环保高弹性丙烯酸塑胶跑道及其生产方法
阅读说明：本技术 环保高弹性丙烯酸塑胶跑道及其生产方法 (Environment-friendly high-elasticity acrylic plastic track and production method thereof ) 是由 全洪晖 全家琦 吴会歌 于 2021-10-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了环保高弹性丙烯酸塑胶跑道及其生产方法,属于塑胶跑道技术领域。且所述环保高弹性丙烯酸塑胶跑道包括防水层、弹性层和基层,防水层为最上层；所述弹性层为弹性聚丙烯酸酯铺设而成,所述弹性聚丙烯酸酯由苯丙乳液、改性丙烯酸酯核壳乳液、消泡剂、氨水、聚乙二醇和甲基纤维制成。所述改性丙烯酸酯核壳乳液由硅溶胶、乳化剂和功能化丙烯酸酯核壳乳液制成,利用了功能化丙烯酸酯核壳乳液的弹性特性,硅溶胶的增强填充,科学配伍其他成分,使弹性聚丙烯酸酯的硬度合理化的同时达到高弹性,最后壳层中的耐候烯烃单体含有苯并三唑的结构,提高了弹性层的耐候性能,提高跑道的耐用性。(The invention discloses an environment-friendly high-elasticity acrylic plastic track and a production method thereof, belonging to the technical field of plastic tracks. The environment-friendly high-elasticity acrylic plastic track comprises a waterproof layer, an elastic layer and a base layer, wherein the waterproof layer is the uppermost layer; the elastic layer is formed by laying elastic polyacrylate, and the elastic polyacrylate is prepared from styrene-acrylic emulsion, modified acrylate core-shell emulsion, a defoaming agent, ammonia water, polyethylene glycol and methyl fiber. The modified acrylate core-shell emulsion is prepared from silica sol, an emulsifier and a functional acrylate core-shell emulsion, the elastic characteristic of the functional acrylate core-shell emulsion is utilized, the silica sol is reinforced and filled, other components are scientifically matched, the hardness of the elastic polyacrylate is reasonable and high elasticity is achieved, and finally the weather-resistant olefin monomer in the shell layer contains a benzotriazole structure, so that the weather resistance of the elastic layer is improved, and the durability of the runway is improved.)
技术领域
本发明属于塑胶跑道技术领域，具体地，涉及环保高弹性丙烯酸塑胶跑道及其生产方法。
背景技术
塑胶跑道是现代田径场地中不可缺少的重要设施。与传统的土质跑道相比，其具有良好的弹性、防滑性、耐磨性、吸震性，场地护理容易，色彩鲜明，美观整齐等优点。而目前国内普遍铺装的塑胶跑道是以油性双组分聚氨酯（PU）为粘合剂的聚氨酯PU跑道。该种跑道存在以下缺点：一是施工过程中添加的有机溶剂（如二甲苯或醋酸乙酯等）易挥发，污染环境并危害施工人员的身体；二是需要现配现用，施工麻烦，容易造成材料的损耗和浪费。
近些年，出现丙烯酸塑胶跑道以替代传统的聚氨酯跑道，解决上述问题。如中国专利CN102733289B公开的水性丙烯酸树脂塑胶跑道及其生产方法，该跑道包括由下到上依次粘接在一起的基础层、减震层、耐磨层和罩面保护层，所述基础层包括基础和刮涂于所述基础上表面的基础底油；所述减震层由跑道底胶和丁苯橡胶颗粒混合搅拌后铺装于所述基础底油上形成；所述减震层上喷涂有层间增强型底油；所述耐磨层由跑道面胶、三元乙丙橡胶颗粒和三元乙丙橡胶粉混合搅拌后铺装于所述层间增强型底油上形成；所述罩面保护层由罩面保护胶和水混合后喷涂于所述耐磨层上形成。该发明提供的水性丙烯酸树脂跑道不含有对人体和环境有害的物质，是一种环保型产品。但是丙烯酸树脂的弹性性能弱于聚氨酯的弹性性能，造成跑道弹性的降低，降低跑道的使用体验。
因此，有必要提供一种高弹性丙烯酸跑道，在环保的同时，保证跑道的高弹性体验。
发明内容
本发明的目的在于提供环保高弹性丙烯酸塑胶跑道及其生产方法，以解决上述背景提到的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
环保高弹性丙烯酸塑胶跑道，包括防水层、弹性层和基层，防水层为最上层。
进一步地，所述防水层为丙烯酸防水涂料喷涂于弹性层形成的。
进一步地，所述弹性层为弹性聚丙烯酸酯铺设而成，所述弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：
步骤S1、将弹性烯烃单体A、弹性烯烃单体B、乳化剂A和去离子水混合均匀后，水浴加热至86℃后，滴加一半引发剂溶液，滴加速度为1-2滴/秒，滴加完全后，搅拌3h，然后冷却至室温，调节乳液pH值为9，升温至80℃后，滴加含有丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和耐候烯烃单体的混合物，同步滴加剩余引发剂溶液，滴加速度均为1-2滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应4h，得功能化丙烯酸酯核壳乳液，其中，弹性烯烃单体A、弹性烯烃单体B、乳化剂A、去离子水、引发剂、丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和耐候烯烃单体的质量比为5-15：15-25：0.5-1.5：80-95：0.4-1.4：6-17：9-12：7-15：2.5-5.5，乳化剂A为脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种，引发剂为过硫酸钾；
步骤S2、将硅溶胶和乳化剂B在75℃下搅拌20min，然后滴加功能化丙烯酸酯核壳乳液，室温搅拌均匀，得改性丙烯酸酯核壳乳液，其中，硅溶胶、乳化剂B、功能化丙烯酸酯核壳乳液的质量比为80-100：1-2：100，乳化剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚，硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为20-35%；
步骤S3、将苯丙乳液、改性丙烯酸酯核壳乳液、消泡剂和氨水搅拌均匀，再加入聚乙二醇和甲基纤维素在70-85℃下搅拌5h，冷却至室温，静置以排出气泡，得弹性聚丙烯酸酯，其中，苯丙乳液、改性丙烯酸酯核壳乳液、消泡剂、氨水、聚乙二醇、甲基纤维素的质量比10-21：60-85：5.5-12.5：3.5-8.5：1.5-7.5：1-4.5。
进一步地，所述基层为混凝土层。
进一步地，所述弹性烯烃单体A通过以下步骤制成：
将苯硼酸加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入无水乙醚和三乙胺，在搅拌状态下，滴加二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液，滴加速度为1滴/秒，室温反应4-6h，去离子水洗涤2-3次，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体A，其中，苯硼酸、无水乙醚、三乙胺、二甲基乙烯基氯硅烷的用量比为0.041-0.042mol：80-150mL：0.02mol：0.02mol；
所述弹性烯烃单体A的分子结构式如下所示：
进一步地，所述弹性烯烃单体B通过以下步骤制成：
将4-（三氟甲基）苯酚加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入无水四氢呋喃和三乙胺，在搅拌状态下，滴加二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液，滴加速度为1滴/秒，室温反应4-6h，去离子水洗涤2-3次，无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体B，其中，4-（三氟甲基）苯酚、无水四氢呋喃、三乙胺、二甲基乙烯基氯硅烷的用量比为0.021-0.023mol：80-150mL：0.02mol：0.02mol；
所述弹性烯烃单体B的分子结构式如下所示：
进一步地，所述耐候烯烃单体通过以下步骤制成：
将2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、甲基氢醌、三乙胺和四氢呋喃混合均匀，并在50℃下搅拌使2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑完全溶解，再滴加丙烯酰氯的四氢呋喃溶液，滴加速度为3滴/秒，滴加完毕后持续搅拌10h，反应结束后，加入蒸馏水，搅拌后过滤，旋蒸除去溶剂四氢呋喃，用乙醇重结晶，得耐候烯烃单体，2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、丙烯酰氯的摩尔比为1：1。
所述耐候烯烃单体的分子结构式如下所示：
环保高弹性丙烯酸塑胶跑道的生产方法，包括以下步骤：
步骤一、基层的制备：将土地平整，然后铺设混凝土，固化后获得基层，基层厚度为15-30mm；
步骤二、弹性层的制备：将弹性聚丙烯酸酯铺设于基层，形成一层弹性聚丙烯酸酯，并在弹性聚丙烯酸酯的表面铺上一层模具，使得弹性聚丙烯酸酯表面形成一层纹理，增加其表面的粗糙程度，增加其防滑性能，固化后，取走模具，得弹性层，弹性层厚度为13-16mm；
步骤三、防水层的制备：在弹性层表面喷涂一层丙烯酸防水涂料，固化，得防水层，防水层的厚度为2-4mm，即得环保高弹性丙烯酸塑胶跑道。
本发明的有益效果：
本发明利用弹性聚丙烯酸酯铺设成弹性层，以达到环保和跑道的高弹性体验，其中弹性聚丙烯酸酯是由功能化丙烯酸酯核壳乳液、硅溶胶、乳化剂B、苯丙乳液、消泡剂、氨水、聚乙二醇和甲基纤维素制成，利用了功能化丙烯酸酯核壳乳液的弹性特性，硅溶胶中二氧化硅颗粒的增强填充，科学配伍其他成分，使弹性聚丙烯酸酯的硬度合理化的同时达到高弹性，所述功能化丙烯酸酯核壳乳液是以弹性烯烃单体A和弹性烯烃单体B为核，以丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和耐候烯烃单体为壳，其中，弹性烯烃单体A为硼硅氧烷类烯烃，弹性烯烃单体B为硅氧烷类烯烃，二者聚合形成的聚硼硅氧烷具有优异的弹性性能和硅-氧-硼键的自修复性能，同时弹性烯烃单体B含有氟支链，提高聚硼硅氧烷主链的防水性能，避免聚硼硅氧烷主链遇水水解；最后壳层中的耐候烯烃单体含有苯并三唑的结构，提高了弹性层的耐候性能，提高跑道的耐用性；
本发明在弹性层表面用丙烯酸防水涂料喷涂形成一层防水层，进一步提高弹性层的防水性能，增加弹性聚丙烯酸酯的耐水性能，防止其中的聚硼硅氧烷链的水解，同时丙烯酸防水涂料与弹性聚丙烯酸酯相容性良好，防水层与弹性层粘着力强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
弹性烯烃单体A通过以下步骤制成：
将0.041mol苯硼酸加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入80mL无水乙醚和0.02mol三乙胺，在搅拌状态下，滴加含有0.02mol二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液50mL，滴加速度为1滴/秒，室温反应4h，用80mL去离子水洗涤2次，10g无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体A。
弹性烯烃单体B通过以下步骤制成：
将0.021mol 4-（三氟甲基）苯酚加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入80mL无水四氢呋喃和0.02mol三乙胺，在搅拌状态下，滴加0.02mol二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液，滴加速度为1滴/秒，室温反应4h，用80mL去离子水洗涤2次，10g无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体B。
耐候烯烃单体通过以下步骤制成：
将0.1mol2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、20mL甲基氢醌、0.1mol三乙胺和50mL四氢呋喃混合均匀，并在50℃下搅拌使2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑完全溶解，再滴加含有0.1mol丙烯酰氯的四氢呋喃溶液50mL，滴加速度为3滴/秒，滴加完毕后持续搅拌10h，反应结束后，加入50mL蒸馏水，搅拌后过滤，旋蒸除去溶剂四氢呋喃，用80mL乙醇重结晶，得耐候烯烃单体。
实施例2：
弹性烯烃单体A通过以下步骤制成：
将0.042mol苯硼酸加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入150mL无水乙醚和0.02mol三乙胺，在搅拌状态下，滴加含有0.02mol二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液50mL，滴加速度为1滴/秒，室温反应6h，用80mL去离子水洗涤3次，10g无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体A。
弹性烯烃单体B通过以下步骤制成：
将0.023mol 4-（三氟甲基）苯酚加入反应容器中，将体系抽真空通氮气，然后加入150mL无水四氢呋喃和0.02mol三乙胺，在搅拌状态下，滴加0.02mol二甲基乙烯基氯硅烷的乙醚溶液，滴加速度为1滴/秒，室温反应4-6h，用80mL去离子水洗涤3次，10g无水硫酸钠干燥，旋转蒸发除去乙醚，得弹性烯烃单体B。
耐候烯烃单体通过以下步骤制成：
将0.12mol2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑、25mL甲基氢醌、0.1mol三乙胺和50mL四氢呋喃混合均匀，并在50℃下搅拌使2-（2'-羟基-5-甲基苯基）苯并三唑完全溶解，再滴加含有0.1mol丙烯酰氯的四氢呋喃溶液60mL，滴加速度为3滴/秒，滴加完毕后持续搅拌10h，反应结束后，加入60mL蒸馏水，搅拌后过滤，旋蒸除去溶剂四氢呋喃，用80mL乙醇重结晶，得耐候烯烃单体。
实施例3：
弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：
步骤S1、将5g实施例1制备的弹性烯烃单体A、25g实施例1制备的弹性烯烃单体B、0.5g乳化剂A和80g去离子水混合均匀后，水浴加热至86℃后，将0.4g引发剂加入9.6g去离子水中制成引发剂溶液，滴加一半量的引发剂溶液，滴加速度为1滴/秒，滴加完全后，搅拌3h，然后冷却至室温，调节乳液pH值为9，升温至80℃后，滴加含有6g丙烯酸、12g丙烯酸正丁酯、7g甲基丙烯酸甲酯和2.5g实施例1制备的耐候烯烃单体的混合物，同步补滴剩余引发剂溶液，滴加速度均为2滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应4h，得功能化丙烯酸酯核壳乳液，其中，乳化剂A为脂肪醇聚氧乙烯醚，引发剂为过硫酸钾；
步骤S2、将80g硅溶胶和1g乳化剂B在75℃下搅拌20min，然后滴加100g功能化丙烯酸酯核壳乳液，室温搅拌均匀，得改性丙烯酸酯核壳乳液，其中，乳化剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚，硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为20%；
步骤S3、将10g苯丙乳液、85g改性丙烯酸酯核壳乳液、5.5g消泡剂和3.5g氨水搅拌均匀，再加入1.5g聚乙二醇和1g甲基纤维素在70℃下搅拌5h，冷却至室温，静置以排出气泡，得弹性聚丙烯酸酯，其中，消泡剂为有机硅消泡剂。
实施例4：
弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：
步骤S1、将15g实施例2制备的弹性烯烃单体A、15g实施例2制备的弹性烯烃单体B、1.5g乳化剂A和95g去离子水混合均匀后，水浴加热至86℃后，将1.4g引发剂加入8.6g去离子水中制成引发剂溶液，滴加一半量的引发剂溶液，滴加速度为2滴/秒，滴加完全后，搅拌3h，然后冷却至室温，调节乳液pH值为9，升温至80℃后，滴加含有17g丙烯酸、12g丙烯酸正丁酯、15g甲基丙烯酸甲酯和5.5g实施例2制备的耐候烯烃单体的混合物，同步补滴剩余引发剂溶液，滴加速度均为2滴/秒，滴加完全后，继续搅拌反应4h，得功能化丙烯酸酯核壳乳液，其中，乳化剂A为十二烷基苯磺酸钠，引发剂为过硫酸钾；
步骤S2、将100g硅溶胶和2g乳化剂B在75℃下搅拌20min，然后滴加100g功能化丙烯酸酯核壳乳液，室温搅拌均匀，得改性丙烯酸酯核壳乳液，其中，乳化剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚，硅溶胶中的二氧化硅的质量分数为35%；
步骤S3、将21g苯丙乳液、60g改性丙烯酸酯核壳乳液、5.5g消泡剂和8.5g氨水搅拌均匀，再加入7.5g聚乙二醇和4.5g甲基纤维素在85℃下搅拌5h，冷却至室温，静置以排出气泡，得弹性聚丙烯酸酯，其中，消泡剂为有机硅消泡剂。
实施例5：
环保高弹性丙烯酸塑胶跑道，通过以下步骤制成：
步骤一、基层的制备：将土地平整，然后铺设混凝土，固化后获得基层，基层厚度为15mm；
步骤二、弹性层的制备：将实施例3制备的弹性聚丙烯酸酯铺设于基层，形成一层弹性聚丙烯酸酯，并在弹性聚丙烯酸酯的表面铺上一层模具，固化后，取走模具，得弹性层，弹性层厚度为13mm；
步骤三、防水层的制备：在弹性层表面喷涂一层丙烯酸防水涂料，固化，得防水层，防水层的厚度为2mm，即得环保高弹性丙烯酸塑胶跑道。
实施例6：
环保高弹性丙烯酸塑胶跑道，通过以下步骤制成：
步骤一、基层的制备：将土地平整，然后铺设混凝土，固化后获得基层，基层厚度为25mm；
步骤二、弹性层的制备：将实施例4制备的弹性聚丙烯酸酯铺设于基层，形成一层弹性聚丙烯酸酯，并在弹性聚丙烯酸酯的表面铺上一层模具，固化后，取走模具，得弹性层，弹性层厚度为15mm；
步骤三、防水层的制备：在弹性层表面喷涂一层丙烯酸防水涂料，固化，得防水层，防水层的厚度为3mm，即得环保高弹性丙烯酸塑胶跑道。
实施例7：
环保高弹性丙烯酸塑胶跑道，通过以下步骤制成：
步骤一、基层的制备：将土地平整，然后铺设混凝土，固化后获得基层，基层厚度为30mm；
步骤二、弹性层的制备：将实施例3制备的弹性聚丙烯酸酯铺设于基层，形成一层弹性聚丙烯酸酯，并在弹性聚丙烯酸酯的表面铺上一层模具，固化后，取走模具，得弹性层，弹性层厚度为16mm；
步骤三、防水层的制备：在弹性层表面喷涂一层丙烯酸防水涂料，固化，得防水层，防水层的厚度为4mm，即得环保高弹性丙烯酸塑胶跑道。
对比例1：
弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：与实施例3相比，不加弹性烯烃单体A，其余相同。
对比例2：
弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：与实施例4相比，不加弹性烯烃单体B，其余相同。
对比例3：
弹性聚丙烯酸酯通过以下步骤制成：与实施例3相比，不加耐候烯烃单体，其余相同。
实施例8：
将实施例3-4和对比例1-3获得的弹性聚丙烯酸酯进行以下性能测试：
简支梁缺口冲击强度：按照GB/T 1043塑料简支梁冲击性能进行测试，测试结果如表1所示；
拉伸性能：按照GB/T 528进行测试，测试结果如表1所示；
耐候性能：氙灯人工加速老化试验：按照GB／T 16442.2-2014进行试验，试验温度
65℃±3℃，相对湿度（65℃±3）%，测试结果如表2所示；
实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3 冲击强度 21.4MPa 19.8MPa 14.7MPa 16.7MPa 19.3MPa 拉伸强度 23.1Mpa 21.9MPa 16.1MPa 17.3MPa 20.3MPa
从表1中的数据可以看出，实施例3-4获得的弹性聚丙烯酸酯的弹性性能明显优于对比例1-2获得的弹性聚丙烯酸酯的对应性能。
表2
从表2中的数据可以看出，实施例3-4获得的弹性聚丙烯酸酯的耐候性能明显优于对比例3获得的弹性聚丙烯酸酯的对应性能。
上述性能测试说明实施例5-7获得的跑道使用的弹性聚丙烯酸酯具有优异的弹性性能和耐候性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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