一种软质跑步板耐磨层
阅读说明：本技术 一种软质跑步板耐磨层 (Soft running board wearing layer ) 是由 吴小凤 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种软质跑步板耐磨层,包括如下重量份的组分：预聚体90-110份、硫化剂35-45份、填料18-23份、己二酸二辛酯27-35份。本发明通过预聚体、硫化剂、填料和己二酸二辛酯复配制备软质跑步板耐磨层,使制得的耐磨层具有耐磨性好、抗冲击性能好、永久变形低、断裂伸长大、扯断强度高、耐疲劳性能好、耐油性能好、耐高温和摩擦系数低的特点,能够提高跑步板耐磨层对冲击力的缓冲和吸收,提高跑步时的舒适度和降低跑步时的噪音,提高跑步板耐用性,延长跑步板使用寿命。(The invention discloses a soft running board wear-resistant layer which comprises the following components in parts by weight: 90-110 parts of prepolymer, 35-45 parts of vulcanizing agent, 18-23 parts of filler and 27-35 parts of dioctyl adipate. According to the invention, the soft running board wear-resistant layer is prepared by compounding the prepolymer, the vulcanizing agent, the filler and the dioctyl adipate, so that the prepared wear-resistant layer has the characteristics of good wear resistance, good impact resistance, low permanent deformation, long fracture elongation, high tensile strength, good fatigue resistance, good oil resistance, high temperature resistance and low friction coefficient, the buffer and the absorption of the wear-resistant layer of the running board on impact force can be improved, the comfort level during running is improved, the noise during running is reduced, the durability of the running board is improved, and the service life of the running board is prolonged.)
技术领域
本发明涉及跑步板
技术领域
，具体涉及一种软质跑步板耐磨层。背景技术
当前跑步板普遍采用中密度纤维板为基材，表面贴三聚氰胺浸渍纸作为耐磨层，材料廉价易得，加工简便，三聚氰胺耐磨、耐热，因此，得到普遍使用。目前大多数跑步机，人在跑步机上跑步时，都会产生一声“嘣”，连续的跑动就会产生连续的“嘣、嘣”声响，非常烦人，而且，使用过跑步机锻炼的人都知道，在跑步机上跑步没有在体育场的塑胶跑道上跑步舒服，这是因为体育场馆的塑胶跑道是在混凝土地面上铺设了一层PU橡胶，PU是高弹性橡胶，能有效缓冲和吸收人在跑步时蹬踏所产生的冲击力。而跑步机的跑板由中纤板表面贴三聚氰胺，硬度高且没有橡胶那种弹性，再加上跑步带虽由软质PVC和PET纤维织物复合而成，但毕竟胶层很薄，又是致密的结构，因此，对冲击力的缓冲和吸收有限。为了解决这一问题，行业中的技术人员想了不少办法，也提出过很多解决方案，如在跑板底部与机架之间安装气囊、安装缓冲垫、安装液压杆等等，但实际效果并不理想。
为了解决该问题，发明人开发设计了一款跑步板，在中密度纤维板上加一层泡棉，泡棉上再加一层胶片。胶片包括PE、PP、PVC、PA和PET，效果最好是PET，摩擦系数低，热变形温度高，强度高。这种跑步板开始时效果非常好，消除了踩踏噪音，舒适性也很好，但不耐用，胶片很快会变形、破损。究其原因，采用的是热塑性塑料片，使用时，跑步机电机的牵引力和跑步产生的冲击力，都在对磨处转化为热，使磨处温度上升，随着温度上升，胶片逐步软化，加上板带对磨产生的剪切应力，胶片逐步变形直至断裂。因此，热塑性胶片作为软跑板是行不通的。后来尝试热固性增强塑料作为软跑步板耐磨层，但是效果更差，原因是热固性塑料很脆(断裂伸长小)，且抗冲击性差，即使用玻璃纤维增强，其脆性也无法改变，把热固性胶片贴于泡棉上，薄了一踩就断，厚了与跑硬板没有区别，起不到缓冲与降噪的效果。
发明人进一步研究了聚氨酯橡胶作为软跑步板耐磨层。目前，聚氨酯橡胶有热塑性聚氨酯橡胶(T-PU)、混炼型聚氨酯橡胶(M-PU)，浇注型聚氨酯橡胶(C-PU)三种类型。T-PU可采用热塑性塑料的加工设备和工作程序直接生产出橡胶制品，生产效率高、劳动条件好，边角废料可回收再利用，生产成本低，其缺点是耐油、耐热性较差，而这一点恰恰就是软跑板最需要保证的；M-PU可使用传统橡胶的加工设备和工艺进行塑炼、混炼和模制硫化成型，但能耗大，劳动强度大，劳动条件差，产量低；C-PU是液体状态浇注在模具中，加热熟化使其转化成具有网状结构的橡胶状固体，摆脱了传统橡胶的加工方法，革除了劳动强度大、工作环境条件差的塑炼、混炼工序，可以使用清洁、高效的机械化生产方式进行加工，产品性能好，是一种优选的聚氨酯橡胶。
如何将C-PU应用到跑步板中提高跑步板耐磨层对冲击力的缓冲和吸收，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软质跑步板耐磨层，通过将C-PU添加到耐磨层的配方中，获得了效果良好的跑步板耐磨层材料，解决了现有技术中跑步板耐磨层抗冲击性能差的问题，提高了提高跑步板耐磨层对冲击力的缓冲和吸收。
为了达到本发明的目的，本发明提供了如下技术方案：
一种软质跑步板耐磨层，包括如下重量份的组分：预聚体90-110份、硫化剂35-45份、填料18-23份、己二酸二辛酯27-35份；
所述预聚体通过如下方法制备：
1)将聚酯型多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃-120℃，搅拌2-3小时；
2)使体系降温到40℃-50℃，体系通氮气保护；
3)将二异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，控制温度在60℃-80℃反应3-5小时；
4)反应结束，体系抽真空除去气泡，得到预聚体。
进一步的，所述软质跑步板耐磨层包括如下重量份的组分：预聚体100份、硫化剂39份、填料20份、己二酸二辛酯30份。
进一步的，所述预聚体通过如下方法制备：
1)将聚酯型多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃-120℃，搅拌2-3小时；
2)使体系降温到40℃-50℃，体系通氮气保护；
3)将二异氰酸酯加入反应釜中，加大搅拌速度，控制温度在60℃-80℃反应3-5小时；
4)反应结束，体系抽真空除去气泡，得到预聚体。
聚酯型多元醇的聚酯分子中含有较多的极性酯基(一COO-)，可形成较强的分子内氢键，因而聚酯型聚氨酯具有较高的强度，耐磨及耐油性能，能够提高软质跑步板耐磨层的强度、耐磨及耐油性能，同时由于聚酯型多元醇价格低廉，能够降低软质跑步板耐磨层的生产成本。
进一步的，所述聚酯型多元醇为分子量在500～1500之间的液态聚酯型多元醇。通过分子量设为500～1500之间，能够很好的改善预聚体的力学性能，提高最终耐磨层产品的硬度和抗撕裂度，进而提升跑步板的抗冲击性。
进一步的，所述液体聚酯型多元醇由醇和酸反应得到，所述酸为己二酸、癸二酸、马来酸、富马酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸的一种或多种，所述醇为1，2-乙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、二甘醇、新戊醇的一种或多种。
进一步的，所述填料为石墨。石墨作为填料，能够降低耐磨层的摩擦系数。
进一步的，所述硫化剂为Duracure C3。
Duracure C3是用于固化DURACASTTM聚氨酯预聚体的一种封端的二胺类扩链剂。具有耐磨、固化速率快的特点。反应速率高，而且在常温时封端，在高温时解封。室温下没有反应活性，但是当把它加温到115-160℃时，它可以解封并迅速固化形成一定强度的弹性体。
当将Duracure C3与预聚体在室温至70℃的温度区间混合时，具有相当长的浇铸时间，某些体系在低于50℃温度下的稳定储放时间能超过一个月。由于Duracure C3的这种特性，本发明的耐磨层制备可以根据需求选择浇铸倒模时间，当不确定耐磨层胶片的厚度时，可以先不进行浇铸倒模，等确定耐磨层胶片的厚度时，再进行浇铸倒模，极大提高生产灵活性。
Duracure C3固化的Duracast预聚体具有优越的硬段结构，且具有独特的加工性能。如耐高温性及剪切性能、撕裂性能，良好的扰曲疲劳性，低温柔韧性，高低温下的动态性能等。该类预聚体基于低游离技术是不含MOCA的，所以具有良好的安全、环保性。由此，制备的耐磨层也具有良好的安全、环保性。
进一步的，耐磨层的制备方法包括如下步骤：
(a)将填料在110-130℃下处理24小时以上，彻底去除水分；
(b)将处理好的填料加入己二酸二辛酯中进行研磨，得到填料分散体；
(c)将预聚体在70-75℃预热12小时以上；
(d)在氮气保护下，将研磨好的填料分散体加入到预热好的预聚体中，搅拌均匀；
(e)加入硫化剂，搅拌均匀后抽真空脱气；
(f)倒模：将脱气后的料体浇注到模具中，在120-140℃温度下，15-20min后出模；
(g)后处理：在135-145℃温度下硫化22-25小时，即得产品。
进一步的，步骤(c)中，所述的预热为在干燥的氮气保护下进行预热。
进一步的，步骤(e)中抽真空脱气条件为：真空度690-740mmHg柱，压力914-982mbar，时间3小时以上。
本发明耐磨层制备得到的成品为胶片，胶片厚度为0.3-1.2mm，这样厚度的胶片作为耐磨层应用到跑步板上，既能保证其缓冲和降噪的效果，又能保证其不会因太薄而容易断裂。
需说明的是，在制备时，己二酸二辛酯含水量应在0.00％以下，否则应做除水处理。
在实际应用中，跑步板组成为在中密度纤维板上贴一层泡棉，泡棉上再贴一层胶片，该胶片即为本发明耐磨层。所得跑步板安装至跑步机上，使用起来，安静、舒适，500小时试验，无变形及磨损。
本发明所提供的一种软质跑步板耐磨层，相比于现有技术具有如下有益效果：
一、本发明通过预聚体、硫化剂、填料和己二酸二辛酯复配制备软质跑步板耐磨层，使制得的耐磨层具有耐磨性好、抗冲击性能好、永久变形低、断裂伸长大、扯断强度高、耐疲劳性能好、耐油性能好、耐高温和摩擦系数低的特点，能够提高跑步板耐磨层对冲击力的缓冲和吸收，提高跑步时的舒适度和降低跑步时的噪音，提高跑步板耐用性，延长跑步板使用寿命。
二、通过采用Duracure C3，利用其具有耐磨、耐高温性及剪切性能、撕裂性能、扰曲疲劳性的特点，能够进一步提高耐磨层的耐磨性能、耐高温性能、扯断强度、耐疲劳性能和永久变形性，同时由于Duracure C3在低温时封端，在高温时解端，当Duracure C3与预热好的预聚体混合后，体系比较稳定，可以根据生产需求选择浇铸倒模时间，提高生产灵活性。
三、本发明的耐磨层制成跑板安装至跑步机上，使用起来，安静、舒适，500小时试验，无变形及磨损。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
一种软质跑步板耐磨层，由如下重量份的组分组成：预聚体90份、Duracure C345份、石墨18份、己二酸二辛酯35份。
所述预聚体通过如下方法制备：
1)将由1，2-乙二醇和己二酸反应得到的分子量为1500的聚酯型多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在100℃，搅拌3小时；
2)使体系降温到50℃，体系通氮气保护；
3)将甲苯二异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，控制温度在80℃反应5小时，聚酯型多元醇与二异氰酸酯的重量比为5:1；
4)反应结束，体系抽真空除去气泡，得到预聚体。
所述耐磨层的制备方法包括如下步骤：
(a)将石墨在130℃下处理24小时以上，彻底去除水分；
(b)将处理好的石2墨加入己二酸二辛酯中进行研磨，得到石墨分散体；
(c)将预聚体在70℃预热17小时，所述的预热为在干燥的氮气保护下进行预热；
(d)在氮气保护下，将研磨好的石墨分散体加入到预热好的预聚体中，搅拌均匀；
(e)加入Duracure C3，搅拌均匀后抽真空脱气，抽真空脱气条件为：真空度740mmHg柱，压力914m bar，时间4小时；
(f)倒模：将脱气后的料体浇注到模具中，在140℃温度下，20min后出模；
(g)后处理：在135℃温度下硫化22小时，即得产品。
实施例2
一种软质跑步板耐磨层，由如下重量份的组分组成：预聚体110份、Duracure C335份、石墨23份、己二酸二辛酯27份。
所述预聚体通过如下方法制备：
1)将由1，3-丁二醇和间苯二甲酸反应得到的分子量为500的聚酯型多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在120℃，搅拌2小时；
2)使体系降温到40℃，体系通氮气保护；
3)将甲苯二异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，控制温度在60℃反应3小时，聚酯型多元醇与二异氰酸酯的重量比为3:1；
4)反应结束，体系抽真空除去气泡，得到预聚体。
所述耐磨层的制备方法包括如下步骤：
(a)将石墨在110℃下处理24小时以上，彻底去除水分；
(b)将处理好的石墨加入己二酸二辛酯中进行研磨，得到石墨分散体；
(c)将预聚体在75℃预热13小时，所述的预热为在干燥的氮气保护下进行预热；
(d)在氮气保护下，将研磨好的石墨分散体加入到预热好的预聚体中，搅拌均匀；
(e)加入Duracure C3，搅拌均匀后抽真空脱气，抽真空脱气条件为：真空度690mmHg柱，压力982m bar，时间6小时；
(f)倒模：将脱气后的料体浇注到模具中，在120℃温度下，15min后出模；
(g)后处理：在145℃温度下硫化25小时，即得产品。
实施例3
一种软质跑步板耐磨层，由如下重量份的组分组成：预聚体100份、Duracure C339份、石墨20份、己二酸二辛酯30份。
所述预聚体通过如下方法制备：
1)将由二甘醇和癸二酸反应得到的分子量为1000聚酯型多元醇加入到反应釜中，抽真空，控制温度在110℃，搅拌2.5小时；
2)使体系降温到40℃，体系通氮气保护；
3)将甲苯二异氰酸酯加入反应釜中，搅拌，控制温度在70℃反应4小时，聚酯型多元醇与二异氰酸酯的重量比为4:1；
4)反应结束，体系抽真空除去气泡，得到预聚体。
所述耐磨层的制备方法包括如下步骤：
(a)将石墨在120℃下处理24小时以上，彻底去除水分；
(b)将处理好的石墨加入己二酸二辛酯中进行研磨，得到石墨分散体；
(c)将预聚体在70℃预热15小时，所述的预热为在干燥的氮气保护下进行预热；
(d)在氮气保护下，将研磨好的石墨分散体加入到预热好的预聚体中，搅拌均匀；
(e)加入Duracure C3，搅拌均匀后抽真空脱气，抽真空脱气条件为：真空度720mmHg柱，压力950m bar，时间5小时。
(f)倒模：将脱气后的料体浇注到模具中，在130℃温度下，18min后出模；
(g)后处理：在140℃温度下硫化24小时，即得产品。
对比例1
与实施例3的不同之处在于，对比例1中采用常规二胺类扩链剂3，3'-二氯-4，4'-二苯基甲烷二胺替代Duracure C3。
对比例2
与实施例3的不同之处在于，对比例2中，聚酯型多元醇的分子量为2000。
对比例3
与实施例3的不同之处在于，预聚体的重量份为80份。
本发明的耐磨层性能检测如下表1所示：
表1
由表1可知，实施例1-3相对对比例1-3具有硬度更高、撕裂强度更高、断裂强度更高、断裂伸长更高、摩擦系数更低、磨耗更小、回弹率更高、压缩永久变形更低的优点，表明本发明耐磨层具有耐磨性好、抗冲击性能好、永久变形低、断裂伸长大、扯断强度高、耐疲劳性能好、耐油性能好、耐高温和摩擦系数低的特点，能够提高跑步板耐磨层对冲击力的缓冲和吸收，提高跑步时的舒适度和降低跑步时的噪音，提高跑步板耐用性，延长跑步板使用寿命。
将本发明的耐磨层应用到跑步板上，将跑步板安装至跑步机上，使用起来，安静、舒适，500小时试验，无变形及磨损。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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