一种半预制聚氨酯跑道及其施工工艺的制作方法2.聚氨酯材料具有优良的耐磨性和弹性，且具有良好的化学稳定性，是铺设球场、跑道等运动场地的理想材料。目前，由聚氨酯材料铺设运动场地的方法主要包括现浇法和预制法，现浇法的施工方式是将聚氨酯的各组分混合之后直接在施工区域进行浇注，而预制法的施工方式是预先将聚氨酯固化后制成卷材，再使用粘结剂在将卷材粘接在施工区域。
3.公告号为cn112341596b的中国专利公开了一种预制型聚氨酯发泡弹性体材料，预制型聚氨酯发泡弹性体材料，由a组分和b组分组成；a组分以质量百分数计包括如下组分：聚醚多元醇30-40％、聚合物多元醇5-7％，稳泡剂0.2-0.5％，滑石粉30-40％，彩绿3-10％，气相白炭黑1-5％，二乙醇胺0.5-2％，乙二醇2-4％，水0.4-0.7％，催化剂0.6-1.2％，b组分为改性mdi；a、b组分的比例按照异氰酸根指数计算，异氰酸根指数为0.7-0.8；稳泡剂为硅类稳泡剂和非硅类稳泡剂按质量比1:1复配。预制型聚氨酯发泡弹性体材料按照如下方法制备：将a组分的所有原料混拌均匀，然后将a组分和b组分按比例混合，注入塑胶球场生产模具，控制模温20-30℃，20-30min开模成型，按照需求进行切割成所需的厚度，即得预制型聚氨酯发泡弹性体材料针对上述中的相关技术，发明人认为，聚氨酯材质的运动场地通常为多层结构，而在相关技术设定的模温范围内，聚氨酯发泡弹性体材料的残余应力难以彻底消除，对于由聚氨酯发泡弹性体材料制成的运动场地，在昼夜温差较大的条件下长期服役后容易出现分层现象。而当提高相关技术中的模温以消除残余应力时，聚氨酯料浆中的微气泡容易扩散到聚氨酯料浆外，导致聚氨酯发泡弹性体材料的抗冲击性能受到影响。
4.对于由相关技术中的聚氨酯发泡弹性体材料制成的运动场地，在昼夜温差较大的条件下长期服役后容易出现分层现象，运动场地在昼夜温差较大的条件下长期服役后，容易出现分层现象。而当提高模温以消除残余应力时，聚氨酯料浆中的微气泡容易扩散到聚氨酯基体外，导致聚氨酯发泡弹性体材料的抗冲击性能受到影响。为了改善这一缺陷，本技术提供一种半预制聚氨酯跑道及其施工工艺。
5.第一方面，本技术提供一种半预制聚氨酯跑道，采用如下的技术方案：一种半预制聚氨酯跑道，所述半预制聚氨酯跑道包括基础层与面层，所述基础层由预制聚氨酯卷材铺设而成，所述预制聚氨酯卷材由a料和b料混合后在模具中烘烤成型，所述面层由a料和b料混合后在基础层表面经过浇注和烘烤固化而成；所述a料包括如下重量份的组分：聚醚多元醇30-50份，偶氮二异丁腈4-6份，稳泡剂2.4-2.8份，填料30-40份，颜料4-8份，催化剂0.6-1.2份，水0.4-0.8份，吸水剂3.6-4.0份；所述b料包括如下重量份的组
6.通过采用上述技术方案，本技术以预制法得到的聚氨酯卷材作为基础层，再在基础层表面通过现浇的方式形成面层，得到了聚氨酯跑道。本技术的基础层在烘烤条件下成型，与相关技术相比能够更好地消除残余应力，从而减少了聚氨酯跑道在昼夜温差较大的条件下长期服役后出现分层的可能。
7.当a料与b料混合为聚氨酯料并受到烘烤后，聚醚多元醇与二异氰酸酯发生交联反应，同时一部分水与二异氰酸酯反应产生微气泡，还有一部分水则被吸水剂吸收。当聚氨酯料浆中游离的水由于发泡而产生消耗之后，吸水剂中的水分向聚氨酯料浆中扩散。此时，聚醚多元醇与二异氰酸酯的交联使得聚氨酯料浆的流动性下降，微气泡移动时受到的阻力增大，因此微气泡不容易扩散到聚氨酯料浆外，有利于微气泡的保留，提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
8.在聚醚多元醇与二异氰酸酯发生交联反应的同时，聚氨酯料浆中的橡胶生胶颗粒与聚醚多元醇之间产生了大量亲水-疏水界面，有利于微气泡的附着，而偶氮二异丁腈受热分解后产生的氮气形成了微气泡。微气泡能够附着在橡胶生胶颗粒表面，而聚醚多元醇与二异氰酸酯的交联产物对橡胶生胶颗粒表面的微气泡进行了固定作用，最终也提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
9.作为优选，所述a料包括如下重量份的组分：聚醚多元醇35-55份，偶氮二异丁腈4.5-5.5份，稳泡剂2.5-2.7份，填料32-38份，颜料5-7份，催化剂0.8-1.0份，水0.5-0.7份，吸水剂3.7-3.9份。
10.通过采用上述技术方案，优选了a料的配方，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
12.通过采用上述技术方案，二甲苯能够使得橡胶生胶颗粒溶胀，进而使得橡胶生胶颗粒表面的链段舒展，苯乙烯在偶氮二异丁腈的作用下能够与橡胶生胶颗粒发生交联，并在橡胶生胶颗粒表面产生网状交联结构，从而加强了橡胶生胶颗粒对微气泡的吸附效果，减少了微气泡的扩散损失。
13.作为优选，所述吸水剂选用沸石粉或改性沸石粉，所述改性沸石粉为表面接枝有乙烯基的沸石粉。
14.通过采用上述技术方案，沸石粉和改性沸石粉均可起到吸水作用，其中改性沸石粉表面接枝的乙烯基能够在偶氮二异丁腈的作用下与橡胶生胶颗粒交联。当改性沸石粉释放水分后，水与异氰酸酯基团反应产生的微气泡更容易被橡胶生胶颗粒捕获，从而减少了微气泡的扩散损失。
15.作为优选，所述改性沸石粉由浸渍过改性液的沸石粉经过干燥后得到，所述改性液的组分包括水和乙烯基三乙氧基硅烷。
16.通过采用上述技术方案，在改性液中，乙烯基三乙氧基硅烷与沸石粉发生偶联，通过硅醇基的脱水将带有乙烯基的链段接枝在了沸石粉表面，得到了改性沸石粉。
18.通过采用上述技术方案，丙烯酸能够促进硅烷偶联剂的水解，有助于提高硅烷偶联剂对沸石粉的偶联效果，同时丙烯酸能够吸附在沸石粉表面，从而在沸石粉表面产生了
亲水-疏水界面，改善了沸石粉对微气泡的吸附效果，有助于减少微气泡的扩散损失。另外，吸附在沸石粉表面的丙烯酸还能在偶氮二异丁腈的作用下与橡胶生胶颗粒发生交联，有利于橡胶生胶颗粒对微气泡进行吸附。
20.通过采用上述技术方案，γ-氨丙基三乙氧基硅烷能够在沸石粉表面接枝含有氨基的有机链段，而氨基能够与二异氰酸酯发生交联，氨基与二异氰酸酯的交联产物能够对改性沸石粉表面的微气泡起到固定作用，减少了微气泡的扩散损失。
21.作为优选，所述改性沸石粉按照如下方法制备：(1)将乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、丙烯酸与水混合均匀，得到改性液；(2)将沸石粉与改性液混合均匀，得到混合液，将混合液静置1-2h后再进行抽滤，对得到的滤饼进行真空干燥，干燥所得物经过粉碎后得到改性沸石粉。
22.通过采用上述技术方案，本技术先将乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、丙烯酸与水配制为改性液，再使用改性液对沸石粉进行处理。在处理过程中，丙烯酸的加快了乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的水解，乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷与沸石粉发生偶联，得到了改性沸石粉。
23.作为优选，所述改性液中乙烯基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为(1.2-1.6)：1。
24.通过采用上述技术方案，优选了改性液中乙烯基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比，有助于提高聚氨酯基体中微气泡的含量。
26.一种半预制聚氨酯跑道的施工工艺，包括以下步骤：(1)将聚醚多元醇、偶氮二异丁腈、稳泡剂、填料、颜料、催化剂、水和吸水剂混合均匀，得到a料；将二异氰酸酯和橡胶生胶颗粒混合均匀，得到b料；(2)将a料和b料混合均匀，得到聚氨酯料浆；(3)将聚氨酯料浆添加到模具中，在70-80℃固化20-30min，开模后经过收卷得到预制聚氨酯卷材，使用聚氨酯胶水将预制聚氨酯卷材粘接到施工区域，得到基础层；(4)在基础层表面浇注a料和b料的混合物，混合物在70-80℃固化20-30min后得到面层。
27.通过采用上述技术方案，本技术先将a料和b料混合得到聚氨酯料浆，然后经过烘烤固化和收卷得到了预制聚氨酯卷材，并且在烘烤固化的过程中充分去除了残余应力。然后，本技术以预制聚氨酯卷材为原料进行了基础层的施工，然后在基础层表面再次将a料和b料混合得到聚氨酯料浆，采用聚氨酯料浆进行了面层的施工。在面层固化的过程中，烘烤固化不仅对面层的残余应力进行了消除，还同时对基础层的残余应力进行了消除，减少了基础层和面层相互分离的可能。
28.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术以预制法得到的聚氨酯卷材作为基础层，再在基础层表面通过现浇的方式形成面层，得到了聚氨酯跑道。基础层在烘烤条件下成型，而面层为现场直接成型，与相关技术相比能够更好地消除残余应力，减少了聚氨酯跑道在昼夜温差较大的条件下长期服
役后出现分层的可能。在聚氨酯浆料固化的过程中，吸水剂先吸水后释放水，通过延缓水与异氰酸酯基团的反应延后了微气泡的形成，减少了微气泡的扩散损失，偶氮二异丁腈额外产生了微气泡，橡胶生胶颗粒则对微气泡进行了吸附，提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
29.2、本技术中优选b料的组分还包括二甲苯和苯乙烯，二甲苯能够使得橡胶生胶颗粒溶胀，橡胶生胶颗粒溶胀后，苯乙烯在偶氮二异丁腈的作用下与橡胶生胶颗粒发生交联，并在橡胶生胶颗粒表面产生网状交联结构，加强了橡胶生胶颗粒对微气泡的吸附效果，减少了微气泡的扩散损失，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
30.3、本技术的方法，先将a料和b料混合得到聚氨酯料浆，然后经过烘烤固化和收卷得到了预制聚氨酯卷材，并且在烘烤固化的过程中充分去除了残余应力。然后，本技术以预制聚氨酯卷材为原料进行了基础层的施工，然后在基础层表面再次将a料和b料混合得到聚氨酯料浆，采用聚氨酯料浆进行了面层的施工，得到了半预制聚氨酯跑道。
31.以下结合实施例、制备例和对比例对本技术作进一步详细说明，本技术涉及的原料均可通过市售获得。
33.制备例1本制备例中，改性沸石粉按照以下方法制备：(1)将8kg乙烯基三乙氧基硅烷与50kg水混合均匀，得到改性液；(2)将5kg平均粒径为20μm的沸石粉与30kg改性液混合均匀，得到混合液，将混合液静置2h后再进行抽滤，对得到的滤饼进行真空干燥，干燥所得物经过粉碎后得到改性沸石粉。
34.制备例2本制备例与制备例1的不同之处在于，在制备改性沸石粉的步骤(1)中，改性液的组分还包括4kg丙烯酸。
35.制备例3本制备例与制备例2的不同之处在于，在制备改性沸石粉的步骤(1)中，改性液的组分还包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比为1：1。
36.制备例3-7如表1，制备例3-7的不同之处在于，在制备改性沸石粉的步骤(1)中，乙烯基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的重量比不同。
39.实施例1本实施例中，a料包括如下组分：聚醚多元醇30kg、偶氮二异丁腈4kg，稳泡剂2.4kg，填料30kg，颜料4kg，催化剂0.6kg，水0.4kg，吸水剂3.6kg。b料包括如下重量份的组分：二异氰酸酯16kg、橡胶生胶颗粒6kg。
40.a、b组分的比例按照异氰酸根指数计算，异氰酸根指数为0.85；聚醚多元醇由聚醚多元醇330n、聚醚多元醇220和聚醚多元醇210按照11:6:3的重量比混合而成，二异氰酸酯为mdi-50，稳泡剂为椰油脂肪酸二乙醇酰胺，填料为硅灰，颜料为氧化铁红，催化剂为异辛酸锌，吸水剂为平均粒径380μm的沸石粉，橡胶生胶颗粒为平均粒径460μm的丁苯橡胶生胶的颗粒。
41.本实施例中，半预制聚氨酯跑道按照以下步骤进行施工：(1)将聚醚多元醇、偶氮二异丁腈、稳泡剂、填料、颜料、催化剂、水和吸水剂混合均匀，得到a料；将二异氰酸酯和橡胶生胶颗粒混合均匀，得到b料；(2)将a料和b料混合均匀，得到聚氨酯料浆；(3)将聚氨酯料浆浇注到模具中，平均浇注厚度为6mm，在75℃的烘烤条件下固化25min，开模后经过收卷得到预制聚氨酯卷材，使用剩余的聚氨酯料浆作为聚氨酯胶水，将预制聚氨酯卷材粘接到施工区域，聚氨酯胶水自然固化后得到基础层；(4)使用聚氨酯胶粘剂将基础层粘接到施工区域，然后在基础层表面浇注a料和b料的混合物，平均浇注厚度为2mm，混合物在75℃固化25min后得到面层。
44.实施例8-13如表3，实施例8-13与实施例7的不同之处在于改性沸石粉的制备例不同。
45.表3对比例对比例1参照公告号为cn112341596b的中国专利的实施例1的制备方法制备的聚氨酯跑道。
48.对比例4本对比例与实施例3的不同之处在于，a料的组分不包括吸水剂，且用水量由0.6kg提高至0.9kg。
51.性能检测试验方法试样准备：参照《gb 36246-2018中小学合成材料面层运动场地》的规定，制备300mm
52.一、模拟昼夜温差条件下的剥离情况为了加快检测时间，本项检测中采用的温差大于实际环境温差，目的是使试验结果更加明显，试验的初始湿度为75％。测试时，将试样放置在密闭环境中，以24h为一个周期进行冷热循环处理，一个完整循环的历程如下：(1)经过2h的匀速升温，从-20℃升温到40℃；(2)在40℃保温10h；(3)经过2h的匀速降温，从40℃降温到-20℃；(4)在-20℃保温10h，结束一个周期完美体育。
53.按照上述循环历程，对各实施例以及对比例的试样进行冷热循环处理，观察对比例1的聚氨酯发泡弹性层与聚氨酯加强层出现剥离的时间，并观察除对比例1以外其余试样的基础层与面层出现剥离的时间(记录的时间舍去不足1h的尾数)，结果见表4。
54.二、抗冲击性能参照《gb 36246-2018中小学合成材料面层运动场地》，对试样进行冲击吸收率的测试，结果见表4。
55.表4表4结合实施例1-5和对比例1并结合表4可以看出，实施例1-5测得的出现剥离的时间均晚于对比例1，且冲击吸收率均高于对比例1，说明本技术通过提高固化温度，对残余应力起到了消除作用，而基础层和面层中的微气泡含量相对较高，不仅增加了聚氨酯跑道对高低温循环的抵抗力，减少了聚氨酯跑道的剥离，还改善了聚氨酯跑道的抗冲击性能。
56.结合实施例3和对比例2并结合表4可以看出，当a料的组分不包括吸水剂时，对比例2测得的出现剥离的时间早于实施例3，且冲击吸收率低于实施例3，说明在实施例3中，偶氮二异丁腈受热分解后产生的氮气形成了微气泡，增加了聚氨酯基体中的微气泡含量，减少了聚氨酯跑道的剥离，还改善了聚氨酯跑道的抗冲击性能。
例3测得的出现剥离的时间早于实施例3，且冲击吸收率低于实施例3，说明在实施例3中，当聚氨酯料浆中游离的水由于发泡而产生消耗之后，吸水剂中的水分向聚氨酯料浆中扩散。此时，聚醚多元醇与二异氰酸酯的交联使得聚氨酯料浆的流动性下降，微气泡移动时受到的阻力增大，因此微气泡不容易扩散到聚氨酯料浆外，有利于微气泡的保留，提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
58.结合实施例3和对比例4并结合表4可以看出，当a料的组分不包括吸水剂，但是增加水的用量时，对比例3测得的出现剥离的时间接近实施例3，且冲击吸收率接近实施例3，说明在对比例4中，用水量增加后微气泡的产生量有所增加，弥补了微气泡的损失。
59.结合实施例3和对比例5并结合表4可以看出，当b料的组分不包括橡胶生胶颗粒时，对比例5测得的出现剥离的时间早于实施例3，且冲击吸收率低于实施例3，说明在实施例3中，微气泡能够附着在橡胶生胶颗粒表面，而聚醚多元醇与二异氰酸酯的交联产物对橡胶生胶颗粒表面的微气泡进行了固定作用，最终提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
60.结合实施例3和对比例6并结合表4可以看出，当固化时的温度为25℃时，对比例6测得的出现剥离的时间早于实施例3，且冲击吸收率高于实施例3，说明在烘烤条件下成型能够更好地消除残余应力，从而减少了聚氨酯跑道在昼夜温差较大的条件下长期服役后出现分层的可能，而吸水剂有利于微气泡的保留，提高了聚氨酯基体中微气泡的含量，有助于改善聚氨酯基体以及半预制聚氨酯跑道的抗冲击性能。
61.结合实施例3和实施例6并结合表4可以看出，实施例6测得的出现剥离的时间晚于实施例3，且冲击吸收率高于实施例3，说明二甲苯能够使得橡胶生胶颗粒溶胀，进而使得橡胶生胶颗粒表面的链段舒展，苯乙烯在偶氮二异丁腈的作用下能够与橡胶生胶颗粒发生交联，并在橡胶生胶颗粒表面产生网状交联结构，从而加强了橡胶生胶颗粒对微气泡的吸附效果，减少了微气泡的扩散损失。
62.结合实施例6、实施例7并结合表4可以看出，实施例7测得的出现剥离的时间晚于实施例6，且冲击吸收率高于实施例6，说明改性沸石粉表面接枝的乙烯基能够在偶氮二异丁腈的作用下与橡胶生胶颗粒交联。当改性沸石粉释放水分后，水与异氰酸酯基团反应产生的微气泡更容易被橡胶生胶颗粒捕获，从而减少了微气泡的扩散损失。
63.结合实施例7、实施例8并结合表4可以看出,实施例8测得的出现剥离的时间晚于实施例7，且冲击吸收率高于实施例7，说明丙烯酸能够吸附在沸石粉表面，从而在沸石粉表面产生了亲水-疏水界面，改善了沸石粉对微气泡的吸附效果，有助于减少微气泡的扩散损失。另外，吸附在沸石粉表面的丙烯酸还能在偶氮二异丁腈的作用下与橡胶生胶颗粒发生交联，有利于橡胶生胶颗粒对微气泡进行吸附。
64.结合实施例9-13、实施例8并结合表4可以看出，实施例9-13测得的出现剥离的时间均晚于实施例8，且冲击吸收率均高于实施例8，说明γ-氨丙基三乙氧基硅烷能够在沸石粉表面接枝含有氨基的有机链段，而氨基能够与二异氰酸酯发生交联，氨基与二异氰酸酯的交联产物能够对改性沸石粉表面的微气泡起到固定作用，减少了微气泡的扩散损失。
65.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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