一种彩色橡胶地砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种彩色橡胶地砖及其制备方法，属于两种高分子材料加工制品的余料的循环利用领域，具体涉及橡胶和聚氨酯弹性体及聚氨酯防震材料的循环利用，特别是橡胶硫化后的余料、聚氨酯弹性体边角料和聚氨酯防震材料的循环利用。

背景技术

橡胶制品在制造过程中，为了充满模具，一般需要加入过量的橡胶，通常过量1～5%，硫化后橡胶由热塑性材料变为热固性材料。硫化后的橡胶余料，其性能与橡胶制品性能一致，但是形状和颜色限制了其继续使用，只能作为废料处理：经过脱硫作再生橡胶粉；切粒作为其他填充材料使用；作为垃圾，填埋处理；作为燃料焚烧处理。

聚氨酯弹性体及聚氨酯防震材料，是使用多异氰酸酯与多元醇反应，生成聚氨酯预聚体，预聚体与扩链剂混合，硫化形成聚氨酯弹性体，聚氨酯在扩链时加入发泡剂、泡沫稳定剂，形成的就是发泡聚氨酯，可以做防震材料。聚氨酯预聚体在合成中，加入了三元醇，所以聚氨酯弹性体及聚氨酯防震材料也是热固性材料。这些聚氨酯成型过程中的弹性体余料，除作为垃圾，填埋处理外，其他处理方式研究很多，实际应用却很少。如何将这些性能很好、但形状和颜色不符合要求的废料充分利用起来，是高分子材料循环利用的难题。

目前国际和国内专用运动场地，地面铺装材料绝大多数是聚氨酯纯胶或添加少量废橡胶颗粒混合制备的，其中所用的聚氨酯材料又多数是双组分聚氨酯浇注胶，采用现场混料的形式铺装，其运动保护性和防滑性功能较传统的地面铺装材料具有极大的优越性，使用双组分胶粘剂，混合定量不准， 固化剂中常使用的MOCA有致癌可能。还有一种彩色橡胶地砖，是以废橡胶颗粒配以颜料、聚氨酯或其它粘合剂、填充剂、固化剂、耐磨剂、抗老化剂等在特制的模具内加温、加压而成，其缺点为：外观差、不防水、耐用年限低、三年或更短的时间内就出现退色、翘边变形等现象（中国专利CN200520080362.2 一种覆面彩色橡胶地砖）。

发明内容

本发明旨在提供一种彩色橡胶地砖及其制备方法，主要是将高分子材料余料，通过简单的物理切割，用高分子粘合剂将其粘合在一起，作为橡胶地砖，体现其最大的使用价值，使资源合理配置，变废为宝。

本发明的目的在于采用的是新的硫化成品橡胶，具有耐磨性的聚氨酯弹性体，具有弹性的聚氨酯防震材料（即达到合格品的性能，但是其形状不能满足使用），环保型无溶剂聚氨酯预聚体与水反应，形成聚脲，将它们粘合在一起，表面再粘合彩色乙丙橡胶颗粒，制成环保彩色橡胶地砖。既克服了使用废橡胶颗粒、填充剂、固化剂、耐磨剂、抗老化剂等材料，使用寿命短，性能差等缺点，也克服了使用溶剂型双组分聚氨酯粘合剂，有VOC排放，3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷（MOCA）有致癌危险。所得到产品为寿命长、机械性能强、软硬度可调、外观华丽的彩色橡胶地砖。

本发明是通过以下方法实现的，

本发明提供了一种彩色橡胶地砖：包括高分子材料余料和粘合剂组分，以及作为固化剂的水；所述的高分子材料余料包括：乙丙橡胶颗粒、橡胶硫化后的余料条，聚氨酯弹性体余料条、聚氨酯防震材料余料颗粒，废橡胶颗粒中的一种或几种；所述的粘合剂组分包括：多异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇聚合而成的聚氨酯预聚体。

上述高分子材料弹性体：聚氨酯预聚体：水的质量比为87～91:8～12:1。

本发明提供了一种彩色橡胶地砖的制备方法，先合成一种聚氨酯胶粘剂，然后将其与高分子材料余料粘合，制成橡胶地砖。

所述的高分子材料余料包括橡胶硫化后的余料、聚氨酯弹性体余料、聚氨酯防震材料余料中的一种。

所述聚氨酯胶粘剂的制备过程如下：原材料由聚醚二元醇PPG-220，羟值在 56,相对分子量为 2000；聚醚三元醇PPG-330， 羟值在56，相对分子量为 3000；2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'- 二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物(MDI-50)， 生产工艺是将聚醚二元醇、 聚醚三元醇以1:5（质量比）的比例加入到反应瓶中， 升温至 90~95℃，真空脱水2h，冷却至50±5℃，在搅拌下， 按异氰酸酯基与羟基之比（NCO/OH）=1.4计算，滴加已经称量好的MDI-50，滴加完成，升温至80±5℃，并维持该温度反应2.5h，即得聚氨酯胶粘剂。

本发明所述的橡胶硫化后的余料，是指合成或天然橡胶在成型硫化后，溢出模具的橡胶。聚氨酯弹性体余料是指，聚氨酯预聚体与扩链剂混合，硫化成型后，切割下来的多余物，聚氨酯防震材料余料是指，在成型过程中，没有充满模具的聚氨酯材料，聚氨酯预聚体与扩链剂混合充模时的料把（注射口与模具之间的余料）。

使用时，将橡胶硫化后的余料和聚氨酯弹性体余料切割成宽2~3cm，长10~15cm的条，聚氨酯防震材料余料切割成10~15mm的颗粒、2~3mm废橡胶颗粒备用。

本发明的有益效果：由于表面采用了彩色橡胶，比使用彩色的聚氨酯粘合剂色彩鲜艳；橡胶硫化后的余料性能比废橡胶好，使用寿命长；橡胶硫化后的余料作为长条加入，起加强筋作用，橡胶砖不易断裂，强度高；废橡胶颗粒作为填充材料，降低成本而不降低性能；全部采用橡胶颗粒，利于透水；使用MDI比TDI毒性低，所制备的粘合剂是无溶剂制品，无VOC排放，生产和使用更加环保。

具体实施方式

本发明实施例所述的一种彩色橡胶地砖及其制备方法，下面以具体实验案例为例来说明具体实施方式，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种彩色橡胶地砖：包括橡胶组分和粘合剂组分，所述的橡胶组分包括：乙丙橡胶颗粒、橡胶硫化后的余料条，聚氨酯弹性体余料条、聚氨酯防震材料余料颗粒，废橡胶颗粒；所述的粘合剂组分包括：多异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇聚合而成的聚氨酯预聚体，以及作为固化剂的水。

以下为应用本发明的具体实施例，以作进一步说明。

实例一：

1、聚氨酯预聚体的制备：将56g聚醚多元醇PPG-220，11.2g PPG-330加入三口烧瓶中搅拌均匀后密封，抽真空到0.6Mpa，升温到110℃，保持温度和真空度两小时，恢复常压，冷却到50℃搅拌，将10.9g MDI-50缓慢加入三口烧瓶中，升温至80℃，保持温度为80±5℃持续反应2小时，得NCO含量为4%的聚氨酯预聚体。

2、模具准备：将模具内侧，上下模板涂硅油脱模剂；

3、橡胶颗粒准备：将２～３mm的废橡胶颗粒除去杂质，称量备好；

4、配料：称取合成的聚氨酯预聚体，将废橡胶颗粒聚氨酯预聚体混合均匀，然后加入聚氨酯预聚体质量的10%水，混合均匀；

5、充模：将模具放置在底板上，将废橡胶颗粒、聚氨酯预聚体与水的混合物为加入模具；

６、成型：盖上模板，加压0.2Mpa，加热120℃ 40分钟，脱模；

7、以上所有材料之比为：废橡胶颗粒：聚氨酯预聚体：水=89:10:1。

实施例中所指的比例是质量比。

实例二：

聚氨酯预聚物和成型工艺同实例一，所用的高分子材料弹性体为彩色乙丙橡胶颗粒和废橡胶颗粒，两种材料比例为2:8，配料时分别按高分子材料弹性体：聚氨酯预聚体：水=91:8:1；

充模时，先铺彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水的混合物，再将废橡胶颗粒、聚氨酯预聚体和水的混合物。

实例三：

聚氨酯预聚物和成型工艺同实例一，所用的高分子材料弹性体为彩色乙丙橡胶颗粒、废橡胶颗粒，橡胶硫化后的余料条，三种材料比例为2：4:4，配料时，按高分子材料弹性体：聚氨酯预聚体：水=89:10:1；彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水单独混合，其他处理一起混合；充模时，先铺彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水的混合物，再将废橡胶颗粒与橡胶硫化后的余料条，聚氨酯预聚体和水的混合物。

实例四：

聚氨酯预聚物和成型工艺同实例一，所用的高分子材料弹性体为彩色乙丙橡胶颗粒、废橡胶颗粒，橡胶硫化后的余料条，聚氨酯防震材料余料颗粒，四种材料比例为2：3:2:3，配料时，按高分子材料弹性体：聚氨酯预聚体：水=89:10:1；彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水单独混合，其他处理一起混合；

充模时，先铺彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水的混合物，再将废橡胶颗粒与橡胶硫化后的余料条，聚氨酯防震材料余料颗粒，聚氨酯预聚体和水的混合物。

实例五：

聚氨酯预聚物和成型工艺同实例一，所用的高分子材料弹性体为彩色乙丙橡胶颗粒、废橡胶颗粒，橡胶硫化后的余料条，聚氨酯防震材料余料颗粒，聚氨酯弹性体余料，五种材料比例为2：3:2:1：2，配料时，按高分子材料弹性体：聚氨酯预聚体：水=89:10:1；彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水单独混合，其他处理一起混合；

充模时，先铺彩色乙丙橡胶颗粒与聚氨酯预聚体和水的混合物，再将废橡胶颗粒与橡胶硫化后的余料条，聚氨酯防震材料余料颗粒，聚氨酯预聚体和水的混合物。

实例六：

配料与工艺同实例五

成型时加压0.2Mpa，加热室温 0.5小时，脱模。

实例七：

工艺同实例一

废橡胶颗粒：聚氨酯预聚体：水=84:15:1。成型时加压0.2Mpa，加热室温0.5 小时，脱模。

实例八：

工艺同实例二

彩色橡胶颗粒：废橡胶颗粒=1:1。

性能比较：