本实用新型属于体育器材领域，具体涉及一种基于密度梯度结构的运动场地铺装材料。
背景技术：
随着科技的进步，人民生活水平的提高，旨在全面提高国民体质和健康水平的全民健身的概念已经上升到国家层面，以青少年和儿童为重点，倡导全民参加体育健身活动，推进全民健身长效化、机制化，推动中国从体育大国向体育强度的目标迈进，因此体育设施科学、安全性直接影响到运动者的参与积极性和人身安全。
目前，随着多元化的体育运动项目不断开展，人们在参与运动的过程中，更加重视运动给自己身体带来的益处，与此同时，对运动设施的安全性、舒适性、经济性、环保性也提出了更高的要求。
例如CN205934650U公开了一种高弹性运动场地面，所述运动场地面自下而上依次为水泥基础层、橡胶颗粒粘合底层、加强弹性层、丙烯酸粗弹性层和丙烯酸彩面层，所述水泥基础层、橡胶颗粒粘合底层、加强弹性层、丙烯酸粗弹性层和丙烯酸彩面层之间固定连接而成。
CN105398182A公开了一种新型绿色环保TPU与TPEE复合材料的制备方法，包含将重量份为20-30的TPU、重量份为20-30的TPEE混合均匀，然后压成薄片，制成阻燃TPU与TPEE复合层；将阻燃基布层和阻燃TPU与TPEE复合层压合在一起，采用挤出机在0.3-0.8MPa压力下压成连续薄片。
CN104262795A公开了一种用于铺设操场的高弹性塑胶，包括下列组分，EPDM橡胶粒150份，聚乙烯树脂15份，橡胶颗粒15份，聚环氧氯丙烷10份，邻苯二甲酸二丁酯30份，嵌丙烯酸酯类共聚物2份，木糖醇6份，加工助剂4份，滑石粉1份。
这些传统的运动场地的面层物理性能依赖黑色颗粒填充的弹性层提供回弹率，这类的运动场地有一定的危害性，一方面橡胶颗粒会散发废旧轮胎的气味，安全性低、舒适性差；另一方面弹性颗粒容易老化，导致其跑道回弹率低，运动受伤概率增加。显然，此类运动场地的面层已不满足现代人对于体育设施安全性能的要求。
技术实现要素：
鉴于现有技术存在的问题，本实用新型的目的是通过结构设计，建立梯度层间的协同作用，实现运动层地面的高性能化，在不添加黑色胶粒等非环保材料的情况下，提高运动层地面的安全性和舒适性，同时通过梯度结构的简单调整即可满足不同运动场地的应用需求。
本实用新型通过以下技术方案来实现：
一种基于密度梯度结构的运动场地铺装材料，由具有密度梯度的微发泡层和面层构成，其中密度梯度微发泡层包含低密度弹性层、中密度过渡层、高密度增强层，所述低密度弹性层厚度为4～10mm，密度为0.5～1g/cm3；所述中密度过渡层厚度为0～5mm，密度为0.8～1.1g/cm3；所述的高密度增强层厚度为2～9mm，密度为0.9～1.3g/cm3。
其中，低密度弹性层的密度<中密度过渡层的密度<高密度增强层的密度。按照运动接触面，自上而下依次为面层，高密度增强层，中密度过渡层，低密度弹性层。低密度层赋予跑道弹性，增强层赋予跑道耐久性，通过密度梯度的渐变，从而实现应力的逐层衰减，减低单层的应力集中现象，提高跑道的使用寿命，另外通过结构设计实现跑道的高回弹性，避免了使用非环保材料，提高跑道的舒适性的同时提高了环保性。
本实用新型进一步优选方案为所述低密度弹性层拉伸强度为1.0～2.5MPa，伸长率＞200％；所述中密度过渡层拉伸强度为1.6～3.0MPa，伸长率＞200％；所述的高密度增强层拉伸强度为2.0～3.0MPa，伸长率＞200％。
本实用新型进一步优选方案为所述低密度弹性层厚度为5～9mm，密度为0.80～1.0g/cm3；拉伸强度为1.6～2.0MPa，伸长率大于250％。
本实用新型进一步优选方案为所述中密度过渡层厚度为1～2mm，密度为0.90～1.1g/cm3；拉伸强度为2.0～2.5MPa，伸长率大于250％。
本实用新型进一步优选方案为所述高密度增强层厚度为4～8mm，密度为1.0～1.2g/cm3；拉伸强度为2.3～2.7MPa，伸长率大于250％。
本实用新型进一步优选方案为按照运动接触面，自上而下依次为面层，高密度增强层，中密度过渡层，低密度弹性层，中密度过渡层，低密度弹性层。
面层为运动场地的面层，选自自结纹层或橡胶颗粒层，其厚度为3～5mm。进一步优选面层厚度为2～3mm。
面层提供了表面摩擦力，降低了微发泡层等功能层的损耗，延长跑道寿命。
本实用新型进一步优选方案为所述微发泡层和面层的基体材料均采用环保材料，不需要在材料中添加黑色胶粒的弹性填料。
前述材料不限于材料组份，可以选自通用环保铺装材料的一种或几种，其中，低密度弹性层具体可以选自聚醚型聚氨酯和有机硅改性聚醚型聚氨酯一种或者两种、中密度过渡层具体可以选自聚醚型聚氨酯、聚酯型改性聚氨酯和有机硅改性聚醚型聚氨酯的一种或多种、高密度增强层具体可以选自聚醚型聚氨酯、聚酯型改性聚氨酯、环氧改性聚醚型聚氨酯和有机硅改性聚醚型聚氨酯一种或多种。
本实用新型相对于现有技术的有益效果包括：
(1)本实用新型密度梯度层间的协调作用，更符合人体运动工效学，可减少运动损伤；简单调整即可满足不同场所的应用需求。
(2)本实用新型设计了具有密度梯度特征的运动层地面，通过构建梯度层间的协同效应，实现运动层地面的高性能化，本实用新型无需添加黑色颗粒就可以实现运动场地铺装材料的回弹性，运动场地铺装材料更安全环保；密度梯度层优势互补，可以避免单层结构容易应力集中的状况，运动场地铺装材料使用寿命更长。
附图说明
图1为单层密度梯度层的运动场地铺装材料的结构示意图，其中1-面层，2-高密度增强层，3-中密度过渡层，4-低密度弹性层。
图2为具有密度梯度结构的塑胶跑道和单一结构塑胶跑道应力比对示意图，2(a)为具有密度梯度结构的塑胶跑道应力示意图，2(b)单一结构塑胶跑道应力示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，但本实用新型不局限于此。
实施例1
单密度梯度的塑胶跑道的制备，采用浇筑的方式制备密度梯度发泡层，采用喷射工艺制备自结纹面层或颗粒层，制备结果如图1所示。
跑道材料由上往下依次是(1)自结纹面层，厚度为2mm；(2)高密度增强层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为5mm，密度为1.18g/cm3，拉伸强度为2.6MPa，伸长率大于350％；(3)中密度过渡层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为1mm，密度为1.10g/cm3，拉伸强度为2.2MPa，伸长率大于275％；(4)低密度弹性层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为5mm，密度为0.95g/cm3，拉伸强度为1.8MPa，伸长率大于250％。测试其拉伸性能，回弹率和垂直变形等性能，测试结果汇总表1。
实施例2
单密度梯度的塑胶跑道的制备，采用浇筑的方式制备密度梯度发泡层，采用喷射工艺制备自结纹面层或颗粒层，制备结果如图1所示。
跑道材料由上往下依次是(1)自结纹面层，厚度为2mm；(2)高密度增强层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为3mm，密度为1.18g/cm3，拉伸强度为2.7MPa，伸长率大于350％；(3)中密度过渡层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为2mm，密度为1.10g/cm3，拉伸强度为2.1MPa，伸长率大于280％；(4)低密度弹性层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为6mm，密度为0.95g/cm3，拉伸强度为1.7MPa，伸长率大于250％。测试其拉伸性能，回弹率和垂直变形等性能，测试结果汇总表1。
实施例3
双密度梯度的塑胶跑道的制备，采用浇筑的方式制备密度梯度发泡层，采用喷射工艺制备自结纹面层或颗粒层。
跑道材料由上往下依次是(1)自结纹面层，厚度为2mm；(2)高密度增强层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为3mm，密度为1.18g/cm3，拉伸强度为2.6MPa，伸长率大于350％；(3)中密度过度层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为1mm，密度为1.10g/cm3，拉伸强度为2.2MPa，伸长率大于275％；(4)低密度弹性层，有机硅改性聚醚型聚氨酯，厚度为3mm，密度为0.95g/cm3,拉伸强度为1.8MPa，伸长率大于250％；(3)中密度过渡层，厚度为1mm，密度为1.05g/cm3，拉伸强度为2.1MPa，伸长率大于260％)；(4)低密度弹性层，密度为0.90g/cm3厚度为4mm，拉伸强度为1.6MPa，伸长率大于250％；测试其拉伸性能，回弹率和垂直变形等性能，测试结果汇总表1。
对比实施例1
采用实施例1工艺，制备了非密度梯度的塑胶跑道，跑道材料由上往下依次是(1)自结纹面层，厚度为2mm、(2)均匀的弹性层，厚度为11mm，密度为1.05g/cm3，测试其拉伸性能，回弹率和垂直变形等性能，测试结果汇总表1。
对比实施例2
采用黑色颗粒填料制备的塑胶跑道，跑道材料由上往下依次是(1)自结纹面层，厚度为2mm、(2)EPDM颗粒层，厚度为5mm、(3)黑色胶粒层，厚度为6mm。测试其拉伸性能，回弹率和垂直变形等性能，测试结果汇总表1。
表1不同来源的样品性能
从上述测试结果可见，与传统的运动场地铺装材料相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型基于结构设计和优化，开发了一种基于密度梯度的铺装材料，无需添加黑色橡胶颗粒和EPDM胶粒，就可以实现铺装材料的高吸能性。通过多梯度结构设计解决了单一层或简单叠加容易应力集中的问题，如图2所示，具有密度梯度的塑胶跑道(图2(a))，应力由面层向内层梯度减少，而单一结构的塑胶跑道(图2(b))容易应力集中。因此，本实用新型的塑胶跑道性能更稳定，使用寿命更长。另外，通过密度梯度层的结构调整，就可以实现不同运动场的应用需求，自主化性强。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。