聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老化性能分析

徐 偉，鄒業(yè)兵，聶 琦

（江西中醫(yī)藥大學(xué)體育教學(xué)部，南昌江西330004)

塑膠跑道中包含混合聚醚、顏料、助劑以及填料等。塑膠跑道具有良好的平整度、高抗壓強(qiáng)度、高硬度以及柔韌性穩(wěn)定等特點(diǎn)。以上優(yōu)勢的存在使其更加適合運(yùn)動員速度以及技能的提升，同時也能夠減少墜落對于運(yùn)動員身體的影響。塑膠跑道［1-2］主要是通過橡膠等聚氨酯等材料研制而成，表現(xiàn)出了一定的彈性以及顏色，同時它還具備一定的抗紫外線能力以及抗老化能力，是全球公認(rèn)的最佳戶外運(yùn)動地面材料。塑膠跑道主要具有如下特點(diǎn)：（1）它是體育科學(xué)以及材料科學(xué)結(jié)合的優(yōu)秀代表；（2）聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道制造的過程能夠全面滿足參與者在跑道上的專業(yè)需求；（3）聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道［3-4］能夠全面通過國際田徑跑道的物理性能以及化學(xué)性能；（4）聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道包含獨(dú)立的表面浮雕以及底部凹槽設(shè)計，它能夠提供對應(yīng)的減震以及能量回流系統(tǒng)。

本文闡述了聚氨酯合成材料塑膠跑道的制備工藝，重點(diǎn)針對其耐老化性能進(jìn)行分析探討，相比傳統(tǒng)的塑料跑道，新型的聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道具有較強(qiáng)的抗老化性能。

1 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的制備

1.1 原材料

圖1 給出了聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的工藝生產(chǎn)流程圖。

圖1 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的工藝生產(chǎn)流程圖Fig.1 Process flow chart of polyurethane rubber synthetic material plastic runway

（1）預(yù)聚體

主要為淡黃色透明黏稠液體，游離異氰酸根含量大約在8.6 到9.6 之間，比重大約為1.16，在23℃溫度下，粘度大約為40000 厘泊。

（2）色漿

外觀是橘紅色或者草綠色的粘稠混合料，其中水分大于0.1%，細(xì)度低于80μm，在21℃的溫度下粘度約為5000 厘泊，其比重大約為1.27。

（3）面膠粒

其中包含橘紅色或者草綠色的不規(guī)則聚氨酯彈性顆粒，直徑大約為3mm～4mm。

（4）黑膠粒

廢棄輪胎的膠粒［5-6］，干燥、無纖維以及雜質(zhì)，粒度大約為11～15 目。

（5）2- 乙基乙酸鉛

主要為淡黃色粘稠液體，比重大約為1.14，含鉛量大約在39% 以上。

1.2 膠漿的制備以及塑膠跑道鋪設(shè)

（1）膠漿的制備

在現(xiàn)場施工的過程中，需要將120 份色漿和40 份預(yù)聚體分別加入到反應(yīng)設(shè)備中，將其在常溫下進(jìn)行攪拌，再在其中加入2- 乙基乙酸鉛的鄰苯二甲酸二異辛酯溶液為催化劑，以50 r/min～60 r/min 的速度攪拌2 min～3 min 左右，就能夠獲取均勻膠漿。

（2）塑膠跑道鋪設(shè)

塑膠跑道的膠層中包含三種不同的結(jié)構(gòu)，將步驟（1）中的膠漿倒入瀝青混凝土基層中，通過工具將其進(jìn)行攤鋪平整［7-9］，經(jīng)過固化后則能夠形成全膠型膠層。假設(shè)在上述膠漿中加入40 份黑膠粒，攪拌2 min 之后，倒出攤鋪成型，也就是所謂的混合型膠層。雙層膠層主要是由上、下兩層組成，其中上層為全膠層，下層在施工過程中，需要在膠漿中加入40%～60%的黑膠粒，將其碾壓成型。三種膠層都應(yīng)該在表面未固化前撒上膠粒，將其作為防滑層。膠層在固化之后［10-12］，面膠粒的嵌入深度為顆粒高度的二分之一到三分之二之間，塑膠跑道鋪設(shè)后固化之后就能夠進(jìn)行使用。

為了使聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道全天候使用，運(yùn)動場地必須具有良好的排水系統(tǒng)，在瀝青混凝土基板下面存在穩(wěn)定的墊層。

2 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老 化性能分析

為了驗(yàn)證聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老化性能，選取三種不同的指標(biāo),與傳統(tǒng)跑道進(jìn)行對比分析。

（1）耐磨性

對比兩種不同類型塑膠跑道的耐磨性，設(shè)定耐磨性為常數(shù)，其中耐磨性的取值越高，則說明其具有較強(qiáng)的耐磨性，具體對比結(jié)果見表1。

表1 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道耐磨性變化情況Table 1 Change of wear resistance of polyurethane rubber synthetic material plastic track

分析表1 數(shù)據(jù)可知，相比傳統(tǒng)的塑膠跑道，聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道耐磨性最高達(dá)到98.5dt/dV，最低為88.7dt/dV，高于傳統(tǒng)的塑膠跑道，且隨著時間增長其耐磨性提升率越明顯。

（2）耐光照老化時間

表2 給出兩種不同塑膠跑道的耐老化光照時間對比。

表2 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老化光照時間變化情況Table 2 Variation of aging-resistant light time of polyurethane rubber synthetic material plastic track

分析表2 數(shù)據(jù)可知，隨著聚氨酯橡膠合成材料粘度的增大，塑膠跑道的耐老化性能也不斷增大，聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道最大耐光照老化時間為2.37 年，大于傳統(tǒng)跑道的1.41 年，說明聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐光照老化時間較長，耐光照老化性能較好。

（3）沖擊彈性保持率

對比兩種塑膠跑道的沖擊彈性保持率，結(jié)果見表3。

表3 聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的沖擊彈性保持率Table 3 Impact elastic retention rate of polyurethane rubber synthetic material plastic track

綜合分析表3 數(shù)據(jù)可知，隨著聚氨酯橡膠合成材料粘度的增大，塑膠跑道的沖擊彈性保持率一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，而傳統(tǒng)塑膠跑道的沖擊彈性保持率逐漸下降。聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的沖擊彈性保持率平均值為85.4%，傳統(tǒng)塑膠跑道的沖擊彈性保持率平均值為77.4%，聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的沖擊彈性保持率明顯好于傳統(tǒng)的塑膠跑道。使用聚氨酯橡膠合成塑膠跑道具有較高的彈性和硬度，更適用于各項(xiàng)田徑運(yùn)動。

3 結(jié)束語

本文探討了聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老化性能，總結(jié)如下：

（1）相比傳統(tǒng)的塑膠跑道，聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐磨性較好，隨著時間增加其耐磨性仍能保持較好狀態(tài)。

（2）聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的耐老化性能明顯更好。

（3）聚氨酯橡膠合成材料塑膠跑道的沖擊彈性較強(qiáng)，能減少體力的消耗，吸收強(qiáng)勁的沖擊，提升塑膠跑道的韌性。

綜上所述，應(yīng)用聚氨酯橡膠合成材料設(shè)計塑膠跑道，具有抗老化、耐腐蝕、高彈性的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于塑膠跑道設(shè)計與使用中。