CN111621097B - 一种预制型跑道及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预制型跑道及其制备工艺，包括面层和底层，面层上均匀压印有凹槽，面层上间隔设置有排水沟，排水沟与凹槽连通；该跑道的制备工艺，包括如下步骤：步骤1,面层包括以下组分：三元乙丙橡胶70～80份、增塑剂10～20份、填充剂5～10份、硫化剂1～2份、发泡剂1～2份、促进剂3～4份、活性剂2～5份以及阻燃剂2～3份；底层包括以下组分：聚氨酯50～60份以及增塑剂15～25份；步骤2，将步骤1中面层和底层的各组分混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为170～200℃。面层上设置凹槽与排水沟，使得雨水不会积聚在跑道上，面层和底层通过共挤出的方式制备，具有增强面层和底层之间的连接强度的作用。

Description

一种预制型跑道及其制备工艺
技术领域
本发明涉及跑道的技术领域，尤其是涉及一种预制型跑道及其制备工艺。
背景技术
塑胶跑道又称全天候运动跑道，由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成，塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥。塑胶跑道根据用料及施工的结构方法的不同可分为预制型塑胶跑道、混合型塑胶跑道、透气性塑胶跑道、复合型塑胶跑道、全塑性塑胶跑道等。预制型跑道因具有性能恒定、安装简便、绿色环保的显著特点，应用越来越广泛。
公布号为CN108239906A的中国专利公开一种新的预制型塑胶跑道的制备方法，特征是塑胶跑道采用双层结构、面层为预制成型的塑胶卷材，底层为橡胶颗粒弹性层。通常在沥青基础或水泥基础上用橡胶颗粒混合适量胶水搅拌均匀后倒入摊铺机摊铺出设计厚度及密实度的橡胶颗粒弹性底层，带起固化后，用胶水将预制好的塑胶卷材粘贴在橡胶颗粒底层上。这种新的预制型塑胶跑道，既有传统预制型跑道面层的一切优点，又可降低成本，满足市场需求。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：下雨天时，由于跑道表面粗糙，很容易造成跑道表面积水，跑道底层与跑道面层通过胶水粘接，会使得胶水的粘结性变差，容易导致跑道底层与跑道顶层粘接不牢，使得面层鼓泡，严重时面层与底层脱离，影响跑道的正常使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种预制型跑道及其制备工艺,面层上设置凹槽与排水沟，使得雨水不会积聚在跑道上，面层和底层通过共挤出的方式制备，具有增强面层和底层之间的连接强度、降低面层与底层分离的可能性，从而延长预制型跑道的维护周期、延长跑道的使用时长。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种预制型跑道,包括面层和底层，所述面层为发泡塑胶，所述面层和所述底层一体成型；所述面层上均匀压印有凹槽，所述面层上间隔设置有排水沟，所述排水沟与所述凹槽连通。
通过采用上述技术方案，面层为发泡塑胶，面层呈致密的微泡结构，一方面使跑道整体的减震效果好，另一方面可以节省材料。下雨时，雨水进入到面层的凹槽内，然后通过排水沟排出，避免雨水积聚在面层内，导致面层与底层之间鼓泡或脱离。设置的排水沟，可以减少面层内的雨水，延长跑道的使用时长。
本发明的进一步设置为：一种预制型跑道的制备工艺包括如下步骤：
步骤1,面层包括以下重量份数的组分：三元乙丙橡胶70～80份、增塑
剂10～20份、填充剂5～10份、硫化剂1～2份、发泡剂1～2份、促进剂3～4份、活性剂2～5份以及阻燃剂2～3份；底层包括以下重量份数的组分：聚氨酯50～60份以及增塑剂15～25份；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为170～200℃。
通过采用上述技术方案，面层与底层通过共挤出的方式挤出成卷材，面层与底层在挤出过程中复合在一起，从而使得两层之间的连接效果好，不易分离，共挤出的方式工艺简单、节约成本且无需浪费大量人力。底层使用聚氨酯，聚氨酯具有优异的力学性能，如耐磨、韧性高、低温条件弹性好等。
本发明的进一步设置为：向所述面层与所述底层中分别各加入1～2份增容剂，所述增容剂为乙烯-1-辛烯-接枝马来酸酐。
通过采用上述技术方案，向面层与底层中加入乙烯-1-辛烯-接枝马来酸酐，能够降低聚氨酯与三元乙丙橡胶之间的界面能，改善二者之间的相容性，从而可以进一步提高面层与底层之间的连接强度。
本发明的进一步设置为：所述增塑剂至少包括环烷油、硬脂酸中的一种。
通过采用上述技术方案，环烷油具有饱和环状碳链结构，因此与橡胶的相容性好，能够削弱橡胶聚合物分子间的作用力，使橡胶的塑性增加。加入的硬脂酸能够降低橡胶分子之间的作用力，具有软化和增速的作用，另外硬脂酸还能够与活性剂反应，促进活性剂的活性。
本发明的进一步设置为：所述填充剂为改性海泡石，所述改性海泡石的制备方法为，首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，硅烷偶联剂与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
通过采用上述技术方案，海泡石是一种具有链状或层状过渡型结构特征的含水富镁硅酸盐粘土矿物，由于海泡石具有较高的长径比，表面含有硅羟基活性基团，加入三元乙丙橡胶中能够提高强度。但是海泡石表面存在大量的硅醇基，使其具有亲水性，三元乙丙橡胶是非极性高分子聚合物，加入的海泡石易发生团聚。加入的硅烷偶联剂水解后的Si-OH与海泡石表面活性羟基基团缩合反应生成Si-O-Si键，其在海泡石与三元乙丙橡胶之间起到桥键的作用，增大海泡石与三元乙丙橡胶之间的交联密度。同时加入的硅烷偶联剂能够降低海泡石的表面能，改善其在橡胶集体中的浸润性和分散性。
本发明的进一步设置为：所述硅烷偶联剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷以及三甲基乙氧基硅烷中的一种。
通过采用上述技术方案，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷以及三甲基乙氧基硅烷均含有硅烷氧基，硅烷氧基能够与海泡石表面的羟基反应生成Si-O-Si键，消除海泡石表面的硅醇基。另外Si-O-Si键在海泡石与三元乙丙橡胶之间起到桥键的作用，增大海泡石与三元乙丙橡胶之间的交联密度。
本发明的进一步设置为：所述硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰为过氧化物硫化体系，用过氧化物硫化的橡胶交联键以C-C键为主，硫化速度快，硫化过程中没有硫化还原现象，硫化胶耐热好。
本发明的进一步设置为：所述发泡剂为发泡剂AC。
通过采用上述技术方案，发泡剂AC发气量大，分解温度可以调节且发泡剂AC分解的气体主要是氮气，在泡孔中氮气的浓度与空气中的浓度相近，易于保持泡孔内外压平衡，同时使得制备出的塑胶密度低。
本发明的进一步设置为：所述促进剂包括促进剂TMTD、促进剂CZ以及促进剂M中的一种。
通过采用上述技术方案，促进剂TMTD、促进剂CZ以及促进剂M能够促进硫化作用、缩短硫化时间、减少硫化剂用量和提高塑胶的机械性能。
本发明的进一步设置为：所述活性剂为纳米氧化锌。
通过采用上述技术方案，在硫化过程中，氧化锌与促进剂、硫化剂、三元乙丙橡胶都能发生反应，对硫化过程中化学交联键的形成速度、交联键类型具有重要影响，从而提高硫化过程的交联程度。纳米氧化锌除了具有氧化锌的活性作用外，还具有纳米材料的小尺寸效应和界面效应。
本发明的进一步设置为：所述阻燃剂包括氢氧化铝、三氧化二锑以及硼酸锌中的一种。
通过采用上述技术方案，氢氧化铝中含有化学结合水，这种结合水在加工过程中稳定，超过200℃开始分解，释放出水蒸汽，能够起到冷却、降低燃烧速率的作用。燃烧初期，三氧化二锑熔融，在材料表面形成保护膜，隔绝空气；高温状态下，三氧化二锑被气化，稀释了空气中氧浓度，从而起到了阻燃作用。硼酸锌在高温下熔化，形成玻璃体覆盖层，封闭聚合物表面，起到隔绝空气的作用。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.面层为发泡塑胶，面层呈致密的微泡结构，一方面使跑道整体的减震效果好，另一方面可以节省材料；下雨时，雨水进入到面层的凹槽内，然后通过排水沟排出，避免雨水积聚在面层内，导致面层与底层之间鼓泡或脱离；设置的排水沟，可以减少面层内的雨水，延长跑道的使用时长；
2.面层与底层通过共挤出的方式挤出成卷材，面层与底层在挤出过程中复合在一起，从而使得两层之间的连接效果好，不易分离，共挤出的方式工艺简单、节约成本且无需浪费大量人力；
3.海泡石是一种具有链状或层状过渡型结构特征的含水富镁硅酸盐粘土矿物，由于海泡石具有较高的长径比，表面含有硅羟基活性基团，加入三元乙丙橡胶中能够提高强度；加入的硅烷偶联剂水解后的Si-OH与海泡石表面活性羟基基团缩合反应生成Si-O-Si键，其在海泡石与三元乙丙橡胶之间起到桥键的作用，增大海泡石与三元乙丙橡胶之间的交联密度；同时加入的硅烷偶联剂能够降低海泡石的表面能，改善其在橡胶集体中的浸润性和分散性。
附图说明
图1是本发明预制型跑道的结构示意图。
附图说明：1、面层；11、凹槽；12、排水沟；2、底层。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种预制型跑道包括面层1和底层2，面层1为发泡塑胶，底层2采用聚氨酯制成。面层1上均匀压印有凹槽11，凹槽11的截面为正六边形，面层1上均匀设置有排水沟12，排水沟12与凹槽11连通。面层1为发泡塑胶，面层1呈致密的微泡结构，一方面使跑道整体的减震效果好，另一方面可以节省材料；底层2为聚氨酯，聚氨酯具有优异的力学性能，如耐磨、韧性高、低温条件弹性好等。下雨时，雨水进入到面层1的凹槽11内，然后通过排水沟排出，避免雨水积聚在面层1内，导致面层1与底层2之间鼓泡或脱离。设置的排水沟，可以减少面层1内的雨水，延长跑道的使用时长。
表格1实施例1的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000041
Figure BDA0002098061090000051
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为170℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
实施例2
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格2实施例2的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000052
该预制型跑道的制备工艺以及改性海泡石的制备方法均同实施例1。
实施例3
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格3实施例3的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000053
Figure BDA0002098061090000061
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为180℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
实施例4
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格4实施例4的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000062
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为190℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
实施例5
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格5实施例5的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000071
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为200℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，三甲基乙氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
实施例6
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格6实施例6的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000081
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为185℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
实施例7
一种预制型跑道的结构同实施例1。
表格7实施例7的一种预制型跑道的各组分及其质量
Figure BDA0002098061090000082
Figure BDA0002098061090000091
该预制型跑道的制备工艺具体包括如下步骤：
步骤1，按照配方中各组分的重量进行称量；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为185℃。
改性海泡石的制备方法为：首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及三甲基乙氧基硅烷与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得得到改性海泡石粉末。
对比例1为市售的通过胶水粘接的预制型跑道。
对比例1以及实施例1～实施例7制备的预制型跑道进行如下性能测试：
拉伸性能测试：按照GB/T528-2009标准在万能电子试验机上对实施例1～实施例7制备的发泡型塑胶颗粒进行测试；
撕裂强度测试：按照GB/T 529-2008标准进行测试；
硬度测试：按照GB/T23651-2009标准进行测试。
表格8对比例1、实施例1～实施例7制备的预制型跑道的检测性能
Figure BDA0002098061090000092
根据实施例1和实施例2～7的测试结果表明，实施例2～7的各项性能均优于实施例1，说明加入的增容剂乙烯-1-辛烯-接枝马来酸酐提高了面层与底层之间的连接强度，而未加入增容剂的实施例1与对比例1相比，实施例1的撕裂强度大于对比例1，说明共挤出工艺条件制备出的预制型跑道面层与底层不易脱离。
实施例2～7的测试结果表明，随着共挤出温度的升高，预制型跑道的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度与硬度均呈现先增大后减小的趋势，说明随着温度升高面层与底层在挤出时，两者之间的相容性逐渐增强。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造型贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种预制型跑道的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1，面层包括以下重量份数的组分：三元乙丙橡胶70～80份、增塑剂10～20份、填充剂5～10份、硫化剂1～2份、发泡剂1～2份、促进剂3～4份、活性剂2～5份以及阻燃剂2～3份；底层包括以下重量份数的组分：聚氨酯50～60份以及增塑剂15～25份；
步骤2，将步骤1中面层的各组分混炼均匀，底层的各组分的混炼均匀，然后在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度为170～200℃；
其中，所述填充剂为改性海泡石，所述改性海泡石的制备方法为，首先将海泡石加入到甲苯溶液中搅拌，硅烷偶联剂与无水乙醇混合均匀后加入到含有海泡石的甲苯溶液中继续搅拌；然后混合溶液经过滤、洗涤、干燥、球磨得到改性海泡石粉末；
且最终制得的预制跑道，包括面层(1)和底层(2)，所述面层(1)为发泡塑胶，所述面层(1)和所述底层(2)一体成型；所述面层(1)上均匀压印有凹槽(11)，所述面层(1)上间隔设置有排水沟(12)，所述排水沟(12)与所述凹槽(11)连通。
2.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：向所述面层与所述底层中分别各加入1～2份增容剂，所述增容剂为乙烯-1-辛烯-接枝马来酸酐。
3.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述增塑剂至少包括环烷油、硬脂酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷以及三甲基乙氧基硅烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述硫化剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述发泡剂为发泡剂AC。
7.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述促进剂包括促进剂TMTD、促进剂CZ以及促进剂M中的一种。
8.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述活性剂为纳米氧化锌。
9.根据权利要求1所述的预制型跑道的制备工艺，其特征在于：所述阻燃剂包括氢氧化铝、三氧化二锑以及硼酸锌中的一种。
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