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运动地坪的防老化,你了解多少?

运动地坪的防老化,你了解多少?

发布日期:2021-11-11 浏览次数:64

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从1980年开始,我国第一条自主研发的塑胶跑道落地,发展至今已经有快40个年头了,期间也有伴随着一些龙头企业的崛起,整个运动地坪行业就这样平平静静的走过来了。直至2016年“毒跑道”事件的爆发,就像在平静的湖面丢进去一块巨大的石头,霎时间卷起了千层浪。整个运动地坪行业从幕后被搬到了幕前,加上央视财经的《经济半小时》更是对整个事件进行了追踪报道,塑胶跑道被从头到尾排查了一番,各种“问题跑道”进入了大众的视野。事件经过沉淀后,全国教育系统开始对已建跑道进行全面排查,所有跑道项目工程陷入停滞状态。随着而来的便是相关地方政府更为苛刻的塑胶跑道标准接连出台,这次事件可以说是跑道界的“三聚氰胺”事件。而上海标准的出台成为了业界的最高标准,新国标也是呼之欲出,环保的要求和标准的提高,主要有这几方面:对有机溶剂(甲苯、二甲苯)的限制非常严格,也包括胶水中的氯化物、游离TDI、黑色胶粒中的硫化物及胶水中的重金属等等。



看到这里,可能您心中会有一个疑问:我都还没看到防老化方面的干货呢?这些和塑胶跑道、硅PU的防老化有关系吗?答案是当然有啦,而且关系还很密切。


但凡对运动地坪行业有所了解的人都知道,其实整个行业的专业性技术人才比较匮乏,对配方中各材料的作用及性能了解不够深入,这也造成了各企业之间的技术实力参差不齐,有时相差较大。有限的技术力量在防老化方面的投入就更加有限,但是大部分运动地坪都是户外场地,每时每刻都处于风吹雨淋日晒之中,气候对材料的影响是持续性的,所以防老化的工作又必不可少。但材料的老化测试其实是一项费时费力烧钱且不讨好的活儿,一般企业没有相应的专业测试设备,只能采取最原始的方式——放在户外晒。这往往需要耗费很长一段时间,有时得到结果的参考价值并不大,且防老化原材料在配方中的比重确实微乎其微,长期被边缘化,因此不受企业重视。在粗放的时代,也就这样过去了,大家都心照不宣,粉体抗氧剂1010和粉体紫外线吸收剂531成为了所谓的行业标配。慢慢的,大家也就忽略了这一块,反正照加准没错,甚至有的企业迫于成本压力,干脆不加。


对运动地坪行业接触的越多,心中的使命感就越发强烈,觉得我们应该肩负起作为抗老化工作者的责任。塑胶跑道胶水的主材是聚醚多元醇和液化改性MDI,两者在高温中反应时,是比较容易发生老化和黄变的。这是由于苯环上的—NCO,在光、热、氧和紫外线的作用下,引发氨酯键分解生成芳胺,芳胺的苯核经氧化后重排生成醌式结构,而醌色结构为发色基团,从而引发黄变和老化问题,这个时候加入受阻酚类抗氧剂(如1010等),可以捕抓老化过程中的自由基,有效防止老化。当然也不能忽略氧化黄变的元凶还有紫外线,所以也需要加入紫外线吸收剂(如531等),两者的协同作用将出现一加一大于二的效果。在这里笔者需要补充一下,抗氧剂和紫外线吸收剂的作用,并不能从根本上解决材料老化黄变的问题,但能一定范围,一定时间内防止材料老化黄变,保护材料的物理机械性能。


对技术精益求精的你看到这里,心里可能就想了:那我现在用的材料没有错啊,而且行业沿用了几十年了,难道会有问题?不会是出来忽悠人的吧?咱们还是接着分析,把一些现状摆到台面上仔细瞧瞧,看看有没有什么新发现。


1010

首先,介绍一下1010的用法(可能比较少的人会留意到这一块),抗氧剂1010要在应用的体系中起到防老化抗黄变的作用,重要的是均匀分散、分散还是分散。可以通过三条途径,一是通过溶解(溶剂溶解)于体系中,二是通过热融于体系中,三是乳化后添加在水性体系。

在“毒跑道”事件的一番发酵后和最近一直呼之欲出的新国标以及各地标准来看(特别是上海标准),都是极其限制溶剂的添加,而抗氧剂1010在甲苯、二甲苯的溶解度最大,在一些醇类溶剂在一定的条件下(升温)也有一定的溶解度,但这些有机溶剂在目前的条件下都不适合用于运动地坪体系中,所以溶剂溶解这一条路会越来越窄更甚者被截断(无溶剂跑道概念的提出),致使抗氧剂无法溶解在体系里面,只能是以小颗粒的形式被分散开来,很可能大部分无奈沦为填充料,最终发挥不了抗氧剂的作用。


抗氧剂1010作为比较初代的抗氧剂,其市场成熟度也最大,反而很少有人认真地去留意它的一些参数和用法,其实1010的熔点是比较高的,在110℃-125℃之间,其最多的应用是在改性塑料行业,1010必须经过螺杆热熔(杆内达200多度)后完全均匀分散在塑料树脂中才能发挥保护基料不变色,不降解的功能。而在运动地坪行业,添加于B组分的1010,其生产过程中一般温度不会高于110度,最高温度处于真空脱水期间,固体溶解是一个吸热过程,温度需要超过125℃,1010才能得以融解。因此,1010无法热融于体系中,只能以小颗粒形式分散于体系中,根本没有发挥其作用,最终大部分也可能沦为填充料。而抗氧剂和紫外线吸收剂两者是相辅相成,起协同效果,少了抗氧剂功效,紫外线吸收剂的效用亦大打折扣。


可以看出抗氧剂1010很难从这两条途径发挥作用,很大一部分最终无奈沦为了填充料。


531


谈完了1010,接下来跟大家说说紫外线吸你收剂531。531可以说是紫外线吸收剂的最初代产品,之所以广为人知,是由于它被推广的时间最久,且其相容性好,因此被应用的较为广泛。531的熔点只有60℃左右,按照上面分析,531应该是可以发挥作用的,但别忘了,抗氧剂和紫外吸收剂两者是相辅相成的。在防老化领域里,抗氧剂可以单独发挥效用,但是紫外线吸收剂必须与抗氧剂搭配,才能发挥其最大功效。产品是不断迭代更新的,531其实在紫外线吸收剂系列中的排位是属于最低端的产品了,且531的生产工艺非常不环保,平均生产一吨531会产生十几吨废水,在如今到处提倡环保的大环境下,531的生存空间将越来越窄。有关注抗老化产品的朋友可以发现,2018年开春以来,531可谓是疯涨,其中的原因除了生产531的原材料间苯二酚疯涨之外,其不环保的生产工艺也是致使其生产成本快速提高的原因之一。


既然传统的抗老化方案,即粉体的1010和531已经满足不了市场的要求,那么是不是存在更好抗老化解决方案呢?笔者在这里给运动地坪行业的朋友推荐液体的抗老化新方案,那么有人就会问了:

液体的抗氧剂和紫外线吸收剂靠谱吗?

这以前也没听说过抗氧剂和紫外线吸收剂还有液体的,也没试过,是不是真有效果呀?

这不会是新研发出来的产品吧?质量稳不稳定?


液体的抗氧剂和紫外线吸收剂其实并不是新研发出来的产品,其早就在其他领域得到广泛的应用,包括汽车修补漆、高端的木器漆、油品(如润滑油等)、PU鞋材等等。这些领域也是对抗老化有大量需求,但是在这些领域,粉体的抗老化产品有局限性比较少用了。液体抗氧剂和液体紫外线吸收剂有其天然的优势,比如液体产品有很好的相容性和活性,只需添加在B组份中充分搅匀,就能发挥作用,不需要担心添加粉体的产品因为不兼容而出现析出起粉;从加工工艺添加便利性来看,液体的添加操作起来会比粉体来得更方便,添加量易于调节和控制,也更符合环保的要求,减少添加时扬尘带来的粉尘污染。另外,液体抗氧剂和液体紫外线吸收剂不含有有机溶剂,熔点是零下10°左右,所以常温下一直是液体,此产品的官能团和粉体抗氧剂完全一样,只不过是碳链长短不一样,所以呈现的是液体状态,液体产品加进去后搅拌均匀分散就能起到保护材料,防止老化和变色的作用,添加液体光稳定剂和紫外线吸收剂将起到更好的协同效应。


近些年,特别是毒跑道事件之后,各种论坛,各种峰会变得更活跃起来了,包括都佰城的林凡秋,长河的赵文海,同欣的陈晨、大洋元亨的师建华等等一些行业资深人士也频频发声,探讨运动地坪行业未来的方向,这对行业的健康发展有着积极的推动作用。大家都在为建设绿色校园,根治“毒跑道”,为千千万万个孩子们提供安全环保耐久的塑胶跑道而努力。笔者本着开放交流的心态,与广大读者分享一些抗老化的经验和心得,希望对大家日后在产品的抗老化解决方案上能多一些参考,多一个选择。


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