CN108824127B - 一种硅pu球场 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅PU球场，该硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层，所述底层为沥青，弹性层为硅PU材料，面层为透明的丙烯酸树脂。本发明的硅PU球场不仅具有优异的弹性效果，更具有优异的阻燃效果和防水效果，能够适应各种条件苛刻的环境，可广泛适用于篮球场、足球场、网球场、羽毛球、乒乓球等运动球场。

Description

一种硅PU球场

技术领域

本发明涉及一种球场，具体涉及一种硅PU球场。

背景技术

在2005年以前，篮球、网球、排球和羽毛球等运动场地使用的人工合成材料，主流的一般都采用丙烯酸、PU、EPDM等也有小部分部分采用PVC、塑型拼装地板、人造草等等。根据产品的特性和场地的要求，经过多年的优胜劣汰，各类型合成材料场地出现了相对较为统一的用途分类，如跑道以聚氨酯类材料为代表；足球场以人造草为代表；篮球场以聚氨酯和EPDM为代表；网球场以丙烯酸为代表。

丙烯酸运动场地涂料上世纪六十年代末起源于欧美，由于红土场维护麻烦，天然草场反弹不规则，混凝土场太硬。一位名为迪福和另一位名为冈丹化学工程师，研制出了风吹雨打不褪色、赏心悦目的彩色网球场丙烯酸配方，后经不断改进使丙烯酸在体育行业中得以应用，从此开创了丙烯酸运动场地这个行业，而且使得合成材料开始大规模替代天然材料作为运动场地表面结构的主材。

相对容易经常发生脱落，硬度大的传统硬地丙烯酸，聚氨酯质地比较柔软拉伸性能优异。1937年德国的拜耳教授利用醇酸油漆异氰酸酯和多元醇进行加成聚合反应，制得了聚氨酯化合物。1961年美国的公司用聚氨酯铺设赛马跑道，由于质地软，减少运动员所受的震动伤害，效果好。20世纪80年代以后，聚氨酯网球、羽毛球和篮球等室内外的运动场地开始在我国遍及。

1963年三元乙丙橡胶(EPDM)开始商化生产有着其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，进口EPDM质量较好，但价格昂贵。乙丙橡胶山于分子结构缺少活性基团，内聚能低，加上胶料易于喷霜，自粘性和互粘性很差，若基础的防水处理不当，易产生气泡、起鼓等现象，容易掉颗粒，尤其三分区篮板下经常磨损到见到水泥地。

90年代后期，有机硅改性聚氨酯材料广泛应用与防水化工领域，2005市场推出一种具有卓越结构特性的有机硅改性聚氨酯弹性球场地坪材料—硅PU，实践证明硅PU在防止球场开裂、鼓包、老化等方面有着卓越优势。

CN203096551U提出了一种弹性球场地坪，包括硅PU弹性层，所述硅PU弹性层上涂有用于过渡的硅PU加强层，所述硅PU加强层上涂有耐磨面层，通过采用所述面层，所述硅PU加强层，所述硅PU弹性层的叠加结构，符合人体工程学原理，使用更加舒适，性能更加良好。

CN204039870U提出一种掺混空心玻璃微珠的轻型硅PU弹性球场，从下往上依次分为七层：厚度大于50cm的混凝土基础层；涂装在混凝土表面起到封闭和提高附着力的作用的界面剂层；填充空心玻璃微珠的硅PU弹性层，其厚度为1～5mm，空心玻璃微珠的粒径为2～10mm；双组分硅PU耐磨面漆滚涂或者刮涂而成的彩色聚脲耐磨涂料层；白色划线层，其设置在彩色聚脲耐磨涂料层上并由耐候聚氨酯划线漆构成；设置在白色划线层上的彩色荧光层，其厚度为1～2mm；聚天门冬酯双组分聚脲面漆构成的透明耐磨耐污面层。该轻型硅PU弹性球场有如下优点：减轻单位面积硅PU弹性层用量38％，节约成本25％；填充空心微珠后的弹性层其强度、冲击吸收、附着力没有显著性变化。

CN205474699U公开了一种无溶剂型环保硅PU球场，包括基底层，所述基底层的上表面依次紧密贴合有防水层、微发泡弹性缓冲层、闭孔发泡弹性加强层和止滑耐磨面层，所述防水层、微发泡弹性缓冲层和闭孔发泡弹性加强层均为无溶剂型环保硅PU制成，所述止滑耐磨面层为水性丙烯酸聚氨酯制成。该无溶剂型环保硅PU球场解决了球场水泥混凝土基础容易被地下水上升将塑胶顶起泡的问题，极大的提高了场地的使用寿命；同时还提高了球场的压缩回弹值，为运动提供了源源不断的动力，在该工艺的球场上运动，更容易出运动成绩，更好的保护运动受伤，脚感更舒适；解决了传统球场表面耐污性不好、耐磨性差的问题。

CN105369707A提供一种木纹硅PU球场及其制作方法，木纹硅PU球场包括底涂层、弹性层、加强层和面层，所述底涂层涂于基层底面上，所述底涂层、所述弹性层、所述加强层和所述面层从下往上依次设置，所述弹性层为邵氏硬度为40～60度的硅PU材料层，所述加强层和所述面层之间还设置有木纹层。本发明的木纹硅PU球场不容易老化、开裂、鼓泡，又有弹性、施工又简单。

CN104846717B提供了一种适用于各种比赛场地，弹性好、耐磨防滑、一体成型、面层厚度均匀、耐老化、色彩鲜艳的硅PU型塑胶球场，所采用的技术方案为包括基础层、防水层、硅PU弹性层和罩面漆保护层，所述硅PU弹性层由找平层和加强层构成，本发明广泛用于各种基面的篮球、网球、羽毛球和各种室内外休闲区、健身房、康体活动场地等。

CN207484219U提供一种消音阻燃硅PU球场。由下往上依次包括底层、缓冲层、加强层和硅PU面层，所述底层和缓冲层之间设有第一防水层，所述加强层和硅PU面层之间设有吸音层，所述吸音层为吸音棉，所述吸音层表面涂布有第一防火层，所述吸音层和硅PU面层之间设有第二防水层，所述第一防水层和第二防水层均为防水胶，所述硅PU面层上涂布有第二防火层。吸音层不仅有良好的吸音性能，还拥有较佳的防火性能，硅PU面层上涂布有第二防火层，有效避免硅PU面层燃烧。

虽然，上述专利已经关注了硅PU球场多方面性能，如弹性、耐磨、防滑、阻燃、防水等。但具有优异的阻燃性能和防水性能的硅PU球场依然成为市场关注的焦点。目前，市场已有的具有阻燃防水功能的硅PU球场无法适应更苛刻的外界环境，例如，较大的降雨量、较长的浸泡时间、长时间明火等。

因此，制备得到具有优异的阻燃性能和防水性能的硅PU球场是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中硅PU球场的阻燃性能和防水性能有待进一步提高的技术问题，本发明提出了如下技术方案：

一种硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层，所述底层为沥青，所述弹性层为硅PU材料，所述面层为透明的丙烯酸树脂。

优选地，阻燃层为聚磷酸铵与化合物M的复合物，其中，聚磷酸铵与化合物M的质量比为1:1，所述化合物M的结构式为：

优选地，防水层由复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料按照质量比为1：2～4混合构成，复合改性滑石粉的制备过程包括如下步骤：

S1将滑石粉加入到水中构成质量分数为30～40％的滑石粉溶液，然后滴加硅酸钠水溶液，边搅拌边通入二氧化碳气体，同时控制pH值为8～9，反应结束后，停止通入二氧化碳气体，经过陈化、过滤、洗涤、干燥即得到二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒；

S2将乙烯基三乙酰氧基硅烷和三异硬脂酰基钛酸异丙酯按照重量比为1：1混合进而得到复合改性剂，按照质量比为1:3将S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒与复合改性剂混合，超声搅拌，过滤，烘干，即得到复合改性滑石粉。

优选地，弹性层的厚度为2.0～4.0mm。

优选地，阻燃层的厚度为0.1～0.3mm。

优选地，防水层的厚度为0.1～0.3mm。

优选地，面层的厚度为0.05～0.2mm。

上述硅PU球场的制作过程包括如下步骤：

1)底层的制作：先喷涂沥青，然后进行填缝、找平、修补；

2)弹性层、阻燃层、防水层的制作：依次将弹性层材料、阻燃层材料、防水层材料涂于底层表面；

3)面层的制作：用喷枪将透明的丙烯酸树脂喷涂于防水层表面。

本发明的技术方案具有如下由益效果：

(1)阻燃层材质的选择对球场的阻燃效果至关重要，本发明采用聚磷酸铵与化合物M的复合物作为阻燃层的材料，实现了阻燃效果的最大发挥。在同样的阻燃层厚度情况下，即阻燃材料的用量一定的情况下，聚磷酸铵与化合物M的复合使用优于聚磷酸铵与化合物M的单一使用。本发明的阻燃效果远优于现有球场的阻燃效果，能够适应更苛刻的使用环境，最大限度确保球场的安全性能。

(2)防水层材质的选择对球场的防水效果至关重要，本发明采用复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料作为防水层的材料，实现了防水效果的最大发挥。在同样的防水层厚度情况下，即防水材料的用量一定的情况下，添加复合改性滑石粉的防水效果的最好，优于未改性、部分改性的滑石粉。先在滑石粉表面包覆二氧化硅，此步骤为无机改性，而目前滑石粉的表面改性大都为有机化改性，有关无机表面改性的研究报道则相对比较少，通过利用二氧化硅改性滑石粉，能够提升滑石粉的紧密程度和降低滑石粉的团聚程度，进而提升了滑石粉的防水效果，且上述处理利用了二氧化硅的表面基团，有利于进一步的有机包覆，效果优于直接有机包覆滑石粉。在滑石粉表面包覆二氧化硅的基础上，进一步使用复合改性剂进行有机改性，改性效果优于单一改性剂改性，最大限度提高了复合颗粒的改性效果，促使复合改性滑石粉均匀地分布在聚氨酯涂料中，提高了球场的整体防水性能。本发明的防水效果远优于现有球场的防水效果，能够适应更苛刻的使用环境，即使在长期浸泡的情况下，也能最大限度确保球场的防水性能。

(3)本发明的硅PU球场不仅具有优异的弹性效果，更具有优异的阻燃效果和防水效果，能够适应各种条件苛刻的环境，可广泛适用于篮球场、足球场、网球场、羽毛球、乒乓球等运动球场。

附图说明

图1为本发明一个实施例的防水层的电子显微镜照片。

具体实施方式

实施例1

一种硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层。其中，底层为沥青，弹性层为硅PU材料，面层为透明的丙烯酸树脂。

其中，阻燃层为聚磷酸铵与化合物M的复合物，其中，聚磷酸铵与化合物M的质量比为1:1，化合物M的结构式为：

其中，防水层由复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料按照质量比为1：2混合构成，复合改性滑石粉的制备过程包括如下步骤：

S1将滑石粉加入到水中构成质量分数为30％的滑石粉溶液，然后滴加硅酸钠水溶液，边搅拌边通入二氧化碳气体，同时控制pH值为8，反应结束后，停止通入二氧化碳气体，经过陈化、过滤、洗涤、干燥即得到二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒；

S2将乙烯基三乙酰氧基硅烷和三异硬脂酰基钛酸异丙酯按照重量比为1：1混合进而得到复合改性剂，按照质量比为1:3将S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒与复合改性剂混合，超声搅拌，过滤，烘干，即得到复合改性滑石粉。

其中，弹性层的厚度为2.0mm，阻燃层的厚度为0.1mm，防水层的厚度为0.1mm，面层的厚度为0.05mm。

其中，硅PU球场的制作过程包括如下步骤：

1)底层的制作：先喷涂沥青，然后进行填缝、找平、修补；

2)弹性层、阻燃层、防水层的制作：依次将弹性层材料、阻燃层材料、防水层材料涂于底层表面；

3)面层的制作：用喷枪将透明的丙烯酸树脂喷涂于防水层表面。

实施例2

一种硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层。其中，底层为沥青，弹性层为硅PU材料，面层为透明的丙烯酸树脂。

其中，阻燃层为聚磷酸铵与化合物M的复合物，其中，聚磷酸铵与化合物M的质量比为1:1，化合物M的结构式为：

其中，防水层由复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料按照质量比为1：3混合构成，复合改性滑石粉的制备过程包括如下步骤：

S1将滑石粉加入到水中构成质量分数为35％的滑石粉溶液，然后滴加硅酸钠水溶液，边搅拌边通入二氧化碳气体，同时控制pH值为8.5，反应结束后，停止通入二氧化碳气体，经过陈化、过滤、洗涤、干燥即得到二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒；

S2将乙烯基三乙酰氧基硅烷和三异硬脂酰基钛酸异丙酯按照重量比为1：1混合进而得到复合改性剂，按照质量比为1:3将S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒与复合改性剂混合，超声搅拌，过滤，烘干，即得到复合改性滑石粉。

其中，弹性层的厚度为3mm，阻燃层的厚度为0.2mm，防水层的厚度为0.2mm，面层的厚度为0.1mm。

其中，硅PU球场的制作过程包括如下步骤：

1)底层的制作：先喷涂沥青，然后进行填缝、找平、修补；

2)弹性层、阻燃层、防水层的制作：依次将弹性层材料、阻燃层材料、防水层材料涂于底层表面；

3)面层的制作：用喷枪将透明的丙烯酸树脂喷涂于防水层表面。

实施例3

一种硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层。其中，底层为沥青，弹性层为硅PU材料，面层为透明的丙烯酸树脂。

其中，阻燃层为聚磷酸铵与化合物M的复合物，其中，聚磷酸铵与化合物M的质量比为1:1，化合物M的结构式为：

其中，防水层由复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料按照质量比为1：4混合构成，复合改性滑石粉的制备过程包括如下步骤：

S1将滑石粉加入到水中构成质量分数为40％的滑石粉溶液，然后滴加硅酸钠水溶液，边搅拌边通入二氧化碳气体，同时控制pH值为9，反应结束后，停止通入二氧化碳气体，经过陈化、过滤、洗涤、干燥即得到二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒；

S2将乙烯基三乙酰氧基硅烷和三异硬脂酰基钛酸异丙酯按照重量比为1：1混合进而得到复合改性剂，按照质量比为1:3将S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒与复合改性剂混合，超声搅拌，过滤，烘干，即得到复合改性滑石粉。

其中，弹性层的厚度为4.0mm，阻燃层的厚度为0.3mm，防水层的厚度为0.3mm，面层的厚度为0.2mm。

其中，硅PU球场的制作过程包括如下步骤：

1)底层的制作：先喷涂沥青，然后进行填缝、找平、修补；

2)弹性层、阻燃层、防水层的制作：依次将弹性层材料、阻燃层材料、防水层材料涂于底层表面；

3)面层的制作：用喷枪将透明的丙烯酸树脂喷涂于防水层表面。

对比例1

对比例1将实施例2的阻燃层中仅添加聚磷酸铵，而不添加化合物M，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

对比例2

对比例2将实施例2的阻燃层中仅添加化合物M，而不添加聚磷酸铵，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

对比例3

对比例3将实施例2的防水层中复合改性滑石粉替换为未改性的滑石粉，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

对比例4

对比例4将实施例2的防水层中复合改性滑石粉替换为步骤S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒，即不经过步骤S2处理，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

对比例5

对比例5将复合改性滑石粉制备过程的步骤S2中复合改性剂替换为乙烯基三乙酰氧基硅烷，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

对比例6

对比例6将复合改性滑石粉制备过程的步骤S2中复合改性剂替换为三异硬脂酰基钛酸异丙酯，其它工艺参数和工艺方法与实施例2相同。

为了验证实施例1-3及对比例1-2的阻燃效果，将实施例1-3及对比例1-2的样品进行阻燃效果检测。阻燃效果检测采用1993年制定的国家标准，具体过程如下：在样品中部放置重量为0.8g的纤维层圆片。纤维层圆片用2.5mL酒精均匀浸泡，然后点燃并使其自然燃烧，当燃烧火焰和余辉熄灭后，测量样品表面留下的燃烧斑块的直径大小，直径越小，阻燃效果越好。

阻燃效果检测结果如下：

表1

编号	斑块直径大小(平均)
		实施例1	13mm
实施例2	15mm
		实施例3	16mm
对比例1	39mm
		对比例2	31mm
市售普通球场	40～60mm

上述结果表明，阻燃层材质的选择对球场的阻燃效果至关重要，本发明采用聚磷酸铵与化合物M的复合物作为阻燃层的材料，实现了阻燃效果的最大发挥。在同样的阻燃层厚度情况下，即阻燃材料的用量一定的情况下，聚磷酸铵与化合物M的复合使用优于聚磷酸铵与化合物M的单一使用。本发明的阻燃效果远优于现有球场的阻燃效果，能够适应更苛刻的使用环境，最大限度确保球场的安全性能。

为了验证实施例1-3及对比例3-6的防水效果，将实施例1-3及对比例3-6的样品进行防水效果检测。对所制备的实验标准试样根据国标JC/T 408-2005中的相关测试方法进行防水性能测试。不透水性是球场样品防水的充分条件。样品的不透水压力越高，表明样品的密实性越好，防水性能越优秀。

编号	不透水压力(平均)
		实施例1	0.7MPa
实施例2	0.8MPa
		实施例3	0.8MPa
对比例3	0.2MPa
		对比例4	0.3MPa
对比例5	0.4MPa
		对比例6	0.4MPa
市售普通球场	0.1～0.2MPa

上述结果表明，防水层材质的选择对球场的防水效果至关重要，本发明采用复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料作为防水层的材料，实现了防水效果的最大发挥。在同样的防水层厚度情况下，即防水材料的用量一定的情况下，添加复合改性滑石粉的防水效果的最好，优于未改性、部分改性的滑石粉。先在滑石粉表面包覆二氧化硅，此步骤为无机改性，而目前滑石粉的表面改性大都为有机化改性，有关无机表面改性的研究报道则相对比较少，通过利用二氧化硅改性滑石粉，能够提升滑石粉的紧密程度和降低滑石粉的团聚程度，进而提升了滑石粉的防水效果，且上述处理利用了二氧化硅的表面基团，有利于进一步的有机包覆，效果优于直接有机包覆滑石粉。在滑石粉表面包覆二氧化硅的基础上，进一步使用复合改性剂进行有机改性，改性效果优于单一改性剂改性，最大限度提高了复合颗粒的改性效果，促使复合改性滑石粉均匀地分布在聚氨酯涂料中，提高了球场的整体防水性能。本发明的防水效果远优于现有球场的防水效果，能够适应更苛刻的使用环境，即使在长期浸泡的情况下，也能最大限度确保球场的防水性能。

Claims (6)

1.一种硅PU球场，其特征在于，所述硅PU球场从下往上依次设置有底层、弹性层、阻燃层、防水层、面层，所述底层为沥青，所述弹性层为硅PU材料，所述面层为透明的丙烯酸树脂；

所述阻燃层为聚磷酸铵与化合物M的复合物，其中，聚磷酸铵与化合物M的质量比为1:1，所述化合物M的结构式为：

所述防水层由复合改性滑石粉和水性聚氨酯涂料按照质量比为1：2～4混合构成，所述复合改性滑石粉的制备过程包括如下步骤：S1将滑石粉加入到水中构成质量分数为30～40％的滑石粉溶液，然后滴加硅酸钠水溶液，边搅拌边通入二氧化碳气体，同时控制pH值为8～9，反应结束后，停止通入二氧化碳气体，经过陈化、过滤、洗涤、干燥即得到二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒；S2将乙烯基三乙酰氧基硅烷和三异硬脂酰基钛酸异丙酯按照重量比为1：1混合进而得到复合改性剂，按照质量比为1:3将S1中得到的二氧化硅包覆滑石粉复合颗粒与复合改性剂混合，超声搅拌，过滤，烘干，即得到复合改性滑石粉。

2.根据权利要求1所述的硅PU球场，其特征在于，所述弹性层的厚度为2.0～4.0mm。

3.根据权利要求2所述的硅PU球场，其特征在于，所述阻燃层的厚度为0.1～0.3mm。

4.根据权利要求3所述的硅PU球场，其特征在于，所述防水层的厚度为0.1～0.3mm。

5.根据权利要求4所述的硅PU球场，其特征在于，所述面层的厚度为0.05～0.2mm。

6.根据权利要求5所述的硅PU球场，其特征在于，所述硅PU球场的制作过程包括如下步骤：1)底层的制作：先喷涂沥青，然后进行填缝、找平、修补；2)弹性层、阻燃层、防水层的制作：依次将弹性层材料、阻燃层材料、防水层材料涂于底层表面；3)面层的制作：用喷枪将透明的丙烯酸树脂喷涂于防水层表面。