本发明设计体育器材技术领域，具体为一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪。
背景技术：
随着人民生活水平的提高，健康快乐的足球锻炼方式越来越受到人们的亲睐，目前市面上足球运动方式存在如下的局限性：大型足球场地需要较高的技术水平和很好的身体素质的人员才能参与，否则会出现满场瞎跑却碰不到球的尴尬，或者由于体能达不到根本就参与不了比赛。足球比赛场地一般离居住区较远，为参与一场足球锻炼需要付出较高的时间成本和经济成本，打消了众多想以足球作为锻炼的人员的积极性；踢球伙伴难以找到，大型球场需要众多水平相当的人员一起运动，因此经常会出现因人数不够而放弃运动比赛的遗憾。比赛型的足球运动需要较大的场地、和较多的人员才能进行比赛，因此受到场地的局限性较大。最主要的是，现有的室外足球场中，使用的多为普通橡胶合成的人造草坪，质地较硬且弹性较小，而且在遇到阴雨天气下，场地上容易积水，且长时间无法干燥，影响使用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪，通过结构设计，整片场地草坪实现了透气透水的功能，在雨水天气，草坪能够及时排水并很快干燥；另外，场地草坪使用了弹性复合橡胶垫，兼具耐磨防腐、透水透气以及高弹性和柔韧性的特点。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪，所述场地草坪包括三层相互粘接为一体的结构，分别为位于最顶层的人造草地、位于中间层的弹性复合橡胶垫和位于最底层的弹性地垫，其中，所述人造草地上均匀设置有若干个透气透水孔，弹性地垫底部开设有若干个用于透水透气的凹腔，弹性复合橡胶垫上与凹腔对应位置处均设置有贯通的细孔。
作为优选的，所述弹性地垫为市售的橡胶地垫。
作为优选的，所述弹性复合橡胶垫为由复合橡胶制成，按照重量份数，该复合橡胶以60-70份丁腈橡胶、20-35份三元乙丙橡胶为骨架，以15-35份聚烯烃弹性体、5-10份聚氨酯弹性体和10-12份改性石墨烯为基料，以5-8份氢氧化铝、2-5份十溴二苯醚、3-5份磷酸三苯酯和1-3份硼酸锌为辅料，以3-5份改性海泡石绒和3-5份改性二氧化硅作为增强剂，并添加5-8份铝酸酯偶联剂和1-3份液体古马隆作为外加剂以及2-4份硫化剂bpo和2-3份促进剂dm作为硫化剂混炼制成。
所述改性石墨烯的制备方法为：按重量份数将盛有110-120份浓度为96-98wt％浓硫酸的反应容器置于温度为-1～2℃的水浴装置中，以12-15rpm的搅拌速度搅拌浓硫酸25-30min，搅拌过程中加入10-13份颗粒度为90-95％的石墨粉和5-9份硝酸钠，其中颗粒度是粒径为20-25μm的石墨粉占石墨粉总重量的百分比；向反应容器中加入28-32份高锰酸钾，将水浴装置的温度升至35-38℃后搅拌25-28min，接着加入480-500份去离子水，将水浴装置的温度升至96-98℃后搅拌17-20min，继续加入16-20份浓度为30-34wt％的双氧水溶液和0.08-0.12份浓度为37-39wt％的盐酸溶液，得到反应液a；将反应液a的ph降至6.9-7.0后，干燥得到氧化石墨烯；将2.2-2.5份氧化石墨烯置于850-880份去离子水中，超声分散1.2-1.5h得到1.3-1.6mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声分散的频率为22-26khz，超声分散的功率为980-1100w；将氧化石墨烯溶液置于离心机中，在8000-8200rpm的转速下离心4-8min得到溶液b；将180-200份脱氧胆酸钠加入溶液b中，以90-110rpm的搅拌速度搅拌35-40min，再加入0.1-0.13份浓度为76-80wt％的水合肼溶液后，置于80-84℃油浴中反应11-14h，得到溶液c；将溶液c置于真空抽滤装置中，通过0.2-0.24μm孔径的尼龙材质抽滤膜进行真空抽滤23-27min得到改性石墨烯，真空压强为65-68mpa。
所述改性海泡石绒的制备方法为：按照重量份数分别取海泡石绒、正硅酸乙酯和去离子水，将正硅酸乙酯与去离子水按照1:8-10的比例混合后加入海泡石绒，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、纳米锌粉混合均匀进行反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率350-370khz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末烘干后即得到改性海泡石绒；其中，海泡石绒、纳米锌粉和正硅酸乙酯的重量比例为5:2:15。
所述改性二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3-5%的表面改性剂混合得到，该表面改性剂由氢氧化钡、醋酸钾和kh650按照重量比6-8:2-3:50的比例混合而成。
所述弹性复合橡胶垫的制备方法包括以下步骤：
1）预热密炼机至150-170℃，按照比例称取各组分，将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶置入密炼机中以70-120rpm的搅拌速度混炼5-8min，得到混合物a，室温下静置至密炼机温度为70-80℃时，向混合物a中依次加入聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体和改性石墨烯，以120-180rpm的搅拌速度混炼20-30min，得橡胶骨架，备用；
2）向橡胶骨架中依次加入氢氧化铝、十溴二苯醚、磷酸三苯酯和硼酸锌以及铝酸酯偶联剂和液体古马隆，在150-170℃下以75-90rpm的搅拌速度混炼10-12min后，再依次加入改性海泡石绒和改性二氧化硅，在160-165℃、50-65mpa下，以60-80rpm的搅拌速度混炼8-10min，得混合物b，备用；
3）在75-90℃向混合物b中依次加入硫化剂bpo和促进剂dm，以90-96rpm的搅拌速度混炼18-20min后，升温至150-165℃，持续混炼8-10分钟后降温，即得弹性复合橡胶垫。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明所述的场地草坪，最顶层的人造草地起到防护与足球体验的效果，中间层的弹性复合橡胶垫为核心保护结构，在室外环境下起到了耐磨防腐、高弹性和高塑性的效果，另外，位于底层的弹性地垫底部的凹腔配合弹性耐磨复合橡胶垫上的细孔以及人造草地上的透气透水孔起到了很好的透水透气效果，有效防止在场地草坪上积水，带来更加的室外运动体验。
第二，本发明所述的场地草坪，材料的使用上，弹性复合橡胶垫具备极佳的性能，其以丁腈橡胶、三元乙丙橡胶作为橡胶主料，使弹性耐磨复合橡胶垫具备了优异的耐磨性能；而聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体和改性石墨烯的加入，使得橡胶主料具备了极佳的弹性和抗冲击性。
其中，改性石墨烯是氧化石墨烯经由脱氧胆酸钠改性生成的，具有极好的稳定性和机械强度，而脱氧胆酸钠的改性，能够增加改性石墨烯与橡胶分子的物理交联点，也使改性石墨烯稳定、均匀地分散在橡胶分子之间，因而在受到外界冲击作用力时，橡胶分子能有效地将载荷转移到高机械强度的改性石墨烯上，从而大大提高了本发明的耐磨性能；
另外，改性海泡石绒具有很大的内表面积，在超声波作用下会破坏掉一部分海泡石绒的结构，从而使正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅直接进入到海泡石绒内部，从而改善了二氧化硅的表面特性以及海泡石绒的物理性能，这样在作为补强剂与其余组分混炼时，能够充分结合，从而大幅度提高橡胶基体的耐磨性能，而且海泡石绒具有的微孔结构也能吸收并削减一部分震动，从而起到提高机体抗震缓冲性能的作用；
此外，改性纳米二氧化硅在制备时，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粒子加入到橡胶中时，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”，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；
此外，氢氧化铝、十溴二苯醚、磷酸三苯酯和硼酸锌之间在橡胶基体中形成阻燃体系，使得橡胶垫在提高抗氧化性能的同时，也提高了对烟雾、高温油烟的抑制性能，大幅提高了橡胶垫的阻燃指标；
另外，铝酸酯偶联剂和液体古马隆的加入，增加了各原料的相容性，使上述添加的原料均匀分布在橡胶分子构成的“网状结构”中，大大提高了橡胶垫的柔韧性能和弹性；
硫化剂bpo和促进剂dm作为硫化体系，具有硫化速度快、压缩变形率低等特点，能够在促进形成“网状结构”的同时形成了一种“整体网络效应”，从而增强本发明的弹性和强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标记：1、人造草地，101、透气透水孔，2、弹性复合橡胶垫，201、细孔，3、弹性地垫，301、凹腔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。
实施例1
如图所示，本发明为一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪，所述场地草坪包括三层相互粘接为一体的结构，分别为位于最顶层的人造草地1、位于中间层的弹性复合橡胶垫2和位于最底层的弹性地垫3，其中，所述人造草地1上均匀设置有若干个透气透水孔101，弹性地垫3底部开设有若干个用于透水透气的凹腔301，弹性复合橡胶垫2上与凹腔301对应位置处均设置有贯通的细孔201。
进一步的，所述弹性地垫3为市售的橡胶地垫。
进一步的，所述弹性复合橡胶垫2为由复合橡胶制成，按照重量份数，该复合橡胶以60份丁腈橡胶、20份三元乙丙橡胶为骨架，以15份聚烯烃弹性体、5份聚氨酯弹性体和10份改性石墨烯为基料，以5份氢氧化铝、2份十溴二苯醚、3份磷酸三苯酯和1份硼酸锌为辅料，以3份改性海泡石绒和3份改性二氧化硅作为增强剂，并添加5份铝酸酯偶联剂和1份液体古马隆作为外加剂以及2份硫化剂bpo和2份促进剂dm作为硫化剂混炼制成。
进一步的，所述改性石墨烯的制备方法为：按重量份数将盛有110份浓度为96wt％浓硫酸的反应容器置于温度为-1℃的水浴装置中，以12rpm的搅拌速度搅拌浓硫酸25min，搅拌过程中加入10份颗粒度为90％的石墨粉和5份硝酸钠，其中颗粒度是粒径为20μm的石墨粉占石墨粉总重量的百分比；向反应容器中加入28份高锰酸钾，将水浴装置的温度升至35℃后搅拌25min，接着加入480份去离子水，将水浴装置的温度升至96℃后搅拌17min，继续加入16份浓度为30wt％的双氧水溶液和0.08份浓度为37wt％的盐酸溶液，得到反应液a；将反应液a的ph降至6.9后，干燥得到氧化石墨烯；将2.2份氧化石墨烯置于850份去离子水中，超声分散1.2h得到1.3mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声分散的频率为22khz，超声分散的功率为980w；将氧化石墨烯溶液置于离心机中，在8000rpm的转速下离心4min得到溶液b；将180份脱氧胆酸钠加入溶液b中，以90rpm的搅拌速度搅拌35min，再加入0.1份浓度为76wt％的水合肼溶液后，置于80℃油浴中反应11h，得到溶液c；将溶液c置于真空抽滤装置中，通过0.2μm孔径的尼龙材质抽滤膜进行真空抽滤23min得到改性石墨烯，真空压强为65mpa。
进一步的，所述改性海泡石绒的制备方法为：按照重量份数分别取海泡石绒、正硅酸乙酯和去离子水，将正硅酸乙酯与去离子水按照1:8的比例混合后加入海泡石绒，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、纳米锌粉混合均匀进行反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率350khz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末烘干后即得到改性海泡石绒；其中，海泡石绒、纳米锌粉和正硅酸乙酯的重量比例为5:2:15。
进一步的，所述改性二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量3%的表面改性剂混合得到，该表面改性剂由氢氧化钡、醋酸钾和kh550按照重量比3:1:25的比例混合而成。
所述弹性复合橡胶垫2的制备方法包括以下步骤：
1）预热密炼机至150℃，按照比例称取各组分，将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶置入密炼机中以70rpm的搅拌速度混炼5min，得到混合物a，室温下静置至密炼机温度为70℃时，向混合物a中依次加入聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体和改性石墨烯，以120rpm的搅拌速度混炼20min，得橡胶骨架，备用；
2）向橡胶骨架中依次加入氢氧化铝、十溴二苯醚、磷酸三苯酯和硼酸锌以及铝酸酯偶联剂和液体古马隆，在150℃下以75-90rpm的搅拌速度混炼10min后，再依次加入改性海泡石绒和改性二氧化硅，在160℃、50mpa下，以60rpm的搅拌速度混炼8min，得混合物b，备用；
3）在75℃向混合物b中依次加入硫化剂bpo和促进剂dm，以90rpm的搅拌速度混炼18min后，升温至150℃，持续混炼8分钟后降温，即得弹性复合橡胶垫2。
实施例2
一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪，所述场地草坪包括三层相互粘接为一体的结构，分别为位于最顶层的人造草地1、位于中间层的弹性复合橡胶垫2和位于最底层的弹性地垫3，其中，所述人造草地1上均匀设置有若干个透气透水孔101，弹性地垫3底部开设有若干个用于透水透气的凹腔301，弹性复合橡胶垫2上与凹腔301对应位置处均设置有贯通的细孔201。
进一步的，所述弹性地垫3为市售的橡胶地垫。
进一步的，所述弹性复合橡胶垫2为由复合橡胶制成，按照重量份数，该复合橡胶以70份丁腈橡胶、35份三元乙丙橡胶为骨架，以35份聚烯烃弹性体、10份聚氨酯弹性体和12份改性石墨烯为基料，以8份氢氧化铝、5份十溴二苯醚、5份磷酸三苯酯和3份硼酸锌为辅料，以5份改性海泡石绒和5份改性二氧化硅作为增强剂，并添加8份铝酸酯偶联剂和3份液体古马隆作为外加剂以及4份硫化剂bpo和3份促进剂dm作为硫化剂混炼制成。
进一步的，所述改性石墨烯的制备方法为：按重量份数将盛有120份浓度为98wt％浓硫酸的反应容器置于温度为2℃的水浴装置中，以15rpm的搅拌速度搅拌浓硫酸30min，搅拌过程中加入13份颗粒度为95％的石墨粉和9份硝酸钠，其中颗粒度是粒径为25μm的石墨粉占石墨粉总重量的百分比；向反应容器中加入32份高锰酸钾，将水浴装置的温度升至38℃后搅拌28min，接着加入500份去离子水，将水浴装置的温度升至98℃后搅拌20min，继续加入20份浓度为34wt％的双氧水溶液和0.12份浓度为39wt％的盐酸溶液，得到反应液a；将反应液a的ph降至7.0后，干燥得到氧化石墨烯；将2.5份氧化石墨烯置于880份去离子水中，超声分散1.5h得到1.6mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声分散的频率为26khz，超声分散的功率为1100w；将氧化石墨烯溶液置于离心机中，在8200rpm的转速下离心8min得到溶液b；将200份脱氧胆酸钠加入溶液b中，以110rpm的搅拌速度搅拌40min，再加入0.13份浓度为80wt％的水合肼溶液后，置于84℃油浴中反应14h，得到溶液c；将溶液c置于真空抽滤装置中，通过0.24μm孔径的尼龙材质抽滤膜进行真空抽滤27min得到改性石墨烯，真空压强为68mpa。
进一步的，所述改性海泡石绒的制备方法为：按照重量份数分别取海泡石绒、正硅酸乙酯和去离子水，将正硅酸乙酯与去离子水按照1:10的比例混合后加入海泡石绒，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、纳米锌粉混合均匀进行反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率370khz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末烘干后即得到改性海泡石绒；其中，海泡石绒、纳米锌粉和正硅酸乙酯的重量比例为5:2:15。
进一步的，所述改性二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量5%的表面改性剂混合得到，该表面改性剂由氢氧化钡、醋酸钾和kh550按照重量比8:3:50的比例混合而成。
所述弹性复合橡胶垫2的制备方法包括以下步骤：
1）预热密炼机至170℃，按照比例称取各组分，将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶置入密炼机中以120rpm的搅拌速度混炼8min，得到混合物a，室温下静置至密炼机温度为80℃时，向混合物a中依次加入聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体和改性石墨烯，以180rpm的搅拌速度混炼30min，得橡胶骨架，备用；
2）向橡胶骨架中依次加入氢氧化铝、十溴二苯醚、磷酸三苯酯和硼酸锌以及铝酸酯偶联剂和液体古马隆，在170℃下以90rpm的搅拌速度混炼12min后，再依次加入改性海泡石绒和改性二氧化硅，在165℃、65mpa下，以80rpm的搅拌速度混炼10min，得混合物b，备用；
3）在90℃向混合物b中依次加入硫化剂bpo和促进剂dm，以96rpm的搅拌速度混炼20min后，升温至165℃，持续混炼10分钟后降温，即得弹性复合橡胶垫2。
实施例3
一种用于室外足球场的耐磨高弹透水型场地草坪，所述场地草坪包括三层相互粘接为一体的结构，分别为位于最顶层的人造草地1、位于中间层的弹性复合橡胶垫2和位于最底层的弹性地垫3，其中，所述人造草地1上均匀设置有若干个透气透水孔101，弹性地垫3底部开设有若干个用于透水透气的凹腔301，弹性复合橡胶垫2上与凹腔301对应位置处均设置有贯通的细孔201。
进一步的，所述弹性地垫3为市售的橡胶地垫。
进一步的，所述弹性复合橡胶垫2为由复合橡胶制成，按照重量份数，该复合橡胶以65份丁腈橡胶、28份三元乙丙橡胶为骨架，以25份聚烯烃弹性体、8份聚氨酯弹性体和11份改性石墨烯为基料，以6份氢氧化铝、4份十溴二苯醚、4份磷酸三苯酯和2份硼酸锌为辅料，以4份改性海泡石绒和4份改性二氧化硅作为增强剂，并添加7份铝酸酯偶联剂和2份液体古马隆作为外加剂以及3份硫化剂bpo和2.5份促进剂dm作为硫化剂混炼制成。
进一步的，所述改性石墨烯的制备方法为：按重量份数将盛有115份浓度为97wt％浓硫酸的反应容器置于温度为1℃的水浴装置中，以13rpm的搅拌速度搅拌浓硫酸28min，搅拌过程中加入12份颗粒度为93％的石墨粉和7份硝酸钠，其中颗粒度是粒径为23μm的石墨粉占石墨粉总重量的百分比；向反应容器中加入30份高锰酸钾，将水浴装置的温度升至36℃后搅拌26min，接着加入490份去离子水，将水浴装置的温度升至97℃后搅拌18min，继续加入18份浓度为32wt％的双氧水溶液和0.1份浓度为38wt％的盐酸溶液，得到反应液a；将反应液a的ph降至7.0后，干燥得到氧化石墨烯；将2.3份氧化石墨烯置于860份去离子水中，超声分散1.3h得到1.5mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声分散的频率为24khz，超声分散的功率为1000w；将氧化石墨烯溶液置于离心机中，在8100rpm的转速下离心6min得到溶液b；将190份脱氧胆酸钠加入溶液b中，以100rpm的搅拌速度搅拌38min，再加入0.12份浓度为78wt％的水合肼溶液后，置于82℃油浴中反应12h，得到溶液c；将溶液c置于真空抽滤装置中，通过0.22μm孔径的尼龙材质抽滤膜进行真空抽滤25min得到改性石墨烯，真空压强为66mpa。
进一步的，所述改性海泡石绒的制备方法为：按照重量份数分别取海泡石绒、正硅酸乙酯和去离子水，将正硅酸乙酯与去离子水按照1:9的比例混合后加入海泡石绒，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、纳米锌粉混合均匀进行反应，反应过程中，每隔20min向反应体系内施加频率360khz的超声波1min，待反应结束后对反应体系进行超滤得到固体粉末烘干后即得到改性海泡石绒；其中，海泡石绒、纳米锌粉和正硅酸乙酯的重量比例为5:2:15。
进一步的，所述改性二氧化硅是将市售纳米二氧化硅与其重量4%的表面改性剂混合得到，该表面改性剂由氢氧化钡、醋酸钾和kh550按照重量比7:2.5:50的比例混合而成。
所述弹性复合橡胶垫2的制备方法包括以下步骤：
1）预热密炼机至160℃，按照比例称取各组分，将丁腈橡胶、三元乙丙橡胶置入密炼机中以95rpm的搅拌速度混炼7min，得到混合物a，室温下静置至密炼机温度为5℃时，向混合物a中依次加入聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体和改性石墨烯，以150rpm的搅拌速度混炼25min，得橡胶骨架，备用；
2）向橡胶骨架中依次加入氢氧化铝、十溴二苯醚、磷酸三苯酯和硼酸锌以及铝酸酯偶联剂和液体古马隆，在160℃下以80rpm的搅拌速度混炼11min后，再依次加入改性海泡石绒和改性二氧化硅，在163℃、60mpa下，以70rpm的搅拌速度混炼9min，得混合物b，备用；
3）在80℃向混合物b中依次加入硫化剂bpo和促进剂dm，以93rpm的搅拌速度混炼19min后，升温至160℃，持续混炼9分钟后降温，即得弹性复合橡胶垫2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。