本发明涉及环保材料技术领域，具体涉及一种环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
背景技术
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、橡胶颗粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。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。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，具有一定的抗紫外线能力和耐老化力是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。
在塑胶跑道的应用中，曾经有多地学校相继发生“毒跑道”事件的例子。经调查发现，部分学校塑胶跑道原材料涉嫌为“三无”产品，甲苯和二甲苯超标139倍竟能通过正规的招投标程序进入校园，校园工程在招投标、原材料、施工、验收等环节存在漏洞。后通过强制性国家标注杜绝了这一现象。然而在复合国家标准的塑胶跑道材料中，仍应用了大量有毒有害物质，即使其有害物质释放浓度并未达到标准限制而被判定为合格，但长期接触下仍会对人体造成一定的负面影响，且这些传统材料的制备过程中对环境造成很重的负担，材料在应用过程中或报废后也造成环境污染。
塑胶跑道的无毒害、健康、环保已经成为市场对于运动场跑道用塑胶材料的基本要求之一。然而，目前的塑胶材料的制备中，一些有毒有害物质起到了决定产品某些性能的至关重要的作用，若去掉这些有害物质或对环境有污染的制备步骤，采用现有的一些自称为环保材料的制备方法，则会在不同的方面对材料的性能造成负面的影响。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种既能够保证材料绿色环保无毒无害，有能够同时不降低材料主要性能的用于跑道的复合塑胶材料。具体方案如下：
本发明提供一种环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料，包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
优选地，所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒50-80份、增强纤维16-33份、填料20-40份、多溴二苯醚5-10份、氧化锌17-27份、氧化镁8-15份、聚丙烯42-60份、聚醚多元醇55-70份、聚乙烯醇8-16份、聚乙烯蜡9-16份、硅烷偶联剂16-34份、1，4-环己二甲醇12-19份、功能助剂13-60份。
优选地，所述增强纤维为不锈钢纤维。
优选地，所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中的一种或二种以上。
优选地，所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
优选地，所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
优选地，S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的2-10％。
优选地，S1所述混炼温度为120-125℃，混炼时间为3-5min，混炼后出料温度为100-110℃；
优选地，S3所述密炼，时间为12-15min。
优选地，S4所述薄通次数为2-4次。
优选地，S4所述硫化，温度为135-150℃，硫化压力为2.5-4MPa，硫化时间为35-45min。
有益效果
本发明的有益效果在于：
本发明采用了多溴二苯醚，在传统技术中，其通常作为环保型阻燃剂存在，然而在本申请中，多溴二苯醚起到了与氧化锌、氧化镁配合作用，增强产品复合塑胶材料硬度和耐磨性的作用，试验证明，在多溴二苯醚的添加量在本发明规定范围内时，所得材料的硬度和耐磨性最强；经验证，此结果并非是添加多溴二苯醚对各物质浓度造成影响导致的，也就是说，多溴二苯醚在本申请中起到了通过自身添加量的调节来控制复合塑胶材料硬度和耐磨性的作用。
本发明未使用成本高昂的氧化锆，也达到了保证复合塑胶材料硬度和耐磨性的效果。经对比发现，采用本申请提供的氧化锌和氧化镁的添加比例，配合多溴二苯醚作用，能够获得比添加氧化锆更高的硬度和耐磨性。同时，经对比发现，在本发明的基础上添加氧化锆后，会造成产品复合塑胶材料的撕裂强度显著降低，材料更容易开裂，本发明成功避免了这一问题。
本发明通过对复合材料原本很简单的制备步骤的设计，进一步增加了材料的拉伸强度。
本发明提供的复合塑胶材料具有制备过程环保绿色，材料自身环保健康，硬度高，耐磨度高，韧性好，拉伸轻度高，阻燃性能合格的综合特点，并未因缺失了传统方法中的某些原本的必要组分或步骤而导致功能缺陷。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
实施例1环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒50份、增强纤维16份、填料20份、多溴二苯醚5份、氧化锌17份、氧化镁8份、聚丙烯42份、聚醚多元醇55份、聚乙烯醇8份、聚乙烯蜡9份、硅烷偶联剂16份、1，4-环己二甲醇12份、功能助剂13份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的2％。
S1所述混炼温度为120℃，混炼时间为3min，混炼后出料温度为100℃；
S3所述密炼，时间为12min。
S4所述薄通次数为2。
S4所述硫化，温度为135℃，硫化压力为2.5MPa，硫化时间为35min。
实施例2环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒80份、增强纤维33份、填料40份、多溴二苯醚10份、氧化锌27份、氧化镁15份、聚丙烯60份、聚醚多元醇70份、聚乙烯醇16份、聚乙烯蜡16份、硅烷偶联剂34份、1，4-环己二甲醇19份、功能助剂60份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的10％。
S1所述混炼温度为125℃，混炼时间为5min，混炼后出料温度为110℃；
S3所述密炼，时间为15min。
S4所述薄通次数为4次。
S4所述硫化，温度为150℃，硫化压力为4MPa，硫化时间为45min。
对比例1复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、补充剂A、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒80份、增强纤维33份、填料40份、补充剂A10份、氧化锌27份、氧化镁15份、聚丙烯60份、聚醚多元醇70份、聚乙烯醇16份、聚乙烯蜡16份、硅烷偶联剂34份、1，4-环己二甲醇19份、功能助剂60份。
所述补充剂A采用橡胶颗粒。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的10％。
S1所述混炼温度为125℃，混炼时间为5min，混炼后出料温度为110℃；
S3所述密炼，时间为15min。
S4所述薄通次数为4次。
S4所述硫化，温度为150℃，硫化压力为4MPa，硫化时间为45min。
从本对比例1的耐磨性和硬度均较实施例2显著降低可知，除了多溴二苯醚外，本对比例与实施例2中的其他组分浓度相同，但硬度和耐磨度相差非常之大，可见，在多溴二苯醚的添加量在本发明规定范围内时，所得材料的硬度和耐磨性最强；经验证，此结果并非是添加多溴二苯醚对各物质浓度造成影响导致的，也就是说，多溴二苯醚在本申请中起到了通过自身添加量的调节来控制复合塑胶材料硬度和耐磨性的作用。
对比例2复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒80份、增强纤维33份、填料40份、多溴二苯醚3份、氧化锌27份、氧化镁15份、聚丙烯60份、聚醚多元醇70份、聚乙烯醇16份、聚乙烯蜡16份、硅烷偶联剂34份、1，4-环己二甲醇19份、功能助剂60份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的10％。
S1所述混炼温度为125℃，混炼时间为5min，混炼后出料温度为110℃；
S3所述密炼，时间为15min。
S4所述薄通次数为4次。
S4所述硫化，温度为150℃，硫化压力为4MPa，硫化时间为45min。
对比例3复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒50份、增强纤维16份、填料20份、多溴二苯醚12份、氧化锌17份、氧化镁8份、聚丙烯42份、聚醚多元醇55份、聚乙烯醇8份、聚乙烯蜡9份、硅烷偶联剂16份、1，4-环己二甲醇12份、功能助剂13份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的2％。
S1所述混炼温度为120℃，混炼时间为3min，混炼后出料温度为100℃；
S3所述密炼，时间为12min。
S4所述薄通次数为2。
S4所述硫化，温度为135℃，硫化压力为2.5MPa，硫化时间为35min。
从对比例2、3结果可知，对比例1、3产品的硬度和耐磨性较实施例2、1明显降低，可见在多溴二苯醚的添加量在本发明规定范围内时，所得材料的硬度和耐磨性最强。
对比例4复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒50份、增强纤维16份、填料20份、多溴二苯醚5份、氧化锌29份、氧化镁17份、聚丙烯42份、聚醚多元醇55份、聚乙烯醇8份、聚乙烯蜡9份、硅烷偶联剂16份、1，4-环己二甲醇12份、功能助剂13份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的2％。
S1所述混炼温度为120℃，混炼时间为3min，混炼后出料温度为100℃；
S3所述密炼，时间为12min。
S4所述薄通次数为2。
S4所述硫化，温度为135℃，硫化压力为2.5MPa，硫化时间为35min。
对比例5复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒80份、增强纤维33份、填料40份、多溴二苯醚10份、氧化锌14份、氧化镁6份、聚丙烯60份、聚醚多元醇70份、聚乙烯醇16份、聚乙烯蜡16份、硅烷偶联剂34份、1，4-环己二甲醇19份、功能助剂60份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的10％。
S1所述混炼温度为125℃，混炼时间为5min，混炼后出料温度为110℃；
S3所述密炼，时间为15min。
S4所述薄通次数为4次。
S4所述硫化，温度为150℃，硫化压力为4MPa，硫化时间为45min。
对比例5所得产品的硬度和耐磨性也均显著低于实施例1、2，可见，采用本申请提供的氧化锌和氧化镁的添加比例，配合多溴二苯醚作用，能够获得比添加氧化锆更高的硬度和耐磨性。
对比例6复合塑胶材料：
包括以下组分：橡胶颗粒、增强纤维、填料、多溴二苯醚、氧化锌、氧化镁、聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、硅烷偶联剂、1，4-环己二甲醇、功能助剂、氧化锆。
所述各组分按质量份数计包括：橡胶颗粒50份、增强纤维16份、填料20份、多溴二苯醚5份、氧化锌17份、氧化镁8份、聚丙烯42份、聚醚多元醇55份、聚乙烯醇8份、聚乙烯蜡9份、硅烷偶联剂16份、1，4-环己二甲醇12份、功能助剂13份、氧化锆3份。
所述增强纤维为不锈钢纤维。
所述填料为碳酸钙、气相法白炭黑和硅灰石中以1:1:1质量比混合所得。
所述功能助剂包括抗氧剂和硫化促进体系。
所述硫化促进体系包括硫磺和促进剂M，二者质量比为1:1。
上述环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料的制备方法包括：
S1、橡胶颗粒、增强纤维、填料、部分聚丙烯加入到混炼机中进行混炼，得到混炼料a；
S2、搅拌下向混炼料a中依次加入剩余聚丙烯、聚醚多元醇、聚乙烯醇、聚乙烯蜡、多溴二苯醚、1，4-环己二甲醇、氧化锌、氧化镁，得到混料b；
S3，混料b加入密炼机中密炼后加入硅烷偶联剂、功能助剂，高速捏合后输送至开炼机；
S4、薄通后经螺杆挤出机挤出，硫化得到环保型防滑耐磨高弹性跑道用复合塑胶材料。
S1所述部分聚丙烯占聚丙烯总量的2％。
S1所述混炼温度为120℃，混炼时间为3min，混炼后出料温度为100℃；
S3所述密炼，时间为12min。
S4所述薄通次数为2。
S4所述硫化，温度为135℃，硫化压力为2.5MPa，硫化时间为35min。
对比例6所得材料的撕裂强度较实施例1显著降低，且硬度和耐磨性并没有显著变化。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。