本发明属于废物利用及塑胶跑道的技术领域，提供了一种含废旧轮胎胶粉的低成本塑胶跑道及制备方法。
背景技术：
随着经济的持续快速发展，人民生活水平不断提高，用塑胶改建体育运动场地面层日益普遍。许多城市将原来学校黄土裸露的运动场地用塑胶跑道覆盖起来，一方面有助于扬尘整治，另外也可以改善运动条件。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，有效地提高运动成绩，降低摔伤率，已被广泛用于运动赛场或操场等。
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，主要由聚氨酯预聚体、混合聚醚、橡胶颗粒、epdm橡胶粒或pu颗粒、颜料、助剂、填料等组成。其中，汽车行业的蓬勃发展导致废旧轮胎橡胶的处理已成为世界性难题，废旧轮胎被人们称为“黑色污染”，如何把这些废旧轮胎回收好、利用好、变废为宝、化害为利，这是我们面临的一个非常严峻的问题，将其用于塑胶跑道便是极为理想的回收利用方式。
传统的塑胶跑道因原料和制备工艺不理想，导致制备成本较高，这也是制约塑胶跑道发展应用的重要因素。因此，有效改善废旧轮胎的回收加工工艺成为非常重要的一项内容。利用废旧轮胎生产出来三种成品：胶块、胶粒、胶粉，现有的塑胶跑道主要采用胶粒及胶粉的质量层次不齐，回收成本较高。因此，研究和应用更加合理回收废旧轮胎橡胶制备塑胶跑道的技术备受关注。
中国发明专利申请号201510908326.9公开了一种热溶解聚废旧轮胎为胶粉的方法，该发明通过选择能高效解聚废旧轮胎结构的离子液体和供氢溶剂，将废旧轮胎与离子液体和供氢溶剂加入反应釜中，在温和条件下进行热溶解聚；然后将所得的反应产物用四氢呋喃洗出，通过过滤可得四氢呋喃可溶物、四氢呋喃、离子液体与四氢萘的混合液和残渣，混合液可通过旋蒸可回收溶剂得到混合物；最后往混合物中加入水沉淀并过滤可得胶粉和离子液体与四氢萘的混合溶液，离子液体与四氢萘的混合溶液可重复使用。该发明存在的缺陷是废旧轮胎回收利用的工艺过程较为繁杂，经济效益较差。
中国发明专利申请号201611049671.2公开了一种塑胶跑道及其制备方法，按照重量份，包括30~50份的a组分和50~70份的b组分，a组分由下述成分组成：甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇；b组分由下述成分组成：交联剂、填充剂、颜料、增稠剂、抗氧剂。但该发明的缺陷是塑胶跑道的制备成本较高，并且未能实现回收利用废旧聚合物材料的效果。
综上所述，现有技术中废旧轮胎造成环境污染和资源浪费，回收利用的经济效益差，而塑胶跑道存在制备成本较高的缺陷，因此开发一种低成本的废旧轮胎橡胶回收制备的塑胶跑道，有着重要的意义。
技术实现要素：
可见，现有技术的废旧轮胎造成环境污染和资源浪费，回收利用的经济效益差，而塑胶跑道存在制备成本较高的缺点。针对这种情况，本发明提出一种含废旧轮胎胶粉的低成本塑胶跑道及制备方法，可在有效降低废旧轮胎回收成本和塑胶跑道制备成本的同时，确保了所得塑胶跑道优异的缓冲性、耐磨性及耐久性。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种含废旧轮胎胶粉的低成本塑胶跑道的制备方法，所述塑胶跑道制备的具体步骤如下：
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通3~4次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通2~3次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼2~5min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼15~20min，薄通8~10次，下片；
（3）将混炼胶片停放2~5天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料。
优选的，步骤（1）所述浸泡溶胀的时间为2~4h。
优选的，步骤（1）所述高压电场的电场强度为400~800v/m。
优选的，步骤（1）所述废旧胶粉的粒径为80~120目。
优选的，步骤（2）所述偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述防老剂为n,n'-二(β-萘基)对苯二胺、2-巯基苯并咪唑中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述颜料为氧化铁红、钛钴绿中的一种。
优选的，步骤（2）所述发泡剂为偶氮二甲酸钡、对甲苯磺酰肼、4,4'-氧代双苯磺酰肼、n,n'-二亚硝基五亚甲基四胺中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述促进剂为n-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、二正丁基二硫代氨基甲酸锌、n-乙基-n-苯基二硫代氨基甲酸锌中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，三元乙丙橡胶10~15重量份、天然橡胶10~15重量份、废旧胶粉20.6~47.2重量份、白炭黑12~15重量份、偶联剂1~2重量份、防老剂0.4~0.8重量份、颜料3~5重量份、发泡剂0.5~1重量份、氧化锌2~3重量份、硬脂酸0.5~1重量份、促进剂1~3重量份、碳酸钙8~10重量份、石蜡油4~8重量份、硫磺0.4~0.6重量份。
优选的，步骤（2）所述混炼的温度为130~150℃，时间为10~20min。
优选的，步骤（3）所述硫化发泡的温度为150~160℃，压力为12~18mpa，鼓式硫化机的电机转速为180~220r/min，硫化时间为14~18min。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的含废旧轮胎胶粉的低成本塑胶跑道。所述低成本塑胶跑道是先在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，然后以液氮冷却，并施加高压电场使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，制得的废旧胶粉与三元乙丙橡胶、天然橡胶及其他助剂填料混合、硫化、发泡而制得。
本发明提供了一种含废旧轮胎胶粉的低成本塑胶跑道及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的低成本塑胶跑道，将三元乙丙橡胶和天然橡胶联用，既克服了三元乙丙橡胶弹性和强度较低的缺陷，又克服了天然橡胶耐老化性和耐候性差的缺陷，制得的塑胶跑道具有良好的缓冲性、耐磨性，并能克服环境的不良影响，使用寿命长。
2.本发明的制备方法，以废旧轮胎制备的胶粉作为主要原料，变废为宝，具有良好的生态效益和经济效益。
3.本发明的制备方法，先在常温下对废旧轮胎进行破碎，再在高压电场下采用液氮对胶块进行冷却及粉碎，减少了液氮用量，有利于降低轮胎的回收成本。
4.本发明的制备方法，明显降低了塑胶跑道的制备成本。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为3h；高压电场的电场强度为500v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通3次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通2次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼3min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼17min，薄通9次，下片；偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯；防老剂为n,n'-二(β-萘基)对苯二胺；颜料为氧化铁红；发泡剂为偶氮二甲酸钡；促进剂为n-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶13重量份、天然橡胶13重量份、废旧胶粉35.2重量份、白炭黑13重量份、偶联剂1重量份、防老剂0.5重量份、颜料4重量份、发泡剂0.7重量份、氧化锌2.4重量份、硬脂酸0.7重量份、促进剂2重量份、碳酸钙9重量份、石蜡油5重量份、硫磺0.5重量份；
（3）将混炼胶片停放3天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为138℃，时间为16min；硫化发泡的温度为156℃，压力为14mpa，鼓式硫化机的电机转速为190r/min，硫化时间为17min。
实施例2
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为2.5h；高压电场的电场强度为500v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通4次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通3次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼3min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼16min，薄通10次，下片；偶联剂为异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯；防老剂为2-巯基苯并咪唑；颜料为钛钴绿；发泡剂为对甲苯磺酰肼；促进剂为二硫化四甲基秋兰姆；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶11重量份、天然橡胶11重量份、废旧胶粉41重量份、白炭黑13重量份、偶联剂1.2重量份、防老剂0.5重量份、颜料3.5重量份、发泡剂0.6重量份、氧化锌2.2重量份、硬脂酸0.6重量份、促进剂1.5重量份、碳酸钙8.5重量份、石蜡油5重量份、硫磺0.4重量份；
（3）将混炼胶片停放3天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为135℃，时间为18min；硫化发泡的温度为152℃，压力为17mpa，鼓式硫化机的电机转速为190r/min，硫化时间为17min。
实施例3
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为3.5h；高压电场的电场强度为750v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通3次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通3次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼4min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼19min，薄通8次，下片；偶联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯；防老剂为n,n'-二(β-萘基)对苯二胺；颜料为氧化铁红；发泡剂为4,4'-氧代双苯磺酰肼；促进剂为二正丁基二硫代氨基甲酸锌；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶14重量份、天然橡胶14量份、废旧胶粉26.6重量份、白炭黑14重量份、偶联剂2重量份、防老剂0.7重量份、颜料4.5重量份、发泡剂0.9重量份、氧化锌2.7重量份、硬脂酸0.8重量份、促进剂2.5重量份、碳酸钙9.7重量份、石蜡油7重量份、硫磺0.6重量份；
（3）将混炼胶片停放4天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为145℃，时间为12min；硫化发泡的温度为158℃，压力为17mpa，鼓式硫化机的电机转速为210r/min，硫化时间为15min。
实施例4
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为2h；高压电场的电场强度为400v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通3次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通3次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼2min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼15min，薄通10次，下片；偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯；防老剂为2-巯基苯并咪唑；颜料为钛钴绿；发泡剂为n,n'-二亚硝基五亚甲基四胺；促进剂为n-乙基-n-苯基二硫代氨基甲酸锌；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶10重量份、天然橡胶10重量份、废旧胶粉47.2重量份、白炭黑12重量份、偶联剂1重量份、防老剂0.4重量份、颜料3重量份、发泡剂0.5重量份、氧化锌2重量份、硬脂酸0.5重量份、促进剂1重量份、碳酸钙8重量份、石蜡油4重量份、硫磺0.4重量份；
（3）将混炼胶片停放2天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为130℃，时间为20min；硫化发泡的温度为150℃，压力为12mpa，鼓式硫化机的电机转速为180r/min，硫化时间为18min。
实施例5
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为4h；高压电场的电场强度为800v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通4次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通3次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼5min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼20min，薄通8次，下片；偶联剂为异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯；防老剂为n,n'-二(β-萘基)对苯二胺；颜料为氧化铁红；发泡剂为偶氮二甲酸钡；促进剂为n-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶15重量份、天然橡胶15重量份、废旧胶粉20.6重量份、白炭黑15重量份、偶联剂2重量份、防老剂0.8重量份、颜料5重量份、发泡剂1重量份、氧化锌3重量份、硬脂酸1重量份、促进剂3重量份、碳酸钙10重量份、石蜡油8重量份、硫磺0.6重量份；
（3）将混炼胶片停放5天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为150℃，时间为10min；硫化发泡的温度为160℃，压力为18mpa，鼓式硫化机的电机转速为220r/min，硫化时间为14min。
实施例6
（1）在常温下将废旧轮胎破碎为胶块，置于地沟油中浸泡溶胀，然后置于电动液压粉碎装置内，通入液氮对胶块进行冷却，并施加高压电场，使液氮形成冲击波将胶块粉碎为胶粉，再进行分离，制得废旧胶粉；浸泡溶胀的时间为3h；高压电场的电场强度为600v/m；
（2）将三元乙丙橡胶、天然橡胶混合薄通4次，加入白炭黑、偶联剂及步骤（1）制得的废旧胶粉，薄通2次，再依次加入防老剂、颜料、发泡剂、氧化锌、硬脂酸，混炼4min，再加入促进剂、碳酸钙、石蜡油、硫磺，混炼18min，薄通9次，下片；偶联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯；防老剂为2-巯基苯并咪唑；颜料为钛钴绿；发泡剂为对甲苯磺酰肼；促进剂为n-乙基-n-苯基二硫代氨基甲酸锌；各原料的重量份为，三元乙丙橡胶12重量份、天然橡胶13重量份、废旧胶粉33.8重量份、白炭黑14重量份、偶联剂1重量份、防老剂0.6重量份、颜料4重量份、发泡剂0.8重量份、氧化锌2.5重量份、硬脂酸0.8重量份、促进剂2重量份、碳酸钙9重量份、石蜡油6重量份、硫磺0.5重量份；
（3）将混炼胶片停放4天，在鼓式硫化机中进行硫化及发泡，出机后检验卷取，制得可直接施工的塑胶跑道材料；混炼的温度为140℃，时间为15min；硫化发泡的温度为155℃，压力为15mpa，鼓式硫化机的电机转速为200r/min，硫化时间为16min。
性能测试：
（1）回弹性：参照gb/t1681-2009标准进行回弹性测试，将本发明的塑胶跑道制成标准试样，采用回弹性试验机进行测试，测得回弹性；
（2）耐磨试验磨耗量：按照iso4649标准，先对本发明制得的塑胶跑道进行裁样，然后采用gt-7012-ddin磨耗测试仪进行耐磨试验；滚筒直径为150mm，转速为40r/min，摩擦距离为40m；测试样品的直径为16mm，厚度为6mm，试验的荷载为10n，测试并计算磨耗量：a=（△m×200mg）/（q×s），其中，a为磨耗量，△m为样品摩擦前后的质量差，q为标准磨耗值，s为样品的密度。
所得数据如表1所示。
表1：