聚氨酯；塑胶跑道；扩链剂；耐候性

1 聚氨酯塑胶跑道简述
    聚氨酯的形成原理实际上是异氰酸酯与羟基化合物加聚反应生成含有氨基甲酸酯基团的大分子主链结构，而基于聚氨酯的塑胶主要通过浇注的方法进行实现，最终成为良好的聚氨酯弹性体，而聚氨酯塑胶的生成过程是采用混合、加工、摊铺浇注的方法将聚氨酯预聚体、扩链剂、催化剂、助剂、颜料以及填料进行一系列加工，因此具有稳定性强且粘着性好等优势最终形成聚氨酯塑胶跑道供运动赛道使用。因铺设场地的不同，可以将聚氨酯塑胶跑道分为两层结构，使其具有更加稳定的结构，而其结构分别是基础层以及胶面层，其中基础层的构成材料为无机材料，而胶面层使用的材料则为聚氨酯，依据不同类别可以分为聚氨酯胶面层结构、聚氨酯异构体类型，其中聚氨酯胶面层结构由全塑型、复合型、混合型以及颗粒型构成；而聚氨酯异构体类型由甲苯二异氰酸酯（TDI）和二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）构成。根据相关规定，于2018年11月1日起，新国标中明令规定禁止重金属等有害物质出现在塑胶跑道之中。

2 聚氨酯塑胶跑道发展现状
2.1 TDI型聚氨酯塑胶跑道

    TDI型聚氨酯塑胶跑道的形成中最主要的核心要素是甲苯二异氰酸酯和3，3-二氯-4,4-二氨基二苯甲烷，通过二者之间的相互配合最终形成完善的聚氨酯塑胶跑道，倘若在其制作过程中加入一定的辅助剂，通过工作人员去现场进行铺设，最终进行固化而形成的塑胶跑道，将具有工艺简单、成本较低等优势，因此，已经成为我国多数运动场地的首选之一。TDI型聚氨酯塑胶跑道具有多种优势的同时，也带来不小的影响。根据相关实验数据表明， TDI型聚氨酯塑胶跑道具有毒性作用，在常温状态下即可进行挥发，经专业人员进行鉴定，其毒性可达到二级，除此之外，TDI可以通过—NCO基团的促进从而残留至聚氨酯预聚体中，并挥发至空气中引发人体器官出现损害。不但如此，MOCA扩链剂以及聚氨酯催化剂皆成为危害人体健康的重要因素，而聚氨酯塑胶跑道中还会添加甲醛、苯等有害助剂，成为不容忽视的因素。

2.2 MDI型聚氨酯塑胶跑道
    通过对TDI型聚氨酯塑胶跑道的研究可以发现，该类型的聚氨酯塑胶跑道具有较强的毒性，可以对人们的健康构成一定的危害，因此，应明令禁止该类型的聚氨酯塑胶跑道出现在人类生活中，通过不断的研究，最终发现MDI型聚氨酯塑胶跑道可以利用自身优势取代TDI型聚氨酯塑胶跑道，相对于TDI型聚氨酯塑胶跑道的巨大毒性，MDI型的聚氨酯塑胶跑道危害较小，其形成方法主要采用非MOCA扩链剂，并通过低重金属盐催化剂，最终形成聚氨酯，为将MDI型聚氨酯塑胶跑道的危害性降至最低，将对MDI、MOCA扩链剂以及催化剂进行改性，其中MDI改性主要通过将分子结构对称性4，4’-MDI以及分子结构不对称的2，4’-MDI以1:1比例进行充分混合，并在其中加入标准计量的催化剂和20%的橡胶颗粒，最终得到碳化二亚胺改性MDI，具有一定的稳定性以及环保性，除此之外，还可以不受气候条件影响。而针对扩链剂改性将以环保作为主要目标，在20世纪80年代，通过二甲留基甲苯二胺作为MOCA扩链剂的替代物，具有一定的优势。针对催化剂改性可以通过FAE-1或者二甲基催化剂提供聚氨酯塑胶跑道的稳定性。

3 聚氨酯塑胶跑道的扩链剂与结构性能的关系
3.1 扩链剂对结构性能的影响

    通过相关试验表明聚氨酯塑胶跑道中的扩链剂对于跑道的结构具有一定的影响，因此，本文将采用MOCA（4,4’-甲撑双邻氯苯胺）以及二醇为扩链剂制成1#和2#两种试样。在聚氨酯塑胶跑道的形成过程中预聚体与扩链剂会产生强烈反应，最终生成大分子链，其反应过程如下所示：

最终生成可以取代氨基甲酸酯结构直链聚合物。而将二胺作为扩链剂时的反应过程如下所示：

最终生成可以取代脲结构的直链聚合物。通过一系列的反应可以证明扩链剂的选择对于弹性体的结构性能具有一定的影响，除此之外，扩链剂的使用可以在弹性体内部形成大量脲键，对于提高聚氨酯塑胶跑道的物理性能具有重要作用，不同扩链剂对物理性能的影响如表1所示。

3.2 耐候性试验
    针对耐候性试验主要通过大气老化以及人工气候老化试验进行实现，其中大气老化需要一定的曝露条件，对于试验地点应选择空旷位置，避免外界干扰因素的产生，并以23°纬度角作为曝露角度，根据实验分析最终得出的试验结果为：试验1#比试验2#的老化性能好，无论从性能角度还是配方对比量皆证明试验1#比试验2#的优势要更强一些，而性能的数据将通过图表的形式进行展现，大气老化时间对物理性能的影响如表2所示。而人工气候老化的试验条件为：将试验1#比试验2#暴露于6kW水冷式的氙灯之下，将其作为该试验的光源，在实验过程中需要将试验箱的温度定为4±52℃，相对湿度为6±55℃，降雨周期为12分/60分，通过该试验可以确定最终结果为MOCA作为扩链剂的聚氨酯塑胶跑道耐候性更强，光照时间对物理性能变化的影响如表3所示。通过最终试验可以表明随着技术的不断发展，聚氨酯塑胶跑道仍具有一定的危害性应小心使用。

4 聚氨酯塑胶跑道发展趋势
    随着天然灾害的不断发生表明在灾难面前，人类显得极其渺小，长时间的工业污染、污染气体随意排放、水污染、生活垃圾污染以及大气等污染造成冰川融化、动物流离失所、人类因长时间呼入大量危害气体造成不良反应，该现象的不断发生都在提示着人类应当积极响应环保活动，从自身做起，而随着环保要求的日益加强为聚氨酯塑胶跑道提供了有力基础，通过聚氨酯塑胶跑道的不断发展以及其自身的优势皆表明，聚氨酯塑胶跑道将成为未来发展的新趋势。
4.1 纳米改性聚氨酯
    纳米改性实际上指的是在聚氨酯的形成过程中加入纳米材料，并通过原位聚合法制备的纳米改性聚氨酯，通过纳米改性聚氨酯可以最大限度的提升聚氨酯塑胶跑道的使用周期，为其增添一定的耐磨性。纳米改性聚氨酯的核心的在聚氨酯材料中加入 蒙脱土（MMT）和纳米二氧化硅（SiO2）等纳米粒子，在引入过程中应注意 蒙脱土（MMT）和纳米二氧化硅（SiO2）的分散程度，均匀的分散有利于发挥自身的最大优势，蒙脱土（MMT）、纳米二氧化硅（SiO2）改性聚氨酯弹性体塑胶跑道性能指标如表4所示，从表中可以看出，通过纳米改性后的聚氨酯具有一定的阻燃性、耐磨性等优势。

4.2 晶须补强聚氨酯
    晶须主要以立体的形式呈现，最终由四针状结构的纤维状单晶体展现，而晶须补强聚氨酯的形成过程最主要的核心物质为晶须材料与聚醚多元醇，通过将二者进行复合作用，将复合作用后形成的物质经过异氰酸酯组分反应最终形成聚氨酯弹性体，晶须补强聚氨酯具有补强、增韧等作用。晶须补强聚氨酯的改性主要通过偶联剂对钛酸钾晶须进行改性，改性过程中应保证晶须材料的充分分散，并通过与甲苯二异氰酸酯、聚醚多元醇等原料形成复合性材料，具有一定的拉伸性。
4.3 塑胶跑道回收处置
    根据相关新闻报道，各地方出现“毒跑道”现象，因此，相关政府以及教育部门针对该现象成立了治理小组，对“毒跑道”现象进行处理，对于回收后的塑胶跑道如何处理仍然处于待解决问题。
4.4 施工工艺设计
    为保证聚氨酯塑胶跑道的全面发展，将采取施工工艺设计对其进行加急处理，施工工艺设计会对聚氨酯塑胶跑道的原材料进行严格审核，在保证产品质量的同时，通过可靠的工程设计以及施工工艺方法对聚氨酯塑胶跑道进行全方位把控，坚决杜绝“小工厂”、“黑作坊”产生，除此之外，为保证聚氨酯塑胶跑道行业的良性发展，将通过技术过硬的专业人员进行质量监督，促进该事业的全面发展。