聚氨酯塑胶跑道的研究进展
黎家强,梁伟健,黄家奇,侯文俊,马晓阳
(清远高新华园科技协同创新研究院有限公司
广东清远 511517)
来源:广东化工 2022年 第49卷 第12期
介绍了国内外运动场地铺装材料的发展历史和一些聚氨酯塑胶跑道的相关标准,分析了传统聚氨酯塑胶跑道的有害成分与危害,总结了目前国内环保型聚氨酯跑道的研究进展,探讨了二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系聚氨酯塑胶跑道的技术现状、环保助剂的研究进展和改性聚氨酯塑胶跑道的相关技术成果,展望了聚氨酯塑胶跑道的发展趋势并提出了相关建议。
聚氨酯;塑胶跑道
危害;环保;研究进展
随着体育竞技和科学技术的发展,人们对田径运动场跑道 的要求越来越提高。起初,田径运动场的地面是由滚压的泥土层构成,慢慢换成草地运动场,再发展为煤渣、泥土、石灰混合的运动场,到1961年美国明尼苏达的3M公司铺设了第一条200米长的聚氨酯跑道。随着时间的发展,聚氨酯塑胶跑道逐渐成为国际田联运动场地的基本配置。聚氨酯塑胶跑道具有耐磨、耐脏、防滑、色彩鲜艳多姿、易维护等优点,又称为全天候田径运动跑道。根据其施工结构和用料,可分为预制型塑胶跑道、复合型塑胶跑道、混合型塑胶跑道、透气型塑胶跑道、 三元乙丙橡胶(EPDM)塑胶跑道和全塑型塑胶跑道。聚氨酯跑道所具备的优异的弹性、稳定的机械性能等使其广泛应用于国内外各大运动场,很快获得了飞速的发展。
传统聚氨酯跑道的危害
传统聚氨酯跑道因为其施工方便、化工原料来源简便、符 合田径场地的力学性能要求等优点,逐渐成为国内塑胶跑道的 主流。但是其使用的相关化学组分引发的毒性问题也引发了广泛争议。
2.1 TDI 型聚氨酯跑道的危害
TDI 型聚氨酯跑道毒性主要来自于 TDI 组分,在国家标 准 GB/T5044-1985《职业接触毒物危害程度分级》中,TDI 属于Ⅱ级(高度危害)毒物,在 20 ℃温度时或太阳中紫外光的照射下容易形成挥发物质,当地表跑道温度上升至 60 ℃时,TDI饱和蒸汽浓度剧增,同时产生较大异味。TDI 中毒是一个缓慢且累积的过程,据研究,人体在运动时呼吸量是平时的20~30倍,在剧烈运动时更容易吸入过量的TDI 挥发物质,容易引起呼吸道疾病,包括呼吸上皮、肺间质、肺内血管及免疫系统等的损伤。因此,社会上对TDI 型塑胶跑道充满了质疑。
2.2 MOCA 扩链剂的危害
MOCA 在聚氨酯弹性体中广泛作为扩链固化剂使用。其常温下为固体,使用时需要加热熔化,产生的蒸汽很容易刺激呼吸道。MOCA 是芳胺族化合物,过量的吸入容易使人体中的血红蛋白失去输送氧气的能力,致使黏膜诱发疾病。
2.3 催化剂的危害
早期聚氨酯塑胶跑道材料常用异辛酸铅配合醋酸苯汞做催干剂,后随着各类环保法规对铅类重金属的限制,有机锡类重金属开始被广泛使用。这些重金属化合物均对人体有较强的伤害性。据不完全统计,2001年全国运动场地铺设面积约700万m2,以铅催干剂为例,运动场地使用量为1340mg/kg,超 过国家标准GB/T15618-1995《土壤环境质量标准》一级标准的38倍。重金属过量的侵入人体会造成中枢神经系统损伤, 影响智力发育;对造血系统危害极大,会影响血红素的合成,造成贫血;会引起便秘、腹痛等消化系统的症状;容易造成流 产、男性性功能障碍等生殖系统疾病;重金属的摄入还会显著降低人体的免疫力。
随着人们生活水平的提高,人们对于体育运动场地的安全性和环保型愈加重视,聚氨酯塑胶跑道的发展会越来越快,更环保的 MDI 体系将会逐渐替代 TDI 体系。材料改性技术的发展、纳米技术的应用、环保助剂的应用和新型材料的研发等推动着聚氨酯塑胶跑道的快速发展。当然,现有聚氨酯塑胶跑道仍存在施工困难、产品耐候较差、化学污染大、危害人体健康 等问题。以下的几个发展方向值得引起聚氨酯塑胶跑道的从业 人员和科研工作者的重视:
(1)寻找一种无毒、高效的聚氨酯催化剂体系,解决目前常用的重金属催化剂对人体的潜在危害。
(2)纳米改性材料的团聚仍然是个问题。如何使纳米材料在应用中更好地分散,充分的发挥纳米材料的特性,是纳米改性聚氨酯材料方向需着重解决的问题。
(3)实际应用中高昂的成本仍是个问题。努力实现聚氨酯跑道材料更环保、更优异的性能、更低的成本是行业始终如一 的追求。
(4)针对聚氨酯跑道废料污染的问题,研发可快速降解、 对环境污染较少甚至无污染的降解型聚氨酯跑道也是未来的发展方向之一。
为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《广东化工》2022年 第49卷 第12期 END
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