一种环保型塑胶跑道及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑胶跑道领域，具体涉及一种环保型塑胶跑道及其制备方法。

背景技术

塑胶跑道具有性能优异、使用方便等特点，深受人们欢迎。目前铺设的聚氨酯塑胶跑道绝大部分是混合型，其基本配方大多采用TDI(甲苯二异氰酸酯)-MOCA(3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷)-重金属催化剂体系，致使所铺成的塑胶跑道存在毒害和铺设成本过高的问题。TDI属于Ⅱ级毒物，是可疑人体致癌物；而MOCA属于芳胺类化学品，毒性较大，能引发膀胱癌；以有机汞/铅或有机汞/锌复合催化剂为主的重金属催化剂体系危害人体，污染环境。上述塑胶跑道的铺设成本，以铺设一个400m标准场地，若中心是天然草皮，需400万～600万元；若中心为人造草皮，则需600万～800万元，且跑道保证使用期一般只有10年。

而目前的颗粒型和发泡颗粒型的塑胶跑道，则仅能作为普通场地使用，其各项性能均难以满足国际比赛场地的要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种环保型塑胶跑道及其制备方法，采用废旧胶料及其它环保型原料，采用特定工艺，不但弹性较佳，而且抗老化性能优异。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：本发明保护一种环保型塑胶跑道，包括相互粘结的顶部塑胶层和底部基层；所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：20～50份纯MDI，20～50份多元醇改性MDI，120～360份废旧橡胶粉，10～20份炭黑，20～40份聚醚多元醇和10～20份聚丙烯酰胺；所述底部基层包括以下重量份原料：200～400份ABS废料粉，100～180份热塑性弹性体，20～50份玻璃纤维和30～60份水性聚氨酯胶粘剂；所述顶部塑胶层和底部基层的厚度比为1：2～4。

在上述技术方案的基础上，本发明还有如下改进。

进一步，所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：30～35份纯MDI，30～35份多元醇改性MDI，165～200份废旧橡胶粉，15～20份炭黑，25～30份聚醚多元醇和10～15份聚丙烯酰胺。

进一步，所述底部基层包括以下重量份原料：220～300份ABS废料粉，110～150份热塑性弹性体，25～30份玻璃纤维和40～50份水性聚氨酯胶粘剂。

进一步，所述聚醚多元醇采用三官能团聚醚多元醇。

进一步，所述热塑性弹性体的苯乙烯质量百分比含量不低于15％，二嵌段质量百分比含量不低于30％。

进一步，所述底部基层的原料中还包括有20～30份增塑剂，所述增塑剂采用分子量不低于20000的增塑剂。

本发明还保护上述环保型塑胶跑道的制备方法，包括以下步骤，

S1、制备底部基层：将配方量的原料加水混合，加热搅拌至呈粘稠胶液，然后将胶液倒入模具中，加热至180～240℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得底部基层；

S2、制备顶部塑胶层胶液：将除废旧橡胶粉外的其它配方量的原料搅拌混合，持续搅拌下升温至110～130℃，而后持续搅拌1h以上；再将配方量的废旧橡胶粉倒入，持续搅拌下升温至130～150℃，而后持续搅拌1h以上，制得顶部塑胶层胶液；

S3、复合：将步骤S1制得的底部基层铺设在模具底部，而后将步骤S2制得的130～150℃的顶部塑胶层胶液倒入模具中，控制顶部塑胶层胶液的倒入量，以控制顶部塑胶层和底部基层的厚度比，自然降温至80～90℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得环保型塑胶跑道。

进一步，所述步骤S1中，所述加热搅拌的温度控制在110～120℃。

进一步，所述步骤S2中，升温至110～130℃，而后持续搅拌1.5～2h。

进一步，所述步骤S2中，所述废旧橡胶粉加入前需进行7天以上的熟化处理。

本发明的有益效果是：首先，本发明的塑胶跑道采用双层结构，以较高强度的底部基层复合具有较优弹性的顶部塑胶层，兼具了强度和弹性；其次，本发明采用废旧橡胶粉和ABS废料粉，充分利用废旧橡胶和塑料作为原料，不但有效利用了固体废物，十分环保，而且有效降低了制造成本；然后，本发明的顶部塑胶层具有较佳的耐老化性能，底部基层以ABS为主，耐腐蚀性能较佳；最后，本发明制备的塑胶跑道为弹性卷材，十分便于铺设施工。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明设计了一种环保型塑胶跑道，包括相互粘结的顶部塑胶层和底部基层，所述顶部塑胶层和底部基层的厚度比为1：2～4。

所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：20～50份纯MDI，20～50份多元醇改性MDI，120～360份废旧橡胶粉，10～20份炭黑，20～40份聚醚多元醇和10～20份聚丙烯酰胺。

所述底部基层包括以下重量份原料：200～400份ABS废料粉，100～180份热塑性弹性体，20～50份玻璃纤维和30～60份水性聚氨酯胶粘剂。

制备例1

本制备例采用以下制备方法，包括以下步骤，

S1、制备底部基层：将配方量的原料加水混合，加热至110℃搅拌至呈粘稠胶液，然后将胶液倒入模具中，加热至180℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得底部基层；

S2、制备顶部塑胶层胶液：将除废旧橡胶粉外的其它配方量的原料搅拌混合，持续搅拌下升温至110℃，而后持续搅拌2h；再将配方量的废旧橡胶粉倒入，持续搅拌下升温至130℃，而后持续搅拌2h，制得顶部塑胶层胶液；

S3、复合：将步骤S1制得的底部基层铺设在模具底部，而后将步骤S2制得的130℃的顶部塑胶层胶液倒入模具中，控制顶部塑胶层胶液的倒入量，以控制顶部塑胶层和底部基层的厚度比，自然降温至80℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得本发明的环保型塑胶跑道。

制备例2

本制备例采用以下制备方法，包括以下步骤，

S1、制备底部基层：将配方量的原料加水混合，加热至120℃搅拌至呈粘稠胶液，然后将胶液倒入模具中，加热至240℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得底部基层；

S2、制备顶部塑胶层胶液：将除废旧橡胶粉外的其它配方量的原料搅拌混合，持续搅拌下升温至130℃，而后持续搅拌1.5h；再将配方量的废旧橡胶粉倒入，持续搅拌下升温至150℃，而后持续搅拌1h，制得顶部塑胶层胶液；

S3、复合：将步骤S1制得的底部基层铺设在模具底部，而后将步骤S2制得的150℃的顶部塑胶层胶液倒入模具中，控制顶部塑胶层胶液的倒入量，以控制顶部塑胶层和底部基层的厚度比，自然降温至90℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得环保型塑胶跑道。

制备例3

本制备例采用以下制备方法，包括以下步骤，

S1、制备底部基层：将配方量的原料加水混合，加热至115℃搅拌至呈粘稠胶液，然后将胶液倒入模具中，加热至220℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得底部基层；

S2、制备顶部塑胶层胶液：将除废旧橡胶粉外的其它配方量的原料搅拌混合，持续搅拌下升温至120℃，而后持续搅拌1.8h；再将配方量的废旧橡胶粉倒入，持续搅拌下升温至140℃，而后持续搅拌1.5h，制得顶部塑胶层胶液；

S3、复合：将步骤S1制得的底部基层铺设在模具底部，而后将步骤S2制得的140℃的顶部塑胶层胶液倒入模具中，控制顶部塑胶层胶液的倒入量，以控制顶部塑胶层和底部基层的厚度比，自然降温至85℃，充分脱水后，冷却、脱模，制得环保型塑胶跑道。

制备例4

本制备例与制备例3相同，区别在于步骤S1中，加热至100℃搅拌至呈粘稠胶液。

制备例5

本制备例与制备例3相同，区别在于步骤S2中，所述废旧橡胶粉加入前进行了7天以上的熟化处理。

以下是本发明的具体实施例。

实施例1

本实施例的环保型塑胶跑道，包括相互粘结的顶部塑胶层和底部基层，所述顶部塑胶层和底部基层的厚度比为1：2。

所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：20份纯MDI，20份多元醇改性MDI，120份废旧橡胶粉，10份炭黑，20份聚醚多元醇和10份聚丙烯酰胺。

所述底部基层包括以下重量份原料：200份ABS废料粉，100份热塑性弹性体，20份玻璃纤维和30份水性聚氨酯胶粘剂。

本实施例采用制备例5的制备方法制备。

实施例2

本实施例的环保型塑胶跑道，包括相互粘结的顶部塑胶层和底部基层，所述顶部塑胶层和底部基层的厚度比为1：4。

所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：50份纯MDI，50份多元醇改性MDI，360份废旧橡胶粉，20份炭黑，40份聚醚多元醇和20份聚丙烯酰胺。

所述底部基层包括以下重量份原料：400份ABS废料粉，180份热塑性弹性体，50份玻璃纤维，60份水性聚氨酯胶粘剂和30份分子量不低于20000的增塑剂。

本实施例采用制备例5的制备方法制备。

实施例3

本实施例的环保型塑胶跑道，包括相互粘结的顶部塑胶层和底部基层，所述顶部塑胶层和底部基层的厚度比为1：3。

所述顶部塑胶层包括以下重量份原料：35份纯MDI，35份多元醇改性MDI，240份废旧橡胶粉，15份炭黑，30份聚醚多元醇和15份聚丙烯酰胺。

所述底部基层包括以下重量份原料：300份ABS废料粉，140份热塑性弹性体，35份玻璃纤维，45份水性聚氨酯胶粘剂和20份分子量不低于20000的增塑剂。

本实施例采用制备例5的制备方法制备。

本申请实施例4～12的配比和制备工艺见下表1，实施例4～12的底部基层与实施例3的底部基层配比完全相同。

表1实施例4～12的配比和制备工艺表

本申请实施例13～20的配比和制备工艺见下表2，实施例13～20的顶部塑胶层与实施例6的顶部塑胶层配比完全相同。

表2实施例13～20的配比和制备工艺表

本申请的实施例1～20采用的原料中，聚醚多元醇采用双官能团的聚醚多元醇；热塑性弹性体采用苯乙烯质量百分比含量10％左右，二嵌段质量百分比含量20％左右的热塑性弹性体。

实施例21

与实施例16的区别在于聚醚多元醇采用三官能团的聚醚多元醇。

实施例22

与实施例16的区别在于热塑性弹性体采用苯乙烯质量百分比含量18％左右，二嵌段质量百分比含量40％左右的热塑性弹性体。

实施例23

与实施例21的区别在于热塑性弹性体采用苯乙烯质量百分比含量18％左右，二嵌段质量百分比含量40％左右的热塑性弹性体。

对本申请实施例1～23检测塑胶跑道的表面硬度、整体拉伸强度和拉断伸长率；以及老化后的整体拉伸强度和拉断伸长率。

并且对本申请实施例1～23中选择部分实施例，按照80×80×25mm的尺寸制备对应的顶部塑胶层试样，检测试样的拉伸强度、拉断伸长率和回弹值；以及老化后的拉伸强度、拉断伸长率和回弹值。

老化按照将检测对象至于加热炉中，以85℃温度和150％湿度加热6h的方式进行。

硬度按GB/T 531-1999测定；拉伸强度和拉断伸长率按GB/T 528-1998测定；回弹值按GB/T 14833-1993测定。具体结果见表3和表4。

/>

表3实施例1～23性能测试表

表4部分实施例顶部塑胶层性能测试表

本申请以市售的TDI塑胶跑道卷材作为对比例，同样检测其表面硬度、整体拉伸强度和拉断伸长率；以及老化后的整体拉伸强度和拉断伸长率。采用与本申请实施例相同的老化方式和检测标准检测，具体结果见表5。

表5对比例性能测试表

通过表3～5的数据可以看出，本申请的塑胶跑道，无论是强度还是弹性性能均大幅优于市售塑胶跑道卷材。耐老化性能尤为优异。

通过表3～5的数据还可以看出，本申请对废旧橡胶粉进行熟化处理后，制备的塑胶跑道的各项性能有一定的提升，耐老化性能得到了大幅提升。而本申请采用特定的顶部塑胶层和底部基层原料配比后，各项性能有进一步明显的提升；而本申请采用特定的聚醚多元醇和热塑性弹性体后，各项性能有预料不到的提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。