CN110408090A - 预制型运动场面层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预制型运动场面层材料及其制备方法。该预制型运动场面层材料由包括以下重量份数的原料制备而成：天然橡胶70‑90份、丁苯橡胶10‑30份、金刚砂粉70‑90份、白炭黑30‑50份、矿物油30‑50份、石蜡3‑5份、氧化锌1‑2份、促进剂2‑8份及功能助剂10‑20份。本发明的预制型运动场面层材料耐磨性能好，无需硫磺硫化，制备过程环保。

Description

预制型运动场面层材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及运动设备领域，特别是涉及预制型运动场面层材料及其制备方法。
背景技术
目前广泛应用的体育场塑胶面层分为两种，一种是现场配料加工铺装的；一种是预制卷材到现场铺装的。现场配料加工铺装具有回弹力不一致、粘结力不一致、可预见性差、受天气及季节影响严重、施工周期长、投入使用的等待周期长、后期维修困难等缺陷。
预制型橡胶跑道按照功能一般分三层：面层、压力缓冲底层、粘合预制型橡胶跑道卷材和跑道基础的粘结层。面层的主要功能是增加运动者在运动时足底和地面的摩擦系数，传递压力。底层的主要功能是依靠自身的弹性特性吸收缓冲来自面层传递的压力。运动场地的基础有两种：一种是沥青混凝土基础，一种是水泥混凝土基础。预制型橡胶跑道就是将预制型橡胶跑道卷材用聚氨酯胶水粘接在跑道基础上。
传统预制卷材面层可以解决现场配料加工铺装的大部分缺陷，但是在使用密度极大的场合下，例如专业运动员起跑区域，因为常年会有钉鞋大力蹬踏起跑，该跑道区域很容易磨损以及被破坏。因此，提供一种耐磨性能更好的预制型运动场面层材料具有重要意义。
发明内容
基于此，本发明的目的之一是提供一种耐磨性能好的预制型运动场面层材料。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种预制型运动场面层材料，由包括以下重量份数的原料制备而成：
本发明的另一目的是提供一种上述预制型运动场面层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉、白炭黑、矿物油、石蜡和功能助剂混合，进行密炼；
(2)将步骤(1)所得密炼物料进行开炼，出片后冷却，得未硫化胶片；
(3)将所述未硫化胶片与所述氧化锌、促进剂进行密炼，再压延出片，得胶片；
(4)将步骤(3)得到的胶片硫化，冷却。
本发明的另一目的是提供一种包括上述的预制型运动场面层材料的橡胶跑道或橡胶球场。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的通过选用天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉和白炭黑作为主要成分，复配矿物油、石蜡、氧化锌、促进剂等多种功能成分，并优选合适的配比，制备得到了一种耐磨性能优异、物理性能良好的预制型运动场面层材料。其中，本发明选择天然橡胶、丁苯橡胶配合后，所得面层材料的冲击吸收更好，弹性更强。此外，选择金刚砂粉和白炭黑配合作为骨料与其他组分配合，可以显著提高面层材料耐磨性和止滑性。最终在所有组分的共同作用下，制备得到的面层材料的磨损量低，且具有良好的吸收冲击和止滑系数。
此外，本发明通过促进剂作为硫化体系，避免了传统硫磺的使用，制备过程环保。
附图说明
图1为实施例1制备得到的面层材料的实地应用图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种预制型运动场面层材料，由包括以下重量份数的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述预制型运动场面层材料由包括以下重量份数的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述预制型运动场面层材料由包括以下重量份数的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述预制型运动场面层材料由包括以下重量份数的原料制备而成：
在其中一些实施例中，所述金刚砂粉的目数为80-140目。优选地，所述金刚砂粉的目数为80-100目。
在其中一些实施例中，所述天然橡胶与丁苯橡胶的重量比为(3.5-4.5):1。进一步优选地，所述天然橡胶与丁苯橡胶的重量比优选为4:1。
在其中一些实施例中，所述促进剂包括N,N’-四甲基二硫双硫羰胺(促进剂TMTD)、二正丁基二硫代氨基甲酸锌(促进剂BZ)、2-巯基苯并噻唑(促进剂M)和2、2'-二硫代二苯并噻唑(促进剂DM)中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述矿物油为环烷油。
在其中一些实施例中，所述功能助剂包括抗氧剂和颜料中的至少一种。
在其中一些实施例中，所述抗氧剂包括抗氧剂2246和抗氧剂1010中的至少一种。
一种上述预制型运动场面层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉、白炭黑、矿物油、石蜡和功能助剂混合，进行密炼；
(2)将步骤(1)所得密炼物料进行开炼，出片后冷却，得未硫化胶片；
(3)将所述未硫化胶片与所述氧化锌、促进剂进行密炼，再压延出片，得胶片；
(4)将步骤(3)得到的胶片硫化，冷却。
在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述密炼的时间为5-15min，所述密炼的温度为110-140℃。
在其中一些实施例中，步骤(3)中，所述胶片与所述氧化锌、促进剂混合的温度≤70℃。
在其中一些实施例中，步骤(4)中，所述硫化的温度为160-180℃。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中涉及的试剂有：
天然橡胶：广东顺德葵林环保材料有限公司；
丁苯橡胶：1502中国石油天然气股份有限公司华南化工销售分公司；
白炭黑：株洲兴隆新材料股份有限公司；
环烷油：N4010中国石油天然气股份有限公司广州润滑油销售分公司；
石蜡：中国石油天然气股份有限公司华南化工销售分公司颜料：德国拜耳，选自氧化铁红、酞青绿或酞青蓝等常规颜料。
金刚砂：80-100目，金刚砂的供应商是苏州华卫表面处理科技有限公司。
实施例1-4
一种预制型运动场面层材料，按重量份数计，原料组分如表1所示：
表1
预制型运动场面层材料的制备方法如下：
(1)称取天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉、白炭黑、环烷油、石蜡、颜料、抗氧剂2246和抗氧剂1010，混合并置于橡胶密炼机中，110-140℃下密炼10min，得密炼物料；
(2)将密炼物料置于开炼机中，在40-60℃下压延10min出片，控制胶片厚度≤2mm，冷却至胶片温度≤50℃，得未硫化胶片备用；
(3)将步骤(2)得到的未硫化胶片与所述重量份的氧化锌、TMTD、BZ、M和DM混合，置于橡胶密炼机中，低于70℃下混合，再经挤出压延机于60-80℃下压延10-15min出片，得厚度为6mm的胶片；
(4)将步骤(3)得到的胶片在160-180℃下硫化，冷却至温度≤40℃，包装即得。
对比例1
本对比例为一种预制型运动场面层材料，其原料组分与实施例1的区别在于：采用石英砂替换所述金刚砂。本对比例的制备方法与实施例1一致。
对比例2
本对比例为一种预制型运动场面层材料，其原料组分与实施例1的区别在于：未采用白炭黑。本对比例的制备方法与实施例1一致。
对比例3
一种预制型运动场面层材料，以重量百分比计，由如下原料组分制备而成：天然橡胶80份、顺丁橡胶20份、金刚砂粉80.0份(80-100目)、白炭黑40.0份、环烷油40.0份、石蜡4.0份、颜料10.0份、抗氧剂2246 1.5份、抗氧剂1010 1.5份氧化锌1.5份、TMTD 1.8份、BZ1.0份、M 0.8、DM 0.6份。本对比例的制备方法与实施例1一致。
性能测试
耐磨测试：以实施例、对比例作为测试样品，根据GB/T 30314-2013橡胶或塑料涂覆织物耐磨性的测定泰伯法等同ISO5470-1：1999标准测试，磨损条件为：CS10轮，负载5N，72转/m，室温。测试500-1500转之间的磨耗。
冲击吸收：根据GB/T 36246-2018相关检测方法进行检测。
止滑系数：根据GB/T 36246-2018相关检测方法进行检测。
结果如表2所示：
表2
由表2可知，本发明实施例中选用天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉和白炭黑作为主要成分，复配矿物油、石蜡、氧化锌、促进剂等多种功能成分，并优选合适的配比，制备得到了耐磨性能优异、物理性能良好的预制型运动场面层材料。尤其是采用金刚砂和白炭黑作为无机填充物、天然橡胶和丁苯橡胶作为橡胶成分，可以很大幅度地提高预制型运动面层的耐磨性能，同时也提升了湿测条件下的止滑系数，且冲击吸收维持在国家标准和国际标准要求的范围之内。对比例1中用石英砂替换掉金刚砂、对比例2舍弃白炭黑后，制备得到的面层材料的耐磨性能和止滑性能均大幅下滑。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种预制型运动场面层材料，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：
2.根据权利要求1所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：
3.根据权利要求2所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，由包括以下重量份数的原料制备而成：
4.根据权利要求1所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，所述金刚砂粉的目数为80-140目；和/或，所述天然橡胶与丁苯橡胶的重量比为(3.5-4.5):1。
5.根据权利要求1所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，所述促进剂包括N,N’-四甲基二硫双硫羰胺、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、2-巯基苯并噻唑、2、2'-二硫代二苯并噻唑中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，所述矿物油为环烷油；和/或，所述功能助剂包括抗氧剂和颜料中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的预制型运动场面层材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂2246和抗氧剂1010中的至少一种。
8.权利要求1-7任一项所述的预制型运动场面层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述天然橡胶、丁苯橡胶、金刚砂粉、白炭黑、矿物油、石蜡和功能助剂混合，进行密炼；
(2)将步骤(1)所得密炼物料进行开炼，出片后冷却，得未硫化胶片；
(3)将所述未硫化胶片与所述氧化锌、促进剂进行密炼，再压延出片，得胶片；
(4)将步骤(3)得到的胶片硫化，冷却。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述密炼的时间为5min-15min，所述密炼的温度为110-140℃；
和/或，步骤(3)中，所述胶片与所述氧化锌、促进剂进行密炼的温度≤70℃；
和/或，步骤(4)中，所述硫化的温度为160-180℃。
10.包括权利要求1-7任一项所述的预制型运动场面层材料的橡胶跑道或橡胶球场。
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