大眾健身體育館中聚氨酯橡膠運動跑道耐候及抗壓性能研究

聚氨酯橡膠整體彈性性能較好，常用于制作一般性的運動跑道，由于運動跑道的整體占地面積較大。其安裝過程十分復(fù)雜，如果材料不合格，出現(xiàn)疲勞老化的狀況。輕則造成經(jīng)濟損失，重則的話，也會對于整個運動跑道的建設(shè)帶來不良影響。積極開展運動跑道的專項整治，對其后續(xù)運動跑道的綜合使用狀況進(jìn)行分析。在比賽活動和專業(yè)體育訓(xùn)練過程中進(jìn)行支撐，聚氨酯塑膠被稱為液體橡膠，其優(yōu)越性在于在防震橡膠加工領(lǐng)域之內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。針對于聚氨酯橡膠目前使用特征來看，也受到了越來越多人的認(rèn)可。了解到聚氨酯橡膠目前的發(fā)展?fàn)顩r，并對其應(yīng)用趨勢進(jìn)行分析。結(jié)合聚氨酯橡膠的耐黃性能、撕裂性能、變形性能、抗壓性能做出研究。深入知曉聚氨酯橡膠的使用狀況，并維護(hù)后續(xù)的跑道壽命。

1 聚氨酯橡膠性能及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 聚氨酯橡膠概述

所謂聚氨酯橡膠，又被稱作為液體橡膠，其良好性能決定了聚氨酯橡膠被廣泛應(yīng)用于輪胎、密封膠帶、防震橡膠生產(chǎn)加工領(lǐng)域之內(nèi)，這也是目前應(yīng)用最為廣泛的一類橡膠類產(chǎn)品。尤其是其良好的耐磨性能，使其在體育設(shè)施中的發(fā)展變得越發(fā)的突出。在聚氨酯橡膠應(yīng)用過程中，它是針對于聚酯或者聚醚和二異氰酸酯類化合物結(jié)合而形成的一類化學(xué)原料。具有高性能特點，反映出了現(xiàn)代化學(xué)產(chǎn)業(yè)的成熟體系。針對聚氨酯橡膠的使用狀況來看，也得到了不同人群的認(rèn)可。了解到聚氨酯橡膠的使用結(jié)構(gòu)特性，并對其自身的差異狀況進(jìn)行分析，這也是實現(xiàn)聚氨酯橡膠應(yīng)用結(jié)構(gòu)突破的關(guān)鍵，聚氨酯橡膠在通常情況下是由氫鍵進(jìn)行連接的，發(fā)揮出較高的彈性。通過對聚氨酯橡膠特性進(jìn)行研究，不難發(fā)現(xiàn)其特性主要表現(xiàn)為硬度高彈、性高、耐磨性強、耐輻射性強等等。通常情況下，這是一般橡膠不具備的一些優(yōu)點。

1.2 聚氨酯橡膠性能

聚氨酯橡膠性能結(jié)構(gòu)突出，其主要表現(xiàn)為耐磨性較好。經(jīng)過具體的實驗已經(jīng)表明，聚氨酯橡膠耐磨性能是所有橡膠類型中最好的，耐磨性已經(jīng)達(dá)到天然橡膠的3倍以上，這也是聚氨酯橡膠發(fā)展的關(guān)鍵。針對于聚氨酯橡膠的應(yīng)用結(jié)構(gòu)來看的話，良好的耐磨性使其在運動跑道建設(shè)中有著完整的應(yīng)用。得出針對于聚氨酯橡膠應(yīng)用發(fā)展的現(xiàn)實意義，當(dāng)然聚氨酯橡膠耐油性也較好，所以其橡膠應(yīng)用趨勢也十分的明顯。聚氨酯橡膠性能摩擦系數(shù)較高，一般位于0.5左右。針對于聚氨酯橡膠的使用特性來看，特別是結(jié)合某些戶外運動，其性能的發(fā)揮就變得十分的重要。聚氨酯橡膠被廣泛應(yīng)用于運動跑道和運動場地的建設(shè)過程中，使用時間明顯高于傳統(tǒng)素材。耐磨性和耐候性特性較強，且具有一定的使用優(yōu)勢。針對聚氨酯橡膠目前的使用特性來看，它的抗震性能能夠應(yīng)用于整個軌道設(shè)計過程中。因此使用聚氨酯橡膠鋪設(shè)運動跑道成為現(xiàn)代田徑運動跑道建設(shè)的主要素材，不斷完善聚氨酯橡膠應(yīng)用內(nèi)容將為整個運動跑道建設(shè)提供重要的依據(jù)。同時，也為人們開展跑步運動進(jìn)行專業(yè)教育與訓(xùn)練奠基。從某種程度上來看的話，聚氨酯橡膠也為現(xiàn)代化體育運動提供了重要的依據(jù)。在全民健身理念發(fā)展作用下，針對于聚氨酯橡膠運動性能的發(fā)揮也能夠體現(xiàn)出其積極的作用，幫助人們從聚氨酯橡膠的使用方法進(jìn)行分析，讓其價值得到完整的發(fā)揮。

2 研究方法與內(nèi)容

2.1 研究方法

研究聚氨酯塑膠跑道耐候性與抗壓性，選取某工廠生產(chǎn)的聚氨酯試片，對于戶外進(jìn)行暴曬為。試片在陽光下暴露充分，防止風(fēng)雨因素影響，可以令其與臺面呈現(xiàn)出45度的仰角。根據(jù)暴曬試片和參與試片的反差狀況，對照色卡進(jìn)行分析，記錄試片的變色情況。為增強居民素質(zhì)跑道的耐候性與抗壓性，基于紫色光吸收劑和抗氧劑的穩(wěn)定劑，作為給添加原料。了解耐黃變性能與物理性能的變化機制，長期老化實驗將針對于制備的聚氨酯橡膠混合物進(jìn)行控制。采用長期老化實驗方法做出參照，主要研究其失效應(yīng)力、破壞應(yīng)變以及鍛煉人來進(jìn)行確定。

2.2 研究內(nèi)容

2.2.1 耐黃性能變化

將紫外光吸收劑與抗氧劑加入到聚氨酯塑膠配方中，同時配備出十個相應(yīng)的聚氨酯試片放于太陽光情況下。通過不同的試劑處理內(nèi)容，探索紫外光吸收劑與抗氧劑兩變黃變狀況。如圖1就是紫外光老化階段的黃變程度，在其中，可以發(fā)現(xiàn)1號試片為不添加穩(wěn)定劑，2號是偏添加1.2%的UV-531，3號試片添加1.2%的UV-P，4號試片添加1.2%的UV-9，5號試片添加1.2%的264型號抗氧劑，6號試片添加1.2%的UV-531，7、8、9、10添加的是UV系列的氧化物。試片均為混合性氧化劑，由圖1可以看出氧化劑和所有紫外光的吸收混合添加形式，呈現(xiàn)出最為理想的黃變抑制性能?？寡鮿┡c單一紫外線的吸收混合狀況也出現(xiàn)一定的差異，黃變程度最大的是未添加氧穩(wěn)定劑的一些試片。綜上所述，聚氨酯塑膠經(jīng)過此氧化物的處理，通過吸收高能量紫外光與能量轉(zhuǎn)換，釋放無害的低輻射線。阻礙物理或光化學(xué)降解，也避免黃變現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.2.2 物理機械性能分析

日光照射除了使聚氨酯塑膠產(chǎn)品出現(xiàn)一定的方便，同時也會導(dǎo)致其物理機械性能的巨大損失，這也體現(xiàn)在其抗壓性變化方面。研究針對于穩(wěn)定性要素進(jìn)行分析，對不同穩(wěn)定劑添加情況下試片進(jìn)行日光照射，可以發(fā)現(xiàn)試片物理機械性能在照射前后的變化情況。如表1所示，能夠看出性能損失程度，最高的是未添加穩(wěn)定劑，或者抗氧劑的1號試片。其次，為添加紫外光吸收劑和抗氧劑的試片。抗氧劑與所有紫外光吸收劑的混合添加性能損失最小，其次，為抗氧劑和單一紫外光的吸收混合添加劑。追其原因，也主要是因為自由基通過對于抗氧抑制劑內(nèi)容進(jìn)行分析，還能夠結(jié)合及自由基降解程度作出應(yīng)用，紫外光吸收劑通過能量變化釋放。

2.2.3 聚氨酯塑膠抗壓性分析

（1）表觀密度對屈服應(yīng)力影響。由聚氨酯為主要材料的塑膠跑道平整性較好，美觀，軟硬適中。具有些較強的物理性能化學(xué)性能，有利于運動員在運動過程中，發(fā)揮運動速度和技術(shù)，提高后續(xù)的運動成績，降低損傷率。表觀密度的增強，對于其屈服應(yīng)力的影響也呈現(xiàn)出一定的正相關(guān)。

（2）50%應(yīng)變率下表觀密度對屈服應(yīng)力影響。基于50%的應(yīng)變率表觀密度對屈服應(yīng)力的影響程度看出，其應(yīng)力曲線關(guān)系在屈服應(yīng)力變化情況之下，應(yīng)變率為50%時，試片表現(xiàn)出密度越大，硬度就越高。

2.2.4 抗熱老化性能分析

聚氨酯橡膠材料的失效，應(yīng)力破壞應(yīng)變和斷裂性能均水高于傳統(tǒng)塑膠軌道的。針對其性能優(yōu)化趨勢進(jìn)行分析來看，在本次實驗過程中，老化的材料相比老化后的聚氨酯橡膠材料比傳統(tǒng)橡膠材料的失效應(yīng)力降低，單位老化的聚氨酯橡膠材料失效應(yīng)力確實明顯高于傳統(tǒng)塑膠跑道的，這表明聚氨酯橡膠跑道的強度更好，聚氨酯橡膠跑道在老化后失效應(yīng)力明顯降低了8.33%，經(jīng)過一段時間之后傳統(tǒng)塑膠跑道的失效應(yīng)力降低為22.41%。這意味著熱老化會對于材料的拉伸性能產(chǎn)生劇烈的影響，但是聚氨酯橡膠材料老化性能卻較好，破壞應(yīng)變方式出現(xiàn)一定的變化，老化后的聚氨酯橡膠跑道破壞應(yīng)變整體下降了29.41%，傳統(tǒng)的塑膠跑道破壞應(yīng)變下降53.33%。斷裂能承受荷載，并拓展單位面積所需要的能量。結(jié)合目前材料的拉伸性能來看，斷裂能越大，表明材料的拉伸和延展性能越好。未老化的聚氨酯橡膠具有較高的鍛煉能，通過對于未老化和老化后的聚氨酯橡膠斷裂能和失效性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其對于跑道的整體影響是較大的。聚氨酯橡膠材料具有更為出色的抗老化性能，這也是其他橡膠跑道無法比擬的。

3 聚氨酯橡膠運動跑道耐候性與抗壓性分析

3.1 聚氨酯橡膠運動跑道耐候性分析

經(jīng)過具體的研究表明，在運動跑道建設(shè)過程中，如果頻繁使用聚氨酯橡膠。相比傳統(tǒng)橡膠而言，其有著重要的影響，這也是聚氨酯橡膠使用的重要優(yōu)勢之一。傳統(tǒng)的橡膠材料很容易受到天氣、外力、紫外線影響出現(xiàn)老化作用，但是針對聚氨酯橡膠應(yīng)用趨勢來看，聚氨酯橡膠的綜合應(yīng)用，可以讓其高硬度與高彈性性能得以發(fā)展。其最大的特點就是與普通橡膠相比，具備較強的耐候性。聚氨酯橡膠耐磨特點也是十分突出的，一些缺點不足主要為耐水性較差。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，聚氨酯橡膠運動跑道的耐候性能與其運動材料和各種使用環(huán)境相互關(guān)聯(lián)。制定出相關(guān)耐候性試驗，從而選擇對于基氨酯橡膠運動跑道以及實驗性能進(jìn)行分析，這都是針對于聚氨酯橡膠運動性能體現(xiàn)的關(guān)鍵。為研究聚氨酯橡膠運動軌道的耐候性能選擇不同的材料，從各種使用環(huán)境和相關(guān)耐候性試驗對其進(jìn)行分析?？梢园l(fā)現(xiàn)聚氨酯橡膠運動跑道耐候性能的模擬控制效果主要與天氣實驗、老化實驗有著一定的關(guān)系，在研究中深入跑道表層的耐候性，通過大氣暴曬實驗，從而使得聚氨酯橡膠內(nèi)容在自然模擬過程之中耐候性能或者加速控制。對于跑道訓(xùn)練而言都有著重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)聚氨酯橡膠跑道整體耐候性能較強，在與傳統(tǒng)橡膠進(jìn)行應(yīng)用過程中，也能夠發(fā)揮出其優(yōu)質(zhì)性能。

3.2 聚氨酯橡膠運動跑道耐磨性分析

在具體研究耐磨性能時，必須對于其適應(yīng)自然環(huán)境的一系列因素作出探索。比如紫外線的照射會大大加快聚氨酯橡膠跑道的老化現(xiàn)象，經(jīng)過一系列的實驗對比已有充分研究結(jié)果表明。使用聚氨酯橡膠建設(shè)的運動跑道，相比于傳統(tǒng)橡膠跑道來講，具備一系列的優(yōu)勢。尤其是其能夠延續(xù)各種環(huán)境，對跑道德耐候影響緩解跑道的老化過程，增加其綜合使用壽命，這也是目前聚氨酯橡膠跑道建設(shè)的核心。通過開設(shè)圍繞聚氨酯橡膠跑道的各項實驗，可以從大氣溫度、紫外線、風(fēng)雨濕度等角度探索及耐候性狀況，對于聚氨酯跑道的特點做出分析，也實現(xiàn)后續(xù)對于其整體操作的控制。在出現(xiàn)相應(yīng)問題之后，隨著運動跑道建設(shè)內(nèi)容的逐步加強，耐候性直接關(guān)系的運動跑道的使用壽命。當(dāng)跑道表面出現(xiàn)相應(yīng)問題時，對跑道運動訓(xùn)練和相關(guān)比賽也帶來了較大的制約，通過體系化研究，對聚氨酯橡膠的具體性能進(jìn)行發(fā)展。可以綜合應(yīng)用此項元素，實現(xiàn)運動跑道價值理念的突破。

3.3 聚氨酯橡膠跑道的抗壓性分析

相較于傳統(tǒng)的橡膠材料來而言，聚氨酯橡膠材料具有良好的抗壓性能。首先，聚氨酯橡膠材料良好的彈性不同的形狀和橡膠層，對于抗壓性能產(chǎn)生了直接的影響。其次，其性能和形狀有著一定的關(guān)聯(lián)性，在研究橡膠抗壓性能時，橡膠的硬度和溫度也會有著直接的關(guān)聯(lián)效果。形狀相同的橡膠在硬度增加之后，抗壓彈性會逐步增高，而在動態(tài)條件下橡膠的抗壓多是從靜態(tài)狀況下逐步入手的，而這也是針對于其抗壓性能和彈跳性能進(jìn)行分析的關(guān)鍵。通過對于聚氨酯橡膠的主要化學(xué)性能做出分析，可以發(fā)現(xiàn)在聚氨酯橡膠分子鏈的構(gòu)成過程中。由于發(fā)揮的氫鍵的作用，使得其具有較高的彈性。在聚氨酯橡膠分子中，氫鍵具有極其重要的作用。由于氫原子叫小原子比較大，但是A-H之間的氫原子只能夠以一個原子進(jìn)行結(jié)合，從而形成氫鍵。此外，由于負(fù)離子之間的相互排斥作用，這也使得另一個電負(fù)性較大的原子發(fā)生了一定的變化。通過對于聚氨酯橡膠進(jìn)行應(yīng)用分析，可以發(fā)現(xiàn)其硬度高、彈性高、耐磨性較強，對于整個運動跑道的作用更是發(fā)揮了重要的作用。良好的耐壓性能直接關(guān)系到跑道運動過程中的舒適性和跑道的整體使用壽命，因此應(yīng)針對于抗壓性能和彈力因素進(jìn)行分析。通過對于聚氨酯橡膠材料進(jìn)行研究，可以發(fā)現(xiàn)除了擁有著良好的物理以及化學(xué)性能，伸縮強度可以高達(dá)70Mpa，同樣良好的撕裂強度也可以使得運動跑道的強度內(nèi)容得到發(fā)展。相較于之前的運動強度來看，可以增加十倍以上?；鶎訂蔚睦旌脱娱L能力也較強，大量實踐表明聚氨酯橡膠運動跑道具有良好的抗壓性能。

4 結(jié)語

聚氨酯橡膠具有一系列的優(yōu)越性能，但是仍然存在不足和缺陷。除了防水性以及其抗衰老性較差以外，與三元乙丙橡膠相比，使用過程中也存在一定的差異。也不難發(fā)現(xiàn)三元乙丙橡膠耐光性和保色性都明顯優(yōu)于聚氨酯橡膠，所以從運動跑道建設(shè)來看的話，以該橡膠為代表的橡膠類塑膠跑道效果遠(yuǎn)優(yōu)于聚氨酯塑膠橡膠。針對聚氨酯塑膠橡膠跑道使用特點進(jìn)行分析，后續(xù)應(yīng)注重對于光穩(wěn)定性的維護(hù)。不同密度的聚氨酯所交可以應(yīng)用于不同領(lǐng)域之內(nèi)。探究聚氨酯塑膠耐磨性。完善運動跑道性能，讓其擁有較好的抗緩沖的作用，這也是后續(xù)聚氨酯橡膠應(yīng)用的主要功能內(nèi)容之一。

（作者單位：北京華安聯(lián)合認(rèn)證檢測中心有限公司）