使材料发泡，有助于在施工体积下减少材料的用量；在纤维骨架颗粒的限制下，可膨胀聚氨酯颗粒内部的密度仍然较高，从而保持硅PU复合材料的支撑性，满足塑胶跑道使用要求。满足塑胶跑道使用要求。
技术研发人员：刘宝根 石海城 李志
受保护的技术使用者：河北巅峰体育设施有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/9/20
技术领域
1.本发明属于硅pu材料技术领域，具体涉及一种塑胶跑道用硅pu复合材料及其制备方法。
背景技术：
2.塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、epdm橡胶粒或pu颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，降低摔伤率。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，具有一定的抗紫外线能力和耐老化力是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。
3.为了进一步满足运动物理特性需要，具备上硬下弹结构特征，并能直接在水泥或沥青基础上施工的健康型专业弹性合成球场面层材料系统，逐步发展出了以单组分有机硅改性聚氨酯组成缓冲回弹结构，双组分改性丙烯酸作为耐磨面层的硅pu材料。随着全民健身理念深入人心，跑道的使用频率越来越高，一些含有橡胶填充的硅pu材料制成的跑道耐用性不佳，填充颗粒容易磨损脱落。
技术实现要素：
4.本发明的目的之一在于提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，该pu复合材料在施工后具有更好的耐磨性和力学性能；目的之二在于提供一种可以适度发泡的硅pu复合材料，便于减少施工时材料用量；目的之三在于提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种塑胶跑道用硅pu复合材料，按质量份计，包括如下组分：
7.聚氨酯胶黏剂40—60份、橡胶颗粒30-50份、可膨胀聚氨酯颗粒25-40份、丙烯酸六氟丁酯8-12份、防老剂b215 0.2-0.4份。
8.该塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法，包括如下步骤：
9.将聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯和防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
10.进一步地，可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
11.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在500-550℃的条件下保温1-2h，然后将石英纤维粉碎成长度为400-600μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为400-600μm的氧化铝短纤；
12.步骤二：将石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉和去离子水搅拌混合，然后加入硼酸和硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在40-60℃的条件下真空干燥，然后在950-1000℃的条件下保温30-40min，冷却，粉碎，得到直径为0.3-0.6cm的纤维预制体颗粒；
13.进一步地，石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉、去离子水、硼酸和硅溶胶的用量比
为10g：10g：0.5-0.8g：100-150ml：2g：18-20g。
14.步骤三：将钛酸四丁酯加入质量分数为10％的盐酸溶液中，在200-300r/min的条件下搅拌80-100min，加入纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在130-150℃的条件下反应15-16h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2-3次，在40-60℃的条件下真空干燥，然后在450-500℃的条件下保温4-6h，得到纤维骨架颗粒；
15.进一步地，钛酸四丁酯、盐酸和纤维预制体颗的用量比为9-10ml：300ml：5-10g。
16.步骤四：将聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中，在2000-3000r/min的条件下搅拌20-30min，得到乳化液；
17.进一步地，聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂的用量比为60g：6-6.5g：5.4-5.6g：0.3-0.35g。
18.进一步地，纤维骨架颗粒和去离子水的用量比为15-18g：200ml。
19.进一步地，混合液和分散液的用量比为1g：2g。
20.进一步地，发泡剂为异辛烷。
21.进一步地，引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二苯甲酰。
22.进一步地，交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。
23.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和65-70℃的条件下反应20-24h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2-3次，在40-60℃的条件下真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒。
24.进一步地，可膨胀聚氨酯颗粒的堆积密度40-55kg/m3。
25.本发明的有益效果：
26.本发明塑胶跑道用硅pu复合材料中添加有可膨胀聚氨酯颗粒，石英短纤、氧化铝短纤制成的维预制体颗粒具有较好的拉伸强度，经过钛酸四丁酯水热处理后，形成质量较小且负载有纳米二氧化钛的纤维骨架颗粒；分散液和混合液搅拌成乳化液后，形成聚氨酯为外壳、异辛烷为核的微胶囊，这些微胶囊填充在纤维骨架颗粒中，纳米二氧化钛能够使纤维表面更加粗糙，有助于增加空间位阻，增加可膨胀聚氨酯颗粒的结构稳定性。
27.可膨胀聚氨酯颗粒制成硅pu复合材料后，聚氨酯胶黏剂等材料能够渗透到可膨胀聚氨酯颗粒的空隙中，相较于直接添加橡胶颗粒能够更加紧密的咬合，有助于增加材料的力学性能，防止颗粒填充磨损剥离；施工过程中，可膨胀聚氨酯颗粒受热，异辛烷受热膨胀释使材料发泡，有助于在施工体积下减少材料的用量；在纤维骨架颗粒的限制下，可膨胀聚氨酯颗粒内部的密度仍然较高，从而保持硅pu复合材料的支撑性，满足塑胶跑道使用要求。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1
30.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
31.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
32.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在500℃的条件下保温1h，然后将石英纤维粉碎成长度为400μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为400μm的氧化铝短纤；
33.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.5kg可溶性淀粉和100l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和18kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在40℃的条件下真空干燥，然后在950℃的条件下保温30min，冷却，粉碎，得到直径为0.3cm的纤维预制体颗粒；
34.步骤三：将9l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在200r/min的条件下搅拌80min，加入5kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在130℃的条件下反应15h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2次，在40℃的条件下真空干燥，然后在450℃的条件下保温4h，得到纤维骨架颗粒；
35.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、600g异辛烷、540g过氧化二苯甲酰和30g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1500g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在2000r/min的条件下搅拌20min，得到乳化液；
36.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和65℃的条件下反应20h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2次，在40℃的条件下真空干燥，得到堆积密度40kg/m3的可膨胀聚氨酯颗粒；
37.步骤六：将400g聚氨酯胶黏剂、300g橡胶颗粒、250g可膨胀聚氨酯颗粒、80g丙烯酸六氟丁酯、2g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
38.实施例2
39.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
40.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
41.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在520℃的条件下保温1.5h，然后将石英纤维粉碎成长度为500μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为500μm的氧化铝短纤；
42.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.6kg可溶性淀粉和120l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和19kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在50℃的条件下真空干燥，然后在980℃的条件下保温35min，冷却，粉碎，得到直径为0.4cm的纤维预制体颗粒；
43.步骤三：将9.5l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在250r/min的条件下搅拌90min，加入8kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在140℃的条件下反应15.5h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤2次，在50℃的条件下真空干燥，然后在480℃的条件下保温5h，得到纤维骨架颗粒；
44.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、620g异辛烷、550g过氧化二苯甲酰和32g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1650g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在2500r/min的条件下搅拌25min，得到乳化液；
45.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和68℃的条件下反应22h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤2次，在50℃的条件下真空干燥，得到堆积密度48kg/m3的可
膨胀聚氨酯颗粒；
46.步骤六：将500g聚氨酯胶黏剂、400g橡胶颗粒、320g可膨胀聚氨酯颗粒、100g丙烯酸六氟丁酯、3g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
47.实施例3
48.本实施例提供一种塑胶跑道用硅pu复合材料，包括如下实施步骤：
49.可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：
50.步骤一：将石英纤维和氧化铝纤维在550℃的条件下保温2h，然后将石英纤维粉碎成长度为600μm的石英短纤，将氧化铝纤维粉碎成长度为600μm的氧化铝短纤；
51.步骤二：将10kg石英短纤、10kg氧化铝短纤、0.8kg可溶性淀粉和150l去离子水搅拌混合，然后加入2kg硼酸和20kg硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片在60℃的条件下真空干燥，然后在1000℃的条件下保温40min，冷却，粉碎，得到直径为0.6cm的纤维预制体颗粒；
52.步骤三：将10l钛酸四丁酯加入300l质量分数为10％的盐酸溶液中，在300r/min的条件下搅拌100min，加入10kg纤维预制体颗粒并转移至水热反应釜中，在150℃的条件下反应16h，过滤，将截留的颗粒用去离子水洗涤3次，在60℃的条件下真空干燥，然后在500℃的条件下保温6h，得到纤维骨架颗粒；
53.步骤四：将6kg聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、650g异辛烷、560g过氧化二苯甲酰和35g二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌混合得到混合液；将1800g纤维骨架颗粒和2l去离子水搅拌混合，得到分散液；将1kg混合液加入2kg分散液中，在3000r/min的条件下搅拌30min，得到乳化液；
54.步骤五：将乳化液转移至反应釜中，在氮气保护和70℃的条件下反应24h，过滤，将过滤后的产物用去离子水洗涤3次，在60℃的条件下真空干燥，得到堆积密度55kg/m3的可膨胀聚氨酯颗粒；
55.步骤六：将600g聚氨酯胶黏剂、500g橡胶颗粒、400g可膨胀聚氨酯颗粒、120g丙烯酸六氟丁酯、4g防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
56.对比例1：在实施例3的基础上，不添加可膨胀聚氨酯颗粒，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
57.对比例2：在实施例3的基础上，将可膨胀聚氨酯颗粒替换成相同质量的橡胶颗粒，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
58.对比例3，在实施例3的基础上，直接将1kg去离子水和2kg分散液搅拌成乳化液，替代原来的乳化液，其余步骤保持不变，制备出硅pu复合材料。
59.实施例中聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体购买于山东奥利隆化工有限公司，其余原料均为市售产品，选用的橡胶颗粒为废旧三元乙丙橡胶颗粒。
60.对实施例1-实施例3和对比例1-对比例3进行性能测试，根据gb/t14833-2020进行性能测试，将不同硅pu复合材料刮平施工成厚度为10mm的面层，然后在120℃的条件下加热3s，得到不同的试样，测试不同试样的厚度、拉伸强度、断裂伸长率和磨损量。结果如表1所示：
61.表1
62.项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3
厚度/mm252626171942拉伸强度/mpa1.721.741.781.151.211.36断裂伸长率/％65.766.567.857.455.570.3磨损量/g0.350.370.360.831.070.90
63.由表1可以看出，实施例1-实施例3中试样具有更好的力学性能，耐磨损，并且可以适度发泡。
64.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，按质量份计，包括如下组分：聚氨酯胶黏剂40-60份、橡胶颗粒30-50份、可膨胀聚氨酯颗粒25-40份、丙烯酸六氟丁酯8-12份、防老剂b215 0.2-0.4份；所述可膨胀聚氨酯颗粒通过如下步骤制备：将聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中，在2000-3000r/min的条件下搅拌20-30min，得到乳化液；将乳化液在氮气保护和65-70℃的条件下反应20-24h，过滤，洗涤，真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒。2.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述聚醚型mdi封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂的用量比为60g：6-6.5g：5.4-5.6g：0.3-0.35g。3.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述发泡剂为异辛烷。4.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化二苯甲酰。5.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯。6.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述纤维骨架颗粒通过如下步骤制备：将钛酸四丁酯和盐酸溶液混合，加入纤维预制体颗粒在130-150℃的条件下反应15-16h，过滤，洗涤，干燥，在450-500℃的条件下保温4-6h，得到纤维骨架颗粒。7.根据权利要求6所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述钛酸四丁酯、盐酸和纤维预制体颗的用量比为9-10ml：300ml：5-10g。8.根据权利要求6所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述纤维预制体颗粒通过如下步骤制备：将石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉和去离子水搅拌混合，然后加入硼酸和硅溶胶继续搅拌混合，得到混合液；将混合液倒入模具中，抽滤，模压成型得到胶片；将胶片干燥后在950-1000℃的条件下保温30-40min，冷却，粉碎，得到直径为0.3-0.6cm的纤维预制体颗粒。9.根据权利要求8所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料，其特征在于，所述石英短纤、氧化铝短纤、可溶性淀粉、去离子水、硼酸和硅溶胶的用量比为10g：10g：0.5-0.8g：100-150ml：2g：18-20g。10.根据权利要求1所述的一种塑胶跑道用硅pu复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯和防老剂b215搅拌混合，得到塑胶跑道用硅pu复合材料。
技术总结
本发明公开了一种塑胶跑道用硅PU复合材料及其制备方法，属于硅PU材料技术领域，包括聚氨酯胶黏剂、橡胶颗粒、可膨胀聚氨酯颗粒、丙烯酸六氟丁酯、防老剂B215；将聚醚型MDI封端聚氨酯预聚体、发泡剂、引发剂和交联剂搅拌混合得到混合液；将纤维骨架颗粒和去离子水搅拌混合，得到分散液；将混合液加入分散液中搅拌得到乳化液；将乳化液反应20-24h，过滤，洗涤，真空干燥，得到可膨胀聚氨酯颗粒；施工过程中，可膨胀聚氨酯颗粒受热，异辛烷受热膨胀释使材料发泡，有助于在施工体积下减少材料的用量；在纤维骨架颗粒的限制下，可膨胀聚氨酯颗粒内部的密度仍然较高，从而保持硅PU复合材料的支撑性，满足塑胶跑道使用要求。满足塑胶跑道使用要求。
技术研发人员：刘宝根 石海城 李志
受保护的技术使用者：河北巅峰体育设施有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/9/20
版权声明
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