专利名称：一种新型环保水性塑胶跑道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种塑胶跑道，具体是涉及一种新型的环保水性塑胶跑道。
背景技术：
目前国内多数塑胶跑道采用的是单组分或双组分的聚氨酯(PU)材料，属于 TDI-MOCA-重金属离子催化剂体系，跑道中会存在游离的TDI、重金属离子(汞、铅等)等毒 性物质以及铺设过程中使用的挥发性的有机溶剂(苯、甲苯等)。游离的TDI即甲苯二异氰酸酯超出0.5%会对人体造成伤害，主要是致敏和刺激 作用，易出现眼睛疼痛、流泪、结膜充血、咳嗽、胸闷、气急、哮喘、红色丘疹、斑丘疹、接触性 过敏性等症状。重金属离子不能被生物降解，相反却能在食物链的生物放大作用下，成千百倍地 富集，最后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去 活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。如汞食入后会直接沉入肝脏，对大 脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含0.01毫克，就会导致人中毒。铅则是重金属污 染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神 经系统，可造成先天智力低下；对老年人会造成痴呆；另外还有致癌、致突变作用。而苯的挥发性大，暴露于空气中很容易扩散。人和动物通过吸入或皮肤接触即进 入体内，引起急性和慢性苯中毒。短期接触苯会对中枢神经系统产生麻痹作用，引起急性中 毒。重者会出现头痛、恶心、呕吐、神志模糊、知觉丧失、昏迷、抽搐等，严重者会因为中枢系 统麻痹而死亡。少量苯也能使人产生睡意、头昏、心率加快、头痛、颤抖、意识混乱、神志不清 等现象。摄入含苯过多的食物会导致呕吐、胃痛、头昏、失眠、抽搐、心率加快等症状，甚至死 亡。吸入20000ppm的苯蒸气5-10分钟会有致命危险。长期接触苯会对血液造成极大伤害， 引起慢性中毒。引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓，使红血球、白细胞、血小板数量减 少，并使染色体畸变，从而导致白血病，甚至出现再生障碍性贫血。有研究报告指出，苯在体 内的潜伏期可长达12-15年。国际癌症研究中心(IARC)已经确认为致癌物。甲苯则可通过吸入、食入、经皮吸收进入人体。其对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用。短时间内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、目艮 结膜及咽部充血、头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊。重症者可有 躁动、抽搐、昏迷。长期接触可发生神经衰弱综合征，肝肿大，女性月经异常等。皮肤干燥、 皲裂、皮炎。综上，现有的塑胶跑道中含有的毒性物质及挥发性有机溶剂都会对人体产生危 害，特别是对儿童的危害更严重。制备一种无毒环保的塑胶跑道是本领域亟待解决的重要 课题。同时聚氨酯塑胶跑道铺面材料是一种油性体系，水分的存在会严重影响聚氨酯的 固化性能及目后跑道的使用性能，其在铺设过程中对环境的水分和湿度要求较高混凝土 或浙青基面不能有水存在；环境的湿度不能过高等等，施工条件比较苛刻，也影响了施工效率。
发明内容
本发明人基于本领域多年的工作经验，经过无数次的实验及探索，终于成功研制 本发明。本发明的目的是提供一种绿色环保、无毒害、易施工的新型环保水性塑胶跑道。为达上述目的，本发明采用了以下技术方案一种新型环保水性塑胶跑道，其包括以下三层结构(1)基面层混凝土或浙青结构；(2)塑胶弹性层将7-14质量份的水泥、22-32质量份的水性聚合物乳液、100质 量份粒径为3mm的黑色废旧橡胶颗粒、6-12质量份水及0. 05-0. 10质量份的弹性层助剂充 分拌合，摊铺于基面层上，并在常温-50°C固化而成，达规定厚度；(3)防滑面层将6-10质量份的白水泥、14-22质量份的水性聚合物乳液、5_9质 量份水、0. 20-0. 30质量份的颜料及0. 05-0. 10质量份的防滑层助剂充分搅拌得到的浆体， 摊铺在塑胶弹性层上，并喷撒30-40质量份粒径为2-4mm的彩色EPDM颗粒，在常温到50°C 条件下固化而成。本发明还可通过以下优选技术方案进一步实现所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述弹性层助剂为塑化剂、抗氧化剂及防霉 剂的混合物；防滑层的助剂为塑化剂、抗氧化剂、抗紫外线剂及防霉剂的混合物。其中塑 化剂为木质素磺酸盐、聚羧酸盐粉剂或液体中的一种。抗氧化剂、抗紫外线剂、防霉剂均 采用常规使用产品，常用的抗氧化剂主要为2，6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT简称抗氧 化剂264)、四(4-羟基-3，5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、3，5-二 叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯(简称抗氧剂1076)、双(2，2，6，6_四甲基-4-呱啶)癸二 酸酯(TinuVin770)、亚磷酸三苯酯(TPP)、亚磷酸三(壬基苯酯)(TNP)、双(β _3，5_ 二叔 丁基-4-羟基苯基丙酸)己二醇酯等。常用的抗紫外线剂有2_羟基-4-氧基二苯甲酮 (UV-9 )，2，2，- 二羟基-4-甲氧基二苯基酮(UV-24 )、2，2，- 二羟基 _4，4，- 二甲氧 基二苯甲酮(UV—49 )、2-(2，-羟基-3’，5’ -二戊苯基)二苯甲酮(UV-531 )、2-(二 羟基-3’，5’ - 二叔丁基苯基)-5_氯代苯并噻唑(UV-32B )等。防霉剂主要有8-羟基 喹啉、8-羟基喹啉酮、五氯苯酚、五氯酚钠等。在弹性层内塑化剂、抗氧化剂及防霉剂的混 合比例为1 1 1 ；防滑面层中塑化剂、抗氧化剂、抗紫外线剂及防霉剂的混合比例为 1:1:1:1。所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述的水泥为强度等级为32. 5或42. 5的普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥或矿渣水泥中的一种；所述白水泥为强度等级为32. 5的白色硅 酸盐水泥。所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述水性聚合物乳液为乙烯-醋酸乙烯共 聚乳液、氯乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、纯丙烯酸酯乳液或苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的一 种，乳液固含量为55% -57%，最低成膜温度< 0°C。所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述颜料为氧化铁或钛青绿。所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述塑胶弹性层的铺设厚度为5-10mm，防滑 面层浆体的铺设厚度为2-3mm。
所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述塑胶弹性层是先将水泥与黑色废旧塑 胶颗粒按比例预混均勻作为干粉组分A，再将水性聚合物乳液与助剂按比例预混均勻作为 湿料组分B，然后将干粉组分A与湿料组分B混合，充分搅拌摊铺于基面固化制得。所述的新型环保水性塑胶跑道，其中，所述防滑面层是将水性聚合物乳液、颜料及 助剂按比例搅拌均勻作为湿料组分D，然后按比例加入白水泥混合均勻，摊铺于已固化的塑 胶弹性层上，再喷撒彩色EPDM颗粒固化后去除多余EPDM颗粒制得。本发明的新型环保水性塑胶跑道，采用建筑用水性聚合物乳液改性水泥作为粘结 齐U，水泥加入到聚合物乳液之中增强了聚合物乳液成膜的强度，同时聚合物乳液改变了水 泥脆性的特点，使聚合物水泥共同作用形成的膜结构具有较高的强度并有较好的拉伸强度 和伸长率，拉伸强度大于1. 2MPa，伸长率大于180%，综合性能较好。并采用回收黑色废旧 塑胶颗粒，塑胶跑道成本低，强度高，延伸率大，且原料中不含重金属或TDI等有毒物质，绿 色环保。同时本发明施工时对水分和湿度无特殊要求，在潮湿环境中亦能施工，施工效率 高，透气渗水性好。各项物性指标符合国际田联对塑胶跑道提出的技术要求，达到了发明的 目的。
图1为本发明新型环保水性塑胶跑道的剖面示意图；图中，1.基面层；2.塑胶弹性层；3.防滑面层。
具体实施例方式下面根据附图详细说明本发明，本发明中所用的废旧橡胶颗粒采用的是废旧橡胶 轮胎破碎而成的颗粒，颗粒粒径为3mm。水泥采用42. 5等级的普通硅酸盐水泥和32. 5等级 的白色硅酸盐水泥，聚合物乳液应采用建筑砂浆中常用的聚合物乳液，其中苯乙烯-丙烯 酸共聚乳液为国民淀粉化学有限公司出品的CB603 ；乙烯-醋酸乙烯共聚乳液为德国瓦克 出品的Ep705K ；氯乙烯-乙烯共聚乳液为德国瓦克出品的VINNAPASEF718 ；其它公司产品 只要符合乳液固含量为55% -57%，最低成膜温度< 0°C的条件亦可使用。实施例1 参见图1所示，为一种新型环保水性塑胶跑道，包括三层结构基面层1 为混凝土或浙青结构；塑胶弹性层2是将7-14质量份的水泥、22-32质量份的水性聚合物 乳液、100质量份粒径为3mm的黑色废旧橡胶颗粒、6_12质量份水及0. 05-0. 10质量份的弹 性层助剂充分拌合，摊铺于基面层1上，并在常温到50°C条件下固化而成；防滑面层3是将 6-10质量份的白水泥、14-22质量份的水性聚合物乳液、5-9质量份水、0. 20-0. 30质量份的 颜料及0. 05-0. 10质量份的防滑层助剂充分搅拌得到的浆体，摊铺在塑胶弹性层2上，并喷 撒30-40质量份粒径为2-4mm的彩色EPDM颗粒，在常温到50°C条件下固化，即得新型环保 水性塑胶跑道。实施例2 制作厚度为13mm的塑胶跑道1、塑胶弹性层2的制备称取1500g废旧橡胶颗粒，水泥110g，苯乙烯-丙烯酸共 聚乳液330g，水90g，以及相应助剂，助剂为以质量比1 1 1添加的塑化剂木质素磺酸 钠、抗氧化剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT简称抗氧化剂264)及防霉剂8-羟基喹啉， 总加入量为0. 75g。将以上原材料搅拌均勻，摊铺抹平在浙青或混凝土结构的基面层1上，厚度为10mm，面积为0. 25m2，固化(约需24h)后得到塑胶弹性层。2、防滑面层3的制备称取白水泥90g，苯乙烯-丙烯酸共聚乳液210g，水70g，氧 化铁颜料3. Og以及相应助剂，助剂为以质量比1 1 1 1添加的塑化剂木质素磺酸 钠、抗氧化剂2，6- 二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT简称抗氧化剂264)、抗紫外线剂2，2’ - 二 羟基-4-甲氧基二苯基酮(UV-24 )及防霉剂8-羟基喹啉，总加入量为0.80g。将以上原 材料搅拌均勻，摊铺在已经固化的塑胶弹性层2上，厚度约为2-3mm摊铺时要注意避免浆体 泄露，再均勻喷撒粒径为2-4mm的红色EPDM颗粒。固化(约需24h)后扫去多余的EPDM颗 粒即制得防滑面层。然后常温养护14天，得到厚度为13mm的塑胶跑道试样。3、按照GB/14833《塑胶跑道》对试样进行裁剪和检测，指标要求和测试结果如表 1所示表 1 实施例3 制作厚度为8mm的塑胶跑道1、塑胶弹性层的制备称取1500废旧橡胶颗粒，水泥210g，乙烯-醋酸乙烯共聚 乳液480g，水190g，以及相应助剂，助剂为以质量比1 1 1添加的塑化剂聚羧酸盐粉 齐U、抗氧化剂四(4-羟基-3，5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)及防霉 剂8-羟基喹啉酮，总加入量为1. 50g。将以上原材料搅拌均勻，摊铺抹平在浙青或混凝土结 构的基面层1上，厚度为5mm，面积为0. 5m2，固化(约需24h)后得到塑胶弹性层。2、防滑面层3的制备称取白水泥150g，乙烯-醋酸乙烯共聚乳液330g，水135g， 氧化铁颜料4.5g以及1.60g的相应助剂，助剂由质量比1 1 1 1的塑化剂聚羧酸盐 粉剂、抗氧化剂四(4-羟基-3，5-叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、抗紫 外线剂2-羟基-4-氧基二苯甲酮(UV-9 ),及防霉剂8-羟基喹啉酮共同组成。将以上原 材料搅拌均勻，摊铺在已经固化的塑胶弹性层2上，厚度约为2-3mm，摊铺时要注意避免浆 体泄露，再均勻喷撒粒径为2-4mm的红色EPDM颗粒。固化(约需24h)后扫去多余的EPDM 颗粒即制得防滑面层。然后常温养护14天，最后得到厚度为8mm的塑胶跑道试样。3、按照GB/14833《塑胶跑道》对试样进行裁剪和检测，指标要求和测试结果如表2所示表 2 实施例4 制作厚度为13mm的塑胶跑道1、塑胶弹性层2的制备称取1500g废旧橡胶颗粒，水泥150g，氯乙烯-醋酸乙 烯共聚乳液。420g，水130g，以及相应助剂-塑化剂聚羧酸盐液体、抗氧化剂亚磷酸三苯酯 (TPP)及防霉剂五氯苯酚以质量比1 1 1添加，总加入量为0.75g。将以上原材料搅拌 均勻，摊铺抹平在浙青或混凝土结构的基面层1上，厚度为10mm，面积为0. 25m2，固化(约 需24h)后得到塑胶弹性层。2、防滑面层3的制备称取白水泥120g，氯乙烯-醋酸乙烯共聚乳液270g，水 IOOg,钛青绿颜料3. 5g，以及相应助剂一塑化剂聚羧酸盐液体、抗氧化剂亚磷酸三苯酯 (TPP)、抗紫外线剂2，2’ - 二羟基-4，4’ - 二甲氧基二苯甲酮(UV-49 )及防霉剂五氯苯 酚。助剂以质量比1 1 1 1添加，总加入量为l.Og。将以上原材料搅拌均勻，摊铺 在已经固化的塑胶弹性层2上，厚度约为2-3mm摊铺时要注意避免浆体泄露，再均勻喷撒粒 径为2-4mm的绿色EPDM颗粒。固化(约需24h)后扫去多余的EPDM颗粒即制得防滑面层。 然后常温养护14天，得到厚度为13mm的绿色塑胶跑道试样。3、按照GB/14833《塑胶跑道》对试样进行裁剪和检测，指标要求和测试结果如表 3所示表3 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡 本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例作出的任何等同的变动、修饰或演 变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
一种新型环保水性塑胶跑道，其特征在于包含以下三层结构(1)基面层混凝土或沥青结构；(2)塑胶弹性层将7-14质量份的水泥、22-32质量份的水性聚合物乳液、100质量份粒径为3mm的黑色废旧橡胶颗粒、6-12质量份水及0.05-0.10质量份的弹性层助剂充分拌合，摊铺于基面层上，并在常温到50℃条件下固化而成，达规定厚度；(3)防滑面层将6-10质量份的白水泥、14-22质量份的水性聚合物乳液、5-9质量份水、0.20-0.30质量份的颜料及0.05-0.10质量份的防滑层助剂充分搅拌得到的浆体，摊铺在塑胶弹性层上，并喷撒30-40质量份粒径为2-4mm的彩色EPDM颗粒，在常温到50℃条件下固化而成。
2.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述弹性层助剂为混合质量比为1 1 1的塑化剂、抗氧化剂及防霉剂的混合物；防 滑层助剂为混合质量比为1:1:1:1的塑化剂、抗氧化剂、抗紫外线剂及防霉剂的混合 物。
3.根据权利要求2所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述塑化剂为木质素磺酸盐、聚羧酸盐粉剂或液体中的一种。
4.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述的水泥为强度等级为32. 5或42. 5的普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥或矿渣水泥中 的一种；所述白水泥为强度等级为32. 5的白色硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述水性聚合物乳液为乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、氯乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、纯丙烯 酸酯乳液或苯乙烯_丙烯酸酯共聚乳液中的一种，乳液固含量为55% -57%,最低成膜温度 < 0°C。
6.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述颜料为氧化铁或钛青绿。
7.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述塑胶弹性层的铺设厚度为5-10mm，防滑面层浆体的铺设厚度为2_3mm。
8.根据权利要求1所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述塑胶弹性层是先将水泥与黑色废旧塑胶颗粒按比例预混均勻作为干粉组分A，再 将水性聚合物乳液与助剂按比例预混均勻作为湿料组分B，然后将干粉组分A与湿料组分B 混合，充分搅拌摊铺于基面固化制得。
9.根据权利要求1-8任一所述的新型环保水性塑胶跑道，其特征在于所述防滑面层是将水性聚合物乳液、颜料及助剂按比例搅拌均勻作为湿料组分D，然后 按比例加入白水泥混合均勻，摊铺于已固化的塑胶弹性层上，再喷撒彩色EPDM颗粒固化后 去除多余EPDM颗粒制得。
全文摘要
本发明涉及一种新型环保水性塑胶跑道，包括混凝土或沥青结构的基面层；以水泥、水性聚合物乳液、粒径为3mm的黑色废旧橡胶颗粒、水及助剂充分拌合，摊铺于基面层上，并在常温-50℃固化而成，达规定厚度的塑胶弹性层；以及将白水泥、水性聚合物乳液、水、颜料及助剂充分搅拌得到的浆体，摊铺在塑胶弹性层上，并喷撒30-40质量份粒径为2-4mm的彩色EPDM颗粒，在常温到50℃条件下固化而成的防滑面层三层结构。本发明采用建筑用水性聚合物乳液改性水泥作为粘结剂，无毒性，绿色环保，在潮湿有水的环境中亦能施工，成本低、操作简便、透气渗水，物理性能优良、不掉粒，各项性能均达到国际标准。
文档编号C04B28/00GK101845785SQ20101014984
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者刘晓斌, 曲志勇, 王栋民 申请人:中国矿业大学(北京);北京瑞吉达科技有限公司