【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及塑胶跑道领域，具体涉及一种耐老化户外跑道用复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、塑胶跑道是一种高弹性、高耐磨、高抗紫外线的运动场地材料。根据不同的材料和结构，塑胶跑道可以分为多种不同的类型。常见的塑胶跑道分类包括：聚氨酯材料跑道、三元乙丙橡胶颗粒跑道、三层结构跑道等。其中，聚氨酯材料跑道具有弹性好、耐磨性高、抗紫外线性能好等特点，适用于高水平的运动场地，但是传统的聚氨酯材料跑道中通常添加光稳定剂、无机紫外线稳定剂、有机紫外线稳定剂等助剂来提高基体的耐老化性能，但是这种添加方式得到的跑道材料会出现一系列问题，如：不能均匀地分布基材中、与基体不相容、具有一定的挥发性、发生迁移等，这些问题会导致材料的利用率大幅降低，抗老化效果变差。
2、而户外跑道一般设置于露天环境中，会长时间遭受阳光照射以及高温，从而使得塑胶跑道容易受到紫外线以及高温的侵蚀，进而容易对塑胶跑道的拉伸强度受到影响，使得塑胶跑道的使用寿命容易受到影响，因此，提高塑胶跑道的抗紫外线性能以及热稳定性能极为重要。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种耐老化户外跑道用复合材料及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种耐老化户外跑道用复合材料，包括以下重量份数的原料：聚醚多元醇60-70份，二异氰酸酯30-40份，增塑剂15-25份，改性有机硅微球35-55份，扩链剂3-5份，颜料5-10份，丁基橡胶100-120份；
5、步骤a1、将2，4-二羟基二苯甲酮和氢氧化钾加入含有无水乙醇的反应器中，搅拌加热至40-60℃，加入3-氯丙基三甲氧基硅烷并维持温度反应3-5h，待反应结束后，蒸馏除去乙醇，即得硅烷单体；
6、步骤a1中利用酚羟基与氯之间的取代反应合成了含有二苯甲酮结构的硅烷单体，使其作为有机硅合成的单体之一，并通过化学键合的方式将能够吸收紫外线的二苯甲酮基团引入，提高了基体的耐老化性能，并且避免了传统紫外吸收剂在基体中会出现的迁移、不相容、会挥发等问题的出现；
7、进一步地，2，4-二羟基二苯甲酮、氢氧化钾、无水乙醇和3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量比为0.2-0.5mol：0.016-0.028g：100ml：0.2-0.5mol。
8、步骤a2、将无水乙醇、去离子水和正硅酸乙酯加入反应器中，在室温下反应30min得混合液a，将纳米碳酸钙与无水乙醇超声分散1h，即得混合液b，然后将混合液a、混合液b、硅烷单体中混合均匀，并在80℃油浴中回流搅拌2-4h，再加入抗老增强剂继续反应3-5h，待反应结束后，抽滤、洗涤，并在70℃下真空干燥12h，即得改性有机硅微球；
9、步骤a2中采用水解缩合的方式，在纳米碳酸钙表面包裹一层有机硅，首先，表面有机硅的存在，提高了纳米碳酸钙在基体中的分散性，改善了其与基体的相容性，进而提高基体的热稳定性，使其具有更好的防火性能；其次，以抗老增强剂和硅烷单体作为有机硅合成中的原料，提高了基体的耐老化性能，这是由于含有的受阻胺结构的抗老增强剂和含有二苯甲酮结构的硅烷协同发挥作用，阻碍基体在紫外光下的老化；最后，纳米碳酸钙表面存在的游离硅羟基还能够与聚氨酯中游离的异氰酸酯基和羟基发生交联反应，增大基体的交联密度，从而提高了基体的热稳定性；
10、进一步地，混合液a、混合液b、硅烷单体和抗老增强剂的用量比为30-50ml：30-50ml：0.03-0.05g：0.05-0.1g，混合液a中无水乙醇、去离子水和正硅酸乙酯的用量比为20-30ml：10-20ml：0.5-1g；混合液b中纳米碳酸钙与无水乙醇的用量比为2-3g：20-30ml。
11、所述抗老化增强剂由以下步骤制备：
12、步骤b1、将异氰尿酸三缩水甘油酯加入含有2，2，6，6-四甲基哌啶胺和氢氧化钠的烧杯中，搅拌混合均匀，然后转移至含有n，n-二甲基乙酰胺烧瓶中，随后将体系温度升高至75-95℃，并在氮气条件下持续搅拌8-10h，待反应结束后，即得中间体1；
13、步骤b1中利用环氧基的开环反应，将受阻胺结构引入体系，能够提高进一步基体的抗老化性能，这是由于在紫外光下，受阻胺结构中的哌啶胺基团会转换为稳定的氮氧自由基，使其捕捉基体老化产生的活性自由基，从而达到抑制光氧反应的目的；此外，产生的自由基被捕捉后生成的酯与过氧化酯还能继续与聚合物产生的自由基结合生成氮氧自由基，依次循环，能够长久有效的切断链反应，达到抗老化的效果；
14、进一步地，异氰尿酸三缩水甘油酯、2，2，6，6-四甲基哌啶胺、氢氧化钠和n，n-二甲基乙酰胺的用量比为0.05-0.15mol：0.05-0.15mol：0.1-0.3g：200ml。
15、步骤b2、将含有中间体1的体系温度降低至35-55℃，向其中缓慢加入(3-氨丙基)三甲氧基硅烷和氢氧化钠，并在氮气条件下，搅拌反应12h，待反应结束后，减压蒸馏，并用乙醇过滤、洗涤，置于100℃下真空干燥，即得抗老化增强剂。
16、步骤b2中利用环氧基和(3-氨丙基)三甲氧基硅烷之间发生开环反应，从而将硅氧烷结构引入体系，使其能够与纳米碳酸钙中含有的羟基发生交联反应接枝在纳米碳酸钙的表面，并且通过提高光稳定剂的分子量，避免受阻胺小分子在基体形成或使用过程中发生迁移和析出，使基体抗老化性能更长久；此外，开环过程中形成的仲胺结构，能够与丁基橡胶分子链上的活性基团发生反应，形成三维网络结构，提高了基体的力学性能；
17、进一步地，(3-氨丙基)三甲氧基硅烷和氢氧化钠的用量为0.1-0.3mol：0.2-0.6g。
18、一种耐老化户外跑道用复合材料的制备方法包括以下步骤：
19、步骤s1、按重量份数称取原料，将聚醚多元醇、二异氰酸酯、扩链剂和增塑剂加入反应器中搅拌均匀，并升温至90-100℃，再加入颜料搅拌均匀，即得预混物；
20、步骤s2、将预混物、改性有机硅微球和丁基橡胶在胶体磨中进行研磨，至粒径为400目，升温至90-100℃，并在真空条件下脱水2-3h，即得耐老化户外跑道用复合材料。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术中的耐老化户外跑道用复合材料是将聚氨酯预混物、丁基橡胶以及改性有机硅微球共混制得。其中，改性有机硅微球的加入，提高了材料的耐老化性能、热稳定性能以及力学性能，并且避免了小分子(如：受阻胺分子、二苯甲酮分子)在基体中的迁移、不相容、易挥发等问题，从而使复合材料具有更长久的耐老化性能。
23、填料的改性处理，首先，通过采用水解缩合在填料表面包裹一层有机硅，提高了纳米碳酸钙在基体中的分散性，改善了其与基体的相容性，进而提高基体的热稳定性，使其具有更好的防火性能；其次，以抗老增强剂和硅烷单体作为有机硅合成中的原料，提高了基体的耐老化性能，这是由于含有的受阻胺结构的抗老增强剂和含有二苯甲酮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚醚多元醇60-70份，二异氰酸酯30-40份，增塑剂15-25份，改性有机硅微球35-55份，扩链剂3-5份，颜料5-10份，丁基橡胶100-120份；
2.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，步骤A1中2，4-二羟基二苯甲酮、氢氧化钾、无水乙醇和3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量比为0.2-0.5mol：0.016-0.028g：100mL：0.2-0.5mol。
3.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，步骤A2中混合液A、混合液B、硅烷单体和抗老增强剂的用量比为30-50mL：30-50mL：0.03-0.05g：0.05-0.1g，混合液A中无水乙醇、去离子水和正硅酸乙酯的用量比为20-30mL：10-20mL：0.5-1g；混合液B中纳米碳酸钙与无水乙醇的用量比为2-3g：20-30mL。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，所述抗老化增强剂由以下步骤制备：
5.根据权利要求1所
6.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，步骤B2中(3-氨丙基)三甲氧基硅烷和氢氧化钠的用量为0.1-0.3mol：0.2-0.6g。
7.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚醚多元醇60-70份，二异氰酸酯30-40份，增塑剂15-25份，改性有机硅微球35-55份，扩链剂3-5份，颜料5-10份，丁基橡胶100-120份；
2.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，步骤a1中2，4-二羟基二苯甲酮、氢氧化钾、无水乙醇和3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量比为0.2-0.5mol：0.016-0.028g：100ml：0.2-0.5mol。
3.根据权利要求1所述的一种耐老化户外跑道用复合材料，其特征在于，步骤a2中混合液a、混合液b、硅烷单体和抗老增强剂的用量比为30-50ml：30-50ml：0.03-0.05g：0.05-0.1g，混合液a中无水乙醇、去离子水和正硅酸乙酯的用量比为20-30ml：...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈美云，刘福朋，王浩，张连伟，刘宝根，
申请(专利权)人：河北巅峰体育设施有限公司，
类型：发明
国别省市：
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