本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种体育场地用环保型塑胶浆料及其制备方法。
背景技术：
现代体育场地如田径跑道、篮球场、羽毛球场、网球场、运动跑道、室内场馆等铺面材料所采用的聚氨酯弹性体材料，由于具有良好的弹性、减震性、防滑性、耐磨性，场地易于清洗维护、色彩鲜明、美观整齐，并且不受气候条件影响等优点，深受大众欢迎，已被国际奥委会定为国际比赛场地的必备条件之一。
现在的许多中小学也在运动场地上铺装聚氨酯塑胶跑道，然而这些聚氨酯跑道仍会对人体健康产生危害，关于“毒跑道”的新闻屡有报道。随着全民健身的发展，对塑胶跑道的应用需求也越来越多。因此，对塑胶跑道的性能如环保性、使用安全性、耐磨性、阻燃性、耐老化性等提出了更高的要求。
现国内塑胶胶面大都采用双组分聚氨酯胶经场摊铺固化成型，属浇注型聚氨酯弹性体,一般都是随用随配，保存时间不会太长，同时在混合和计量配比上会浪费不少时间和人力，还有可能发生差错导致原料的浪费，从而使跑道的施工成木增加。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低成本、无需调配、性能优异的体育场地用环保型塑胶浆料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.2～8.2％、聚醚三元醇14.5～16.2％、叶蜡石3.0～3.6％、蛇纹石2.2～2.8％、短切玻璃纤维35.0～42.0％、页岩20.0～24.0％、聚乙烯蜡5.0～8.0％、氨基硅油3.0～5.0％、颜料0.1～0.2％。
作为本发明进一步的方案：按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.5～8.2％、聚醚三元醇15.0～15.5％、叶蜡石3.2～3.4％、蛇纹石2.5～2.6％、短切玻璃纤维38.0～40.0％、页岩21.0～22.0％、聚乙烯蜡6.0～7.0％、氨基硅油3.5～4.3％、颜料0.1～0.2％。
作为本发明进一步的方案：按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.8％、聚醚三元醇15.2％、叶蜡石3.3％、蛇纹石2.55％、短切玻璃纤维38.0％、页岩22.0％、聚乙烯蜡7.0％、氨基硅油4.0％、颜料0.15％。
作为本发明进一步的方案：所述的短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm。
作为本发明进一步的方案：所述的颜料由钴蓝、氧化铁黄按照质量比1：(4～4.5)的比例混合而成。
作为本发明进一步的方案：所述的颜料由钴蓝、氧化铁黄按照质量比1：4.2的比例混合而成。
作为本发明进一步的方案：所述的颜料由群青、氧化铁黄、二氧化钛按照质量比2：(3.5～4.0)：1的比例混合而成。
作为本发明进一步的方案：所述的颜料由群青、氧化铁黄、二氧化钛按照质量比2：3.6：1的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将叶蜡石、蛇纹石和页岩分别粉碎至250～350目，得叶蜡石粉、蛇纹石粉和页岩粉，备用；
(2)按比例称取聚醚三元醇、叶蜡石粉和蛇纹石粉，共同加入反应釜中，先在420～450r/min的速度下搅拌15～20min，接着升温至102～104℃，抽真空脱水至含水量小于0.5％，再自然降温至40～45℃，得到混合料，备用；
(3)按比例向步骤(2)的混合料中加入二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至82～85℃，在超声功率为220～250W、超声频率为30kHz的条件下超声辅助反应20～25min，自然冷却处理，待自然冷却至25℃后，以350～400r/min的速度搅拌10～15min，得到浆料；
(4)按比例将短切玻璃纤维、页岩粉、聚乙烯蜡、氨基硅油和颜料加入反应釜中，以450～520r/min的速度搅拌15～20min，得到混合浆料；将反应釜中混合浆料加热至85～88℃，进行抽真空除湿，待自然冷却至25℃后，再次抽真空除湿，出料，罐装并用氮气密封，制得。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料在制备体育场地用材料方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明首先利用聚醚三元醇、叶蜡石粉、蛇纹石粉与二环己基甲烷二异氰酸酯进行超声辅助加温反应，得到叶蜡石粉和蛇纹石粉共同改性的无机改性聚氨酯预聚体；以短切玻璃纤维和页岩粉作为填料，以特定比例的钴蓝和氧化铁黄或者特定比例的群青、氧化铁黄和二氧化钛配制而成的颜料为颜料，由该无机改性聚氨酯预聚体制备的塑胶浆料不仅胶粘性能、耐磨性、防滑性、阻燃性及耐老化性能优异，而且具有富于活力的绿色，可以点燃观众和锻炼者的热情。实际使用时，无需对体育场地上的底部基材进行底涂，可直接使用，而且与底部基材水泥地面粘接力更强。
本发明制备的塑胶浆料为单组份湿气固化体系，现场可随时使用，无需计量，不用调配，对操作工人要求不高，涂刷厚度为3～3.5mm，大大节约了施工工作量。本发明制备的塑胶浆料体系中不含游离异氰酸酯基，制备过程中不添加挥发性有机溶剂，是一款对人体和环境友好的产品，且固化后形成的塑胶材料各项性能指标均优于国标。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.2％、聚醚三元醇14.5％、叶蜡石3.0％、蛇纹石2.2％、短切玻璃纤维42.0％、页岩20.0％、聚乙烯蜡8.0％、氨基硅油3.0％、颜料0.1％；短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm；颜料由群青、氧化铁黄、二氧化钛按照质量比2：4.0：1的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将叶蜡石、蛇纹石和页岩分别粉碎至250目，得叶蜡石粉、蛇纹石粉和页岩粉，备用；
(2)按比例称取聚醚三元醇、叶蜡石粉和蛇纹石粉，共同加入反应釜中，先在450r/min的速度下搅拌15min，接着升温至104℃，抽真空脱水至含水量小于0.5％，再自然降温至40℃，得到混合料，备用；
(3)按比例向步骤(2)的混合料中加入二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至85℃，在超声功率为220W、超声频率为30kHz的条件下超声辅助反应25min，自然冷却处理，待自然冷却至25℃后，以350r/min的速度搅拌15min，得到浆料；
(4)按比例将短切玻璃纤维、页岩粉、聚乙烯蜡、氨基硅油和颜料加入反应釜中，以450r/min的速度搅拌20min，得到混合浆料；将反应釜中混合浆料加热至85℃，进行抽真空除湿，待自然冷却至25℃后，再次抽真空除湿，出料，罐装并用氮气密封，制得。
实施例2
本发明实施例中，一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯8.2％、聚醚三元醇16.2％、叶蜡石3.6％、蛇纹石2.8％、短切玻璃纤维35.0％、页岩24.0％、聚乙烯蜡5.0％、氨基硅油5.0％、颜料0.2％；短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm；颜料由群青、氧化铁黄、二氧化钛按照质量比2：3.5：1的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将叶蜡石、蛇纹石和页岩分别粉碎至350目，得叶蜡石粉、蛇纹石粉和页岩粉，备用；
(2)按比例称取聚醚三元醇、叶蜡石粉和蛇纹石粉，共同加入反应釜中，先在420r/min的速度下搅拌20min，接着升温至102℃，抽真空脱水至含水量小于0.5％，再自然降温至45℃，得到混合料，备用；
(3)按比例向步骤(2)的混合料中加入二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至82℃，在超声功率为250W、超声频率为30kHz的条件下超声辅助反应20min，自然冷却处理，待自然冷却至25℃后，以400r/min的速度搅拌10min，得到浆料；
(4)按比例将短切玻璃纤维、页岩粉、聚乙烯蜡、氨基硅油和颜料加入反应釜中，以520r/min的速度搅拌15min，得到混合浆料；将反应釜中混合浆料加热至88℃，进行抽真空除湿，待自然冷却至25℃后，再次抽真空除湿，出料，罐装并用氮气密封，制得。
实施例3
本发明实施例中，一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.5％、聚醚三元醇15.0％、叶蜡石3.4％、蛇纹石2.5％、短切玻璃纤维40.0％、页岩21.0％、聚乙烯蜡7.0％、氨基硅油3.5％、颜料0.1％；短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm；颜料由钴蓝、氧化铁黄按照质量比1：4的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本发明实施例中，一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯8.2％、聚醚三元醇15.5％、叶蜡石3.2％、蛇纹石2.6％、短切玻璃纤维38.0％、页岩22.0％、聚乙烯蜡6.0％、氨基硅油4.3％、颜料0.2％；短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm；颜料由钴蓝、氧化铁黄按照质量比1：4.2的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法与实施例2相同。
实施例5
本发明实施例中，一种体育场地用环保型塑胶浆料，按照质量百分比计，由以下组分制成：二环己基甲烷二异氰酸酯7.8％、聚醚三元醇15.2％、叶蜡石3.3％、蛇纹石2.55％、短切玻璃纤维38.0％、页岩22.0％、聚乙烯蜡7.0％、氨基硅油4.0％、颜料0.15％；短切玻璃纤维的长度为0.5～1.5mm；颜料由钴蓝、氧化铁黄按照质量比1：(4～4.5)的比例混合而成；颜料由群青、氧化铁黄、二氧化钛按照质量比2：3.6：1的比例混合而成。
所述的体育场地用环保型塑胶浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将叶蜡石、蛇纹石和页岩分别粉碎至350目，得叶蜡石粉、蛇纹石粉和页岩粉，备用；
(2)按比例称取聚醚三元醇、叶蜡石粉和蛇纹石粉，共同加入反应釜中，先在450r/min的速度下搅拌15min，接着升温至104℃，抽真空脱水至含水量小于0.5％，再自然降温至40℃，得到混合料，备用；
(3)按比例向步骤(2)的混合料中加入二环己基甲烷二异氰酸酯，升温至85℃，在超声功率为250W、超声频率为30kHz的条件下超声辅助反应20min，自然冷却处理，待自然冷却至25℃后，以400r/min的速度搅拌10min，得到浆料；
(4)按比例将短切玻璃纤维、页岩粉、聚乙烯蜡、氨基硅油和颜料加入反应釜中，以450r/min的速度搅拌20min，得到混合浆料；将反应釜中混合浆料加热至88℃，进行抽真空除湿，待自然冷却至25℃后，再次抽真空除湿，出料，罐装并用氮气密封，制得。
对比例1
按照实施例5制备体育场地用塑胶浆料，所不同之处在于，原料中不含有蛇纹石，其他原料和制备步骤保持不变。
对比例2
按照实施例5制备体育场地用塑胶浆料，所不同之处在于，原料中不含有叶蜡石，其他原料和制备步骤保持不变。
对比例3
按照实施例5制备体育场地用塑胶浆料，所不同之处在于，原料中不含有蛇纹石和叶蜡石，其他原料和制备步骤保持不变。
对上述各实施例及对比例制得的塑胶浆料进行性能测试，测试结果如表1～2所示。由表可以看出：与对比例1～3相比，实施例1～5制得的塑胶浆料不仅胶粘性能、防滑性、阻燃性优异，而且具有富于活力的绿色，可以点燃观众和锻炼者的热情，尤其组分中的叶蜡石和蛇纹石对提高材料的各项性能指标发挥着极为重要的作用。此外，测试结果也显示各实施例所制备的塑胶浆料的耐磨性、耐老化性能优异，同时该塑胶浆料体系中不含游离异氰酸酯基，可广泛用于篮球场、羽毛球场、网球场、运动跑道、室内场馆等场地的铺设，其性能指标完全可以达到并超过了国标的要求；在实际施工时，现场可随时使用，不用调配，涂刷厚度为3～3.5mm。
表1各塑胶浆料的应用性能结果一
表2各塑胶浆料的应用性能结果二
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。