本发明涉及到体育设施中的塑胶篮球场，具体的说是一种篮球场用聚氨酯弹性材料及其制备方法。
背景技术：
自1968年在墨西哥举行的第19届奥运会上使用聚氨酯跑道以来，从而打开了聚氨酯材料在体育场地使用的新局面，聚氨酯塑胶运动场地在全世界得到空前的普及。随着我国全民健身运动的开展，聚氨酯塑胶跑道正在呈蓬勃发展趋势。但是现有的聚氨酯材料在应用到篮球场地面时，其减震和缓冲效果并不十分令人满意。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种篮球场用聚氨酯弹性材料及其制备方法，该聚氨酯弹性材料中含有独特的成分，能够有效地吸收并缓冲运动产生的震动。
本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种篮球场用聚氨酯弹性材料，所述聚氨酯弹性材料由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由22-24份的甲苯二异氰酸酯、32-36份的聚醚二元醇和4-6份丙三醇的制成，A组分由13-15份的聚醚三元醇、8-10份的聚醚二元醇、0.5-0.6份的交联剂、11-13份的增塑剂、18-20份的环氧树脂、16-18份的丙烯酸酯和10-12份的增强剂制成，所述增强剂由24-26份的硅溶胶、3-5份的改性氧化铝微粉、5-7份的改性空心玻璃微珠和6-8份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。
所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
上述篮球场用聚氨酯弹性材料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备B组分；
按照重量比，分别称取22-24份的甲苯二异氰酸酯、32-36份的聚醚二元醇和4-6份丙三醇，然后将聚醚二元醇在70-85℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1-2h后，冷却至 40-60℃，再向其中加入称取好的甲苯二异氰酸酯和丙三醇，然后在 70-90℃下反应2.5h，冷却至室温即得到B组分；
2）分别制备A组分中的改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅，备用；
所述改性空心玻璃微珠是将市售的空心玻璃微珠与其重量3-5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1-2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3-4:80:2-3:1-2的比例混合而成；
所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3-5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成；
3）制备增强剂，备用；
分别称取24-26份的硅溶胶、3-5份步骤2）制得的改性氧化铝微粉、5-7份步骤2）制得的改性空心玻璃微珠和6-8份步骤2）制得的改性纳米二氧化硅混合后搅拌均匀，并静置1-2h，即得到增强剂；
4）制备A组分；
按照重量比，分别称取13-15份的聚醚三元醇和8-10份的聚醚二元醇混合后在80-90℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1-2h，然后向其中依次加入0.5-0.6份的交联剂、11-13份的增塑剂、18-20份的环氧树脂、16-18份的丙烯酸酯和10-12份步骤3）制得的增强剂，在75-85℃下搅拌均匀即制得A组分；
5）将A组分与B组分按照重量比2:1的比例混合后即得到产品。
本发明中，环氧树脂可以采用双酚A型与双酚F型按质量比3:1混合制成，与预聚体聚氨酯反应形成聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物，同时提高复合材料的韧性。可将丙烯酸酯单体溶胀到聚氨酯预聚物中，并在体系中聚合，形成分步互穿网络聚合物，研究表明，二者官能团之间的物理相互作用有利于弹性模量的提高，并且随着官能团数量的增大，产物表现出典型的高聚物性能，使复合材料具有环保、耐磨、耐油、耐腐蚀、韧性好，同时还具有保光保色以及户外耐久性好等特点。再者，在体系中加入硅溶胶微粒，可以大大改善材料的力学性能和热学性能，同时还发现硅溶胶微粒的加入对制备过程中的组份混合、产物的拉伸性能的提高以及产品的最终互穿形态均有利。
本发明的聚氨酯弹性材料可以预先铺设在特殊结构的地砖上，从而在需要的时候直接铺设地砖即可：所述特殊结构的地砖由基料、外加剂、填充剂与水混合制成泥浆后成型、烧制而成，其中，按照重量比，基料由20-22份的粉煤灰、16-20份的电石灰、24-28份的石灰石粉和6-8份的河砂混合而成，外加剂由9-10份细度不超过30微米的碳化硅微粉和2-3份细度不超过30微米的蓝晶石粉混合而成，填充剂由3-5份的钢渣粉、2-3份的铝灰和1-2份的赤泥混合后在1650-1700℃的温度下烧结1h后粉磨至细度不超过30微米得到；
以粉煤灰、电石灰、石灰石粉和河砂来作为烧制地砖的基料，不仅解决了粉煤灰、电石灰和石灰石等废弃物的再利用，而且也提高了烧制后地砖的强度（粉煤灰中含有的氧化铝、氧化硅等与氧化钙在地砖烧结时的高温环境中形成陶瓷颗粒增强体结构），通过加入由碳化硅作为外加剂，可以使得烧成的地砖表面含有一些开放型气孔（或称开口气孔），这些气孔能够保证地砖与橡胶弹性体结合的紧密性，而且也不会影响地砖的强度；碳化硅在高温氧化气氛中容易发生氧化反应：SiC+2O2→CO2+SiO2，该反应开始温度较高，1000℃开始明显氧化，颗粒越细，则氧化速度越快，反应产物CO2的逸出容易造成坯体表面形成开口气孔，而反应产物SiO2具有较高活性，与氧化铝反应生成莫来石，从而在地砖内形成莫来石增强体；同时，高温下外加剂中的蓝晶石细粉分解，既可确保生成较多的莫来石相，保证制品的力学强度，蓝晶石从1100℃左右开始分解、生成莫来石和SiO2，1300℃以后显著分解转化，由于该莫来石化反应伴随有16-18%的体积膨胀，因此还可填充由于碳化硅氧化产生的孔隙，使单个孔隙变小，整体孔隙率降低，并且会改变地砖内孔隙的形状和分布；由于地砖中含有大量的微孔，也能够吸收并削弱震动的传递。
所述地砖的外加剂中还可以含有1-2份细度不超过100微米的石英砂粉末；
所述地砖的填充剂中还含有1-2份的橄榄岩粉末；
所述地砖的填充剂在制备过程中，烧结完成后以600-700℃/min的降温速率急速冷却后再进行粉磨。
烧制上述地砖的方法，首先制备填充剂粉末，然后按照上述的比例称取各物料进行混合并加入水制成含水率为18-20%的泥料，该泥料在陈化6-8天后制成地砖坯体，而后经烘干、烧结和自然冷却即得到地砖，最后在地砖的表面铺设橡胶弹性体即得到产品，所述填充剂粉末的制备方法为：按照上述的比例称取钢渣粉、铝灰和赤泥，混合后粉磨至细度不超过300微米的细粉，然后在1650-1700℃的温度下烧结1h后冷却并粉磨至细度不超过30微米即得到填充剂；
所述泥料在陈化6-8天后，向其中加入泥料总重3%的地沟油，再次拌合均匀后再进行挤压成型制成地砖坯体；本发明在泥料陈化后向其中加入地沟油进行拌合，不仅充分利用了废弃的地沟油，而且由于加入地沟油，使得泥料的黏性和塑形得到了增强，这样使得外加剂在高温下分解形成气孔的过程中，大幅度降低由于气孔及蓝晶石粉膨胀所导致的裂纹等缺陷。
所述烘干温度为100-120℃；
所述烧结分为预热段、升温段和焙烧段三部分，其中，预热段是指使炉内温度从常温在2h均匀升高到200℃，并保持该温度1-2h，在此过程中，保持炉内氧气含量不高于4%；
所述升温段是指，使炉内温度从200℃在4h均匀升高到800℃，在此过程中，保持炉内氧气含量不低于45%；
所述焙烧段是指，使炉内温度从800℃在2h均匀升高到1650℃，并保持该温度3h，在此过程中，保持炉内氧气含量不低于45%。
本发明中，在制作上述地砖时，为防止地砖烧结过程中出现裂纹等缺陷，在将各物料混合制成泥料陈化后，可以向其中加入基料总重10%的水泥进行拌合，拌合均匀后再进行烘干、烧结和冷却，从而最终得到地砖。
本发明利用氢氧化钡和碳酸钠混合作为催化剂让纳米级的 SiO2粒子的表面能够受到羟基的作用，从而含有一定数量的含氧官能团，增加了纳米级SiO2粒子的有关表面相容性，在纳米级SiO2粒子作为填充料与其余原料充分混合时，因为SiO2颗粒很小，且比表面积大，细微化的结构使得其余物料与其的接触面积增大，使SiO2粒子可以在物料中均匀分散，从而便于SiO2与其余物质在高温下发生化学键合或者物理结合。此外，均匀分散的纳米级SiO2相当于“锚点”，其能够使高温环境下生成的强化基体与其结合，在受到外力冲击作用下，能够产生 “应力集中”的效应，使得其周围的一些基体“屈服”并吸收较多的变形功，此外也能够产生 “钉扎-攀越”效应，增大裂纹在扩展时所受到的阻力，消耗变形功，从而使其韧性增加；
本发明的聚氨酯弹性材料内含有改性空心玻璃微珠，一方面能够均匀分散在基体中，另一方面是改性过程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羟基，这些基团通过化学反应将空心玻璃微珠与基体连接起来，保证二者具有良好的界面结合力，材料在受到外力时，空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等，从而吸收冲击能量，提高冲击性能，同时还可以引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高基体的压缩强度、弯曲强度、冲击强度；
有益效果：本发明的聚氨酯弹性材料内含有改性空心玻璃微珠，一方面能够均匀分散在基体中，另一方面是改性过程中使空心玻璃微珠表面接枝大量的硅羟基，这些基团通过化学反应将空心玻璃微珠与基体连接起来，保证二者具有良好的界面结合力，材料在受到外力时，空心玻璃微珠粒子在材料中受到应力发生形变、破坏等，从而吸收冲击能量，提高冲击性能，同时还可以引发银纹，终止裂缝扩展，在一定形态结构下引发基体的剪切屈服，从而消耗大量的冲击能量，又能较好地传递所承受的外力，提高基体的压缩强度、弯曲强度、冲击强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述。
实施例1
一种篮球场用聚氨酯弹性材料，所述聚氨酯弹性材料由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由22份的甲苯二异氰酸酯、32份的聚醚二元醇和4份丙三醇的制成，A组分由13份的聚醚三元醇、8份的聚醚二元醇、0.5份的交联剂、11份的增塑剂、18份的环氧树脂、16份的丙烯酸酯和10份的增强剂制成，所述增强剂由24份的硅溶胶、3份的改性氧化铝微粉、5份的改性空心玻璃微珠和6份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量3%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:80:2:1的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
上述篮球场用聚氨酯弹性材料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备B组分；
按照重量比，分别称取22份的甲苯二异氰酸酯、32份的聚醚二元醇和4份丙三醇，然后将聚醚二元醇在70℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1h后，冷却至 40℃，再向其中加入称取好的甲苯二异氰酸酯和丙三醇，然后在 70℃下反应2.5h，冷却至室温即得到B组分；
2）分别制备A组分中的改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅，备用；
所述改性空心玻璃微珠是将市售的空心玻璃微珠与其重量3%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3:80:2:1的比例混合而成；
所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量3%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3:1:30的比例混合而成；
3）制备增强剂，备用；
分别称取24份的硅溶胶、3份步骤2）制得的改性氧化铝微粉、5份步骤2）制得的改性空心玻璃微珠和6份步骤2）制得的改性纳米二氧化硅混合后搅拌均匀，并静置1h，即得到增强剂；
4）制备A组分；
按照重量比，分别称取13份的聚醚三元醇和8份的聚醚二元醇混合后在80℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1h，然后向其中依次加入0.5份的交联剂、11份的增塑剂、18份的环氧树脂、16份的丙烯酸酯和10份步骤3）制得的增强剂，在75℃下搅拌均匀即制得A组分；
5）将A组分与B组分按照重量比2:1的比例混合后即得到产品。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；环氧树脂可以采用双酚A型与双酚F型按质量比3:1混合制成。
实施例2
一种篮球场用聚氨酯弹性材料，由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由24份的甲苯二异氰酸酯、36份的聚醚二元醇和6份丙三醇的制成，A组分由15份的聚醚三元醇、10份的聚醚二元醇、0.6份的交联剂、13份的增塑剂、20份的环氧树脂、18份的丙烯酸酯和12份的增强剂制成，所述增强剂由26份的硅溶胶、5份的改性氧化铝微粉、7份的改性空心玻璃微珠和8份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:2的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
上述篮球场用聚氨酯弹性材料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备B组分；
按照重量比，分别称取24份的甲苯二异氰酸酯、36份的聚醚二元醇和6份丙三醇，然后将聚醚二元醇在85℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 2h后，冷却至 60℃，再向其中加入称取好的甲苯二异氰酸酯和丙三醇，然后在 90℃下反应2.5h，冷却至室温即得到B组分；
2）分别制备A组分中的改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅，备用；
所述改性空心玻璃微珠是将市售的空心玻璃微珠与其重量5%的表面改性剂Ⅰ混合后静置2h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比4:80:3:2的比例混合而成；
所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量5%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比4:2:30的比例混合而成；
3）制备增强剂，备用；
分别称取26份的硅溶胶、5份步骤2）制得的改性氧化铝微粉、7份步骤2）制得的改性空心玻璃微珠和8份步骤2）制得的改性纳米二氧化硅混合后搅拌均匀，并静置2h，即得到增强剂；
4）制备A组分；
按照重量比，分别称取15份的聚醚三元醇和10份的聚醚二元醇混合后在90℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 2h，然后向其中依次加入0.6份的交联剂、13份的增塑剂、20份的环氧树脂、18份的丙烯酸酯和12份步骤3）制得的增强剂，在85℃下搅拌均匀即制得A组分；
5）将A组分与B组分按照重量比2:1的比例混合后即得到产品。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；环氧树脂可以采用双酚A型与双酚F型按质量比3:1混合制成。
实施例3
一种篮球场用聚氨酯弹性材料，由A组分和B组分按重量比2:1的比例混合而成，其中，按照重量比，B组分由23份的甲苯二异氰酸酯、34份的聚醚二元醇和5份丙三醇的制成，A组分由14份的聚醚三元醇、9份的聚醚二元醇、0.55份的交联剂、12份的增塑剂、19份的环氧树脂、17份的丙烯酸酯和11份的增强剂制成，所述增强剂由25份的硅溶胶、4份的改性氧化铝微粉、6份的改性空心玻璃微珠和7份的改性纳米二氧化硅混合而成，所述改性空心玻璃微珠指将市售的空心玻璃微珠与其重量4%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1.5h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成；所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量4%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
上述篮球场用聚氨酯弹性材料的制备方法，包括以下步骤：
1）制备B组分；
按照重量比，分别称取23份的甲苯二异氰酸酯、34份的聚醚二元醇和5份丙三醇，然后将聚醚二元醇在77℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1.5h后，冷却至 50℃，再向其中加入称取好的甲苯二异氰酸酯和丙三醇，然后在 80℃下反应2.5h，冷却至室温即得到B组分；
2）分别制备A组分中的改性氧化铝微粉、改性空心玻璃微珠和改性纳米二氧化硅，备用；
所述改性空心玻璃微珠是将市售的空心玻璃微珠与其重量4%的表面改性剂Ⅰ混合后静置1.5h后过滤晾干得到，所用表面改性剂Ⅰ由KH550、乙醇、丙酮和氢氧化钡按照重量比3.5:80:2.5:1.5的比例混合而成；
所述改性纳米二氧化硅和改性氧化铝微粉分别是将市售的纳米二氧化硅和氧化铝微粉与其重量4%的表面改性剂Ⅱ混合得到，该表面改性剂Ⅱ由氢氧化钡、碳酸钠和KH550按照重量比3.5:1.5:30的比例混合而成；
3）制备增强剂，备用；
分别称取25份的硅溶胶、4份步骤2）制得的改性氧化铝微粉、6份步骤2）制得的改性空心玻璃微珠和7份步骤2）制得的改性纳米二氧化硅混合后搅拌均匀，并静置1.5h，即得到增强剂；
4）制备A组分；
按照重量比，分别称取14份的聚醚三元醇和9份的聚醚二元醇混合后在85℃下搅拌并进行抽真空脱水脱气处理 1.5h，然后向其中依次加入0.55份的交联剂、12份的增塑剂、19份的环氧树脂、17份的丙烯酸酯和11份步骤3）制得的增强剂，在77℃下搅拌均匀即制得A组分；
5）将A组分与B组分按照重量比2:1的比例混合后即得到产品。
以上为本实施例的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：
如，所述交联剂为三羟基甲烷，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；环氧树脂可以采用双酚A型与双酚F型按质量比3:1混合制成。