本发明涉及一种塑胶跑道，更具体的说，它涉及一种全塑型自结水波纹跑道及其制备方法。
背景技术：
标准塑胶跑道根据施工结构和用料可分为预制型塑胶跑道、混合型塑胶跑道和全塑型塑胶跑道。
预制型塑胶跑道通常包括耐磨柔韧面层、压力缓冲底层，以及在二者之间的粘结层。预制型塑胶跑道通常使用预制橡胶铺设，由于橡胶本身有异味，并且表面平整度不好保证，维修保养要求较高，不容易翻新。
混合型塑胶塑胶底层采用双组分聚氨酯胶与黑色橡胶颗粒组成，面层采用聚氨酯塑胶和胶粒粘结而成。在实际施工过程中，黑色橡胶颗粒的配比和分散均匀程度不容易掌握，通常会造成弹力不均匀。混合型塑胶跑道施工方法可参考申请公布号为cn101792997a的中国专利。
全塑型塑胶跑道由纯聚氨酯人工合成，表面为颗粒状结构，面层具有良好的弹性和抗耐磨性能，广受大众青睐。申请公布号为cn103627310a、cn103666233a、cn104194606a的中国专利均公开了利用聚氨酯双组份制备全塑型塑胶跑道的面层或者底层的方法，为了保证全塑型塑胶跑道具有较好的防滑耐磨性能，通常需要在面层上喷洒黑色颗粒，使用时间较久之后，黑色颗粒容易掉落，影响使用。
为了改善这一性能，申请公布号为cn105040551a、cn106223160a、cn104831600a的中国专利公开了自结纹塑胶跑道，其在面层之上喷涂自结纹面漆，塑胶跑道的表面即可形成波纹状的摩擦面，增加塑胶跑道的耐磨性能。但这些方案中，在基底层上均需要混合黑胶粒，该配比难以掌握，影响塑胶跑道的平整度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种全塑型自结水波纹跑道，其具有不掉颗粒、寿命长、抗冲击的优点。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种全塑型自结水波纹跑道，其特征在于：包括自下而上依次排布的底层基础层、底涂层、柔性弹力层和水波纹面层；
柔性弹力层由包括组分a、组分b和催化剂的组分混合铺摊流平制得，其中组分a和组分b的质量比为：1：(5.3-7.2)，催化剂的质量为组分a和组分b总重量的0.3-0.5wt％；水波纹面层由包括组分c和组分d的组分喷涂混合制得，其中组分c和组分d的质量比为1：(1.8-2.3)；
组分a包括以下以重量份数表示的组分：聚醚多元醇580-650份；mdi异氰酸酯430-460份；棕榈油280-350份；
组分b包括以下以重量份数表示的组分：聚醚多元醇550-620份；抗氧剂12-18份；颜料46-53份；无机填料1350-1470份；紫外吸收剂12-19份；棕榈油570-680份；
组分c包括以下以重量份数表示的组分：mdi异氰酸酯180-210份；聚醚多元醇390-400份；
组分d包括以下以重量份数表示的组分：聚醚多元醇192-214份；抗氧剂11-17份；颜料195-207份；填料794-820份；紫外线吸收剂13-17份；阻流剂45-53份；防沉剂17-25份；蜡粉8-13份；触变剂45-52份。
采用以上技术方案，本发明制得的全塑型自结水波纹跑道包括底层基础层、底涂层、柔性弹力层和水波纹面层，其中底层基础层可以是混凝土基础也可以是沥青基础，在底层基础层上设置底涂层，一方面可以对底层基础层的表面进行找平，另一方面便于在其上方涂覆柔性弹力层和水波纹面层。柔性弹力层具有一定的弹性提供缓冲，水波纹面层表面形成自结纹摩擦表面，具有防滑、耐磨的优点。
柔性弹力层中组分a和组分b中均添加有棕榈油，棕榈油很好的抗氧化作用，稳定性比较高，其加入到柔性弹力层中可以减少其他抗氧化剂的加入。同时，组分a和组分b混合交联固化过程中，组分a中加入棕榈油提高聚醚多元醇的粘度，在该配比下制得的组分a流动性适宜，便于与组分b混合，并且促进柔性弹力层流平，棕榈油还起到调节柔性弹力层的弹性。组分b中加入大量的无机填料调节柔性弹力层的刚性，无机填料与棕榈油配合使柔性弹力层的强度和硬度适宜。
水波纹面层与柔性弹力层的组分类似，二者之间具有较好的粘结性能。水波纹面层中未加入棕榈油，通过加入填料调整水波纹面层的强度，提高水波纹面层的耐磨性能。组分d中加入蜡粉具有抗氧化作用，其在水波纹面层中形成微小颗粒，起到一定的润滑作用，促进组分c和组分d的混合。防沉剂和蜡粉配合，提高组分c和组分d的混合均匀性，组分d中加入触变剂和阻流剂，减小水波纹面层的凝固时间。组分c和组分d混合形成自结纹表面后，即可定型，不需要另外加黑颗粒提高水波纹面层的摩擦性能。此外自结纹形成的摩擦表面比较牢固，不会掉颗粒。
进一步地，组分a中的聚醚多元醇为二官能度聚醚多元醇。
采用以上技术方案，组分a中二官能度聚醚多元醇的羟值为54-58mgkoh/g，使用二官能度聚醚多元醇与mdi异氰酸酯和棕榈油混合，其流动性较好，提高柔性弹力层的弹性。
进一步地，柔性弹力层中的催化剂为有机锌催化剂、有机铋催化剂或者有机铋催化剂与有机锌催化剂的质量比为1：(2-4)。
采用以上技术方案，有机锌催化剂、有机铋催化剂安全环保,具有很好的耐水解稳定性,促进mdi异氰酸酯和聚醚多元醇的混合。有机锌催化剂和有机铋催化剂具有协同效果，有机铋催化剂促进mdi异氰酸酯和聚醚多元醇的固化速率，高选择性的生产聚氨酯；有机锌催化剂具有较好的交联效果，加速反应后促进交联。
进一步地，组分b和组分d中的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂b900或者抗氧剂1098中的一种或几种。
采用以上技术方案，组分b和组分d中加入抗氧剂，提高柔性弹力层和水波纹面层的抗氧化性能，以免全塑型自结水波纹跑道在长时间受到光照或者空气中氧化组分的影响发生色变或者影响全塑型自结水波纹跑道的弹性和强度。
进一步地，组分b和组分d中的颜料为氧化铁红、酞青绿或者永固黄。
采用以上技术方案，柔性弹力层和水波纹面层中加入颜料，柔性弹力层和水波纹面层显示较丰富的色彩。
进一步地，组分b中的无机填料为滑石粉、高岭土、碳酸钙中的一种或几种。
采用以上技术方案，在柔性弹力层中加入无机填料，一方面无机填料起到连接柔性弹力层中大分子的作用，提高柔性弹力层的弹性。另一方面，填料均匀分散在柔性弹力层中，可以改善柔性弹力层的分散性能，减少应力集中，柔性弹力层具有较好的拉伸强度和抗裂强度。
进一步地，组分d中的填料包括滑石粉788-807份，有机膨润土6-13份。
采用以上技术方案，水波纹面层中的填料采用滑石粉和有机膨润土混合，滑石粉具有增稠的作用，同时还具有连接水波纹面层中大分子的作用，增加水波纹面层的刚度，提高其耐磨性能。有机膨润土具有一定的润滑作用，有机膨润土与滑石粉混合，进一步提高填料的分散性能和有序性，水波纹面层具有较好的耐摩擦性能。
进一步地，组分d中滑石粉的目数为300目、400目或者600目。
采用以上技术方案，滑石粉呈片状的结构，选择300目、400目或者600目的滑石粉，其既能够起到较好的分散作用，又不会由于尺寸效应发生团聚。
本发明的另一目的在于提供一种以上全塑型自结水波纹跑道的制备方法，通过调整工艺配比，制得具有良好抗冲击性能的全塑型自结水波纹跑道。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现的，一种全塑型自结水波纹跑道的制备方法，包括以下步骤：
(1)底层基础层上方均匀涂覆一层底涂层；
(2)组分b倒入组分a中在10-35℃充分搅拌3-5min，加入催化剂搅拌2-3min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；
(3)组分c和组分d混合，搅拌均匀后，喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层。
采用以上技术方案，制备全塑型自结水波纹跑道时，预先对底层基础层做找平处理，并在其上方涂覆底涂层，增加底层基础层的粘附性能。在底层基础层上铺摊柔性弹力层，柔性弹力层可以现配现用，组分b倒入组分a中，二者在室温下即可混合均匀。再在组分a和组分b所形成的混合物中加入催化剂，促进组分a和组分b交联固化，控制搅拌时间，控制组分a和组分b的交联度，柔性弹力层的内部保留部分空隙，进而使其具有一定的弹性。柔性弹力层流平固化之后，在其上方铺摊水波纹面层，水波纹面层中的组分c和组分d混合均匀之后，直接喷涂固化在柔性弹力层表面，水波纹面层上自然结纹形成凹凸不平的表面，提高水波纹面层的耐磨性能。
进一步地，水波纹面层的厚度至少为3mm。
采用以上技术方案，在柔性弹力层表面喷涂水波纹面层，并且控制水波纹面层的厚度至少为3mm。若水波纹面层太薄，不利于喷涂，并且其耐磨性能大幅度下降。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制得的全塑型自结水波纹跑道具有优异的弹性，整个全塑型自结水波纹跑道采用纯胶铺设，回弹性和压缩性能较好。柔性弹力层中调节组分a和组分b的配比，组分a和组分b中均加入不同量的棕榈油，调节柔性弹力层的弹性。组分b中加入较大量的无机填料，调节柔性弹力层的流动性。本发明中柔性弹力层不需加入黑颗粒，即可调节柔性弹力层的弹性和柔软度。
2、本发明制得的全塑型自结水波纹跑道具有较佳的耐磨性能，在柔性弹力层表面摊铺水波纹面层，水波纹面层具有自结纹的特点，组分c和组分d混合之后，即可形成耐磨表层。水波纹面层和柔性弹力层的组分基本相似，但其组分中不添加棕榈油，通过组分d中滑石粉和有机膨润土的配合，提高水波纹面层的耐磨和抗撕裂性能。水波纹面层中也无需加入黑颗粒调节该层的强度，使用时间较久之后，也不会出现掉黑颗粒的情况。
3、全塑型自结水波纹跑道中的每一层之间的粘合作用较强，柔性弹力层和水波纹面层中加入抗氧剂、紫外吸收剂，以及柔性弹力层中加入棕榈油，使得全塑型自结水波纹跑道耐候性较佳，延缓老化。
4、本发明制得的全塑型自结水波纹跑道具有较佳的柔性，自结纹塑胶跑道由多层结构组合构成。柔性弹力层和水波纹面层中的组分混合之后均可以形成聚氨酯混合层，在制备过程中再加入填料调节，滑石粉中的层状结构与聚醚多元醇和mdi异氰酸酯混合，滑石粉起到连接大分子的作用，提高全塑型自结水波纹跑道的柔性，解决了传统跑道弹而不柔的问题。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
各实施例中所涉及的组分均为市售，具体如表1所示。
表1各实施例中所涉及的原料规格以及厂家
实施例
实施例一：一种全塑型自结水波纹跑道，由以下步骤制得：
(1)底层基础层清理干净并找平之后，在其上方均匀涂覆一层底涂层；本实施例中底层基础层为混凝土基础，底涂层为混凝土专用封底胶封底。
(2)取1000kg组分a和7000kg组分b，组分b倒入组分a中在26℃充分搅拌3min，加入32kg催化剂搅拌2min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；其中组分a包括聚醚多元醇-1000d470kg、聚醚多元醇-200d130kg、mdi异氰酸酯450kg、棕榈油300kg；组分b包括聚醚多元醇-2000d200kg、聚醚多元醇-1000d400kg、抗氧剂101014kg、氧化铁红50kg、400目的滑石粉1400kg、紫外吸收剂15kg、棕榈油600kg；催化剂为有机锌催化剂：有机铋催化剂的质量比为1:2。
(3)取1000kg组分c和2000kg组分d，组分c和组分d搅拌均匀后，均匀喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层，水波纹面层的厚度为3mm；组分c包括mdi异氰酸酯200kg、聚醚多元醇-304200kg、聚醚多元醇330n200kg；组分d包括聚醚多元醇-2000d200kg、抗氧剂16814kg、氧化铁红200kg、400目的滑石粉800kg、有机膨润土10kg、紫外线吸收剂15kg、阻流剂50kg、防沉剂20kg、蜡粉10kg和触变剂50kg。
(4)水波纹面层固化之后，按照国家标准在水波纹面层上采用聚氨酯划线漆划跑道线。
实施例二：一种全塑型自结水波纹跑道，由以下步骤制得：
(1)底层基础层清理干净并找平之后，在其上方均匀涂覆一层底涂层；本实施例中底层基础层为混凝土基础，底涂层为混凝土专用封底胶封底。
(2)取1000kg组分a和5300kg组分b，组分b倒入组分a中在10℃下充分搅拌5min，加入18.9kg催化剂搅拌3min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；其中组分a包括聚醚多元醇-1000d460kg、聚醚多元醇-200d120kg、mdi异氰酸酯430kg、棕榈油280kg；组分b包括聚醚多元醇-2000d160kg、聚醚多元醇-1000d390kg、抗氧剂16812kg、氧化铁红46kg、400目的滑石粉1350kg、紫外吸收剂12kg、棕榈油570kg；催化剂为有机锌催化剂。
(3)取1000kg组分c和1800kg组分d，组分c和组分d搅拌均匀后，均匀喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层，水波纹面层的厚度为4mm；组分c包括mdi异氰酸酯180kg、聚醚多元醇-304190kg、聚醚多元醇330n200kg；组分d包括聚醚多元醇-2000d192kg、抗氧剂109811kg、氧化铁红195kg、400目的滑石粉788kg、有机膨润土6kg、紫外线吸收剂13kg、阻流剂45kg、防沉剂17kg、蜡粉8kg和触变剂45kg。
(4)水波纹面层固化之后，按照国家标准在水波纹面层上采用聚氨酯划线漆划跑道线。
实施例三：一种全塑型自结水波纹跑道，由以下步骤制得：
(1)底层基础层清理干净并找平之后，在其上方均匀涂覆一层底涂层；本实施例中底层基础层为混凝土基础，底涂层为混凝土专用封底胶封底。
(2)取1000kg组分a和7200kg组分b，组分b倒入组分a中在35℃下充分搅拌5min，加入41kg催化剂之后搅拌3min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；其中组分a包括聚醚多元醇-1000d500kg、聚醚多元醇-200d150kg、mdi异氰酸酯460kg、棕榈油350kg；组分b包括聚醚多元醇-2000d200kg、聚醚多元醇-1000d420kg、抗氧剂b90018kg、氧化铁红53kg、400目的滑石粉1470kg、紫外吸收剂19kg、棕榈油680kg；催化剂为有机铋催化剂。
(3)取1000kg组分c和2300kg组分d，组分c和组分d搅拌均匀后，均匀喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层，水波纹面层的厚度为6mm；组分c包括mdi异氰酸酯210kg、聚醚多元醇-304200kg、聚醚多元醇330n200kg；组分d包括聚醚多元醇-2000d214kg、抗氧剂109817kg、氧化铁红207kg、400目的滑石粉810kg、有机膨润土10kg、紫外线吸收剂17kg、阻流剂53kg、防沉剂25kg、蜡粉13kg和触变剂52kg。
(4)水波纹面层固化之后，按照国家标准在水波纹面层上采用聚氨酯划线漆划跑道线。
实施例四：一种全塑型自结水波纹跑道，由以下步骤制得：
(1)底层基础层清理干净并找平之后，在其上方均匀涂覆一层底涂层；本实施例中底层基础层为混凝土基础，底涂层为混凝土专用封底胶封底。
(2)取1000kg组分a和7100kg组分b，组分b倒入组分a中在30℃下充分搅拌4min，加入32.4kg催化剂搅拌3min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；其中组分a包括聚醚多元醇-1000d500kg、聚醚多元醇-200d130kg、mdi异氰酸酯455kg、棕榈油330kg；组分b包括聚醚多元醇-2000d180kg、聚醚多元醇-1000d400kg、抗氧剂16812kg、抗氧剂10102kg、氧化铁红52kg、400目的滑石粉1450kg、紫外吸收剂16kg、棕榈油650kg；催化剂为有机锌催化剂与有机铋催化剂的质量比为1:4。
(3)取1000kg组分c和2200kg组分d，组分c和组分d搅拌均匀后，均匀喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层，水波纹面层的厚度为3mm；组分c包括mdi异氰酸酯190kg、聚醚多元醇-304395kg；组分d包括聚醚多元醇-2000d210kg、抗氧剂109811kg、抗氧剂1684kg、氧化铁红205kg、400目的滑石粉800kg、有机膨润土10kg、紫外线吸收剂16kg、阻流剂48kg、防沉剂23kg、蜡粉12kg和触变剂48kg。
(4)水波纹面层固化之后，按照国家标准在水波纹面层上采用聚氨酯划线漆划跑道线。
实施例五：一种全塑型自结水波纹跑道，由以下步骤制得：
(1)底层基础层清理干净并找平之后，在其上方均匀涂覆一层底涂层；本实施例中底层基础层为混凝土基础，底涂层为混凝土专用封底胶封底。
(2)取1000kg组分a和6800kg组分b，组分b倒入组分a中在23℃下充分搅拌3min，加入31.2kg催化剂搅拌2min至组分a、组分b和催化剂搅拌均匀形成底胶混合物，底胶混合物铺摊在底涂层上流平形成柔性弹力层；其中组分a包括聚醚多元醇-1000d500kg、聚醚多元醇-200d130kg、mdi异氰酸酯440kg、棕榈油320kg；组分b包括聚醚多元醇-2000d160kg、聚醚多元醇-1000d400kg、抗氧剂16814kg、氧化铁红48kg、400目的滑石粉1380kg、紫外吸收剂14kg、棕榈油610kg；催化剂为有机锌催化剂与有机铋催化剂的质量比为1:3。
(3)取1000kg组分c和2100kg组分d，组分c和组分d搅拌均匀后，均匀喷涂在固化的柔性弹力层上形成水波纹面层，水波纹面层的厚度为4mm；组分c包括mdi异氰酸酯195kg、聚醚多元醇-304200kg、聚醚多元醇330n205kg；组分d包括聚醚多元醇-2000d195kg、抗氧剂109814kg、氧化铁红198kg、400目的滑石粉790kg、有机膨润土8kg、紫外线吸收剂16kg、阻流剂48kg、防沉剂21kg、蜡粉12kg和触变剂50kg。
(4)水波纹面层固化之后，按照国家标准在水波纹面层上采用聚氨酯划线漆划跑道线。
测试例
对实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道进行有害物质的检测，依据sjg29-2016《合成材料运动场地面层质量控制标准》、zdsjs0357-2016《聚合物材料中短链氯化石蜡的测定》、zdsjs0247-2016《橡胶制品中moca的测定高效液相色谱法》对全塑型自结水波纹跑道进行测试，具体测试结果如表2所示。
表2实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道中有害物质的测试结果
由以上数据可知，由本实施例一至五制得的全塑型自结水波纹跑道中的苯、甲苯、二甲苯、可溶性金属以及其他有害物质均未检出，符合标准。
由于水波纹面层位于全塑型自结水波纹跑道的最上层，与人体直接接触，依据t/310101002-c003-2016《学校运动场地塑胶面层有害物质限量》对水波纹面层中的有害物质以及有害物质释放速率进行检测，具体结果如表3所示。
表3水波纹面层中有害物质的检测结果
根据以上结果可知，水波纹面层中有害物质的挥发速度均符合标准，长时间使用不会对人体造成伤害。水波纹面层中的有害物质均符合标准，无毒无味、安全环保。常规的塑胶跑道中均会添加黑胶粒，黑胶粒的味道较大，人体闻时间较久之后会产生不适感。
对实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道进行力学性能的测试，依据gb/t22517.6-2011《体育场地使用要求及检测方法第6部分：田径场地》、gb/t14833-2011《合成材料跑道面层》测试，具体结果如表4所示。
表4实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道的力学性能测试结果
由以上数据可知，实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道的拉伸强度、拉断伸长率、冲击吸收性能和垂直变形均符合标准，其中拉断伸长率的数值超出标准的二倍，全塑型自结水波纹跑道具有很好的弹性以及柔性。全塑型自结水波纹跑道具有很好的防滑耐磨性能，并且阻燃性极佳。本方案中柔性弹力层和水波纹面层中均不需要添加黑颗粒，即可以达到强度和柔性的标准，不会出现后期使用过程中掉黑颗粒造成的性能降低的问题。
按照gb/t19250-2013的标准对实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道进行耐老化性能测试，具体如表5所示。
表5实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道的耐老化性能
以上数据中拉伸强度保持率的计算公式为：全塑型自结水波纹跑道放入老化箱后的拉伸长度÷老化前的拉伸长度。由以上数据可知，实施例一至实施例五制得的全塑型自结水波纹跑道在经过热处理、碱处理、酸处理以及人工气候老化处理之后，均能够保持较好的拉伸强度，并且其在低温下有较好的抗弯折性能，本发明制得的全塑型自结水波纹跑道具有很好的耐候性。常规的塑胶跑道中加入黑胶粒，黑胶粒的耐候性较差，并且在老化过程中，其容易发生形变与跑道本体脱离，产生掉渣现象。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。