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聚氨酯塑胶跑道绿色低碳发展方向的探讨

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随着全民健身运动的开展,对体育设施的要求也不断提高。聚氨酯铺面材料具有优良的耐磨耐油防滑性、阻燃耐老化、硬度范围宽、弹性适宜、吸震性能优、色彩美观等特点,广泛应用于铺设各类运动场地,如塑胶跑道、网球场、乒乓球场等。

聚氨酯塑胶跑道属于浇注型聚氨酯弹性体的一种,广泛用于铺设各类体育运动场地,是目前国际上公认的运动场地的铺装材料。1961 年美国3M公司首先突破技术关,用聚氨酯橡胶材料铺设了第一条200 米的赛马跑道,1963 年又铺设了田径跑道。随着市场经济的发展及人民生活水平的提高,年北京奥运会的圆满完成及全民健身运动的全面开展,保时捷娱乐城更加促进了对运动场地提出了更高的要求。

目前国内聚氨酯塑胶跑道所采用的原料最普遍的是MDI 型和TDl型两种,关于塑胶跑道在加工和产品中存在的毒性污染方面的问题一直受到广泛的关注。随着人们对产品在健康、环境影响方面的要求越来越高,特别是在全球变暖的大背景下,低碳经济受到越来越多国家的关注。目前各国政府也已经达成一致:推行低碳经济被认为是避免气候发生灾难性变化、

保持人类可持续发展的有效方法之一。为此,中国政府也提出了到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。在新的低碳经济条件下,如何发展绿色低碳的聚氨酯材料已成为我们迫切思考的问题。

一、聚氨酯塑胶成分及毒性

1、完全用甲苯二异氰酸酯(TDI)与特种聚醚制成预聚体,这种预聚体中游离TDI 的含量高,对环境污染严重,此工艺虽然成本较低,但目前已较少直接采用。

2、用改性二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与特种聚醚进行预聚反应,制成预聚体。MDI 对人的健康危害小,产品对环境友好,由于MDI中有毒组分含量较低且其活性高易与水反应,使其得到了广泛的使用,但生产加工时所需MDI 量较大,成本较高。

3、先根据计算投人部分TDI 与聚醚进行反应,当反应完全后再加人适量的MDI 进行封端反应,既降低成本又降低预聚体中游离TDI的含量,也是目前采用的一种主要方法。

目前组成聚氨酯主要成分的TDI和MDI 为有毒化学原料合成产生。

①甲苯二异氰酸酯(TDI) 毒性:TDI 有两种异构体,2,4 一甲苯二异氰酸酯和2,6一甲苯二异氰酸酯。甲苯二异氰酸酯是水白色或淡黄色液体,具有强烈的刺激性气味。二异氰酸甲苯酯是潜在毒性最大、时间最长、需重点预防的主要对象,吸入TDI可引起机体呼吸道上皮、肺间质、肺内血管及免疫系统等多方面损伤。长期接触TDI 者可出现胸闷(有时非常严重)、打喷嚏、紫绀和虚脱等症状,引起慢性疾病。

基本上没有毒性,且异氰酸酯类化学物质比较活泼,易与水发生反应,铺设后的跑道中仅含有少量游离的MDI残留。

鉴于TDI 的毒性大,目前在体育用品领域采用无毒性的MDI 工艺生产聚氨酯塑胶跑道等材料已成为发展趋势。

二、聚氨酯生产工艺

目前,绝大部分聚氨酯产品都是由异氰酸酯和多元醇反应制得。异氰酸酯MDI国内外均采用液相光气法生产,其制造方法是将苯胺与甲醛在盐酸(或催化剂)存在下加热至100℃进行缩合反应,生成二苯基甲烷二胺及多亚甲基多苯基多胺混合物,然后再直接送至光气化反应器。其光气化反应的设备和条件与生产TDI十分相似,所用溶剂也是邻二氯苯或氯苯,工艺流程与生产TDI也相仿。