聚氨酯塑胶跑道是一种浇注型聚氨酯产品,它广泛用于各类体育运动场地，如塑胶田径场，网球场，篮球场等，也可用于家用塑胶地板及防滑过街天桥的铺设。用它铺设的体育场弹性好，防滑，能有效地保护运动员免受伤害，可全天候使用。并可随意调节色彩，美观大方。
随着我国市场经济的发展及人民生活水平的提高，特别是2008年北京奥运会的申办成功及全民健身运动的全面开展，对运动场地提出了更高的要求。但是传统的塑胶跑道产品都是TDI型的，由于TDI的蒸气压较高（20℃约1.33Pa），对人的呼吸系统有严重的刺激性，在塑胶跑道浆料的生产和施工过程中对人的健康造成了极大的危害。而且在塑胶跑道使用过程中会慢慢释放出有害气体影响人的身体健康。IST（国际运动跑道技术协会）早在1994年针对“是用聚氨酯树脂铺设运动跑道”的问题提出“不接受使用含单体TDI成分的聚氨酯系统的运动跑道”的建议。而MDI的蒸气压低（25℃约1.33×10-3Pa），对人的健康危害小。以MDI为基础的塑胶跑道符合环保要求。特别适合于广大中小学运动场和室内塑胶地面的铺设。
1.实验方法：
1.1原料
聚醚多元醇 DL-1000,DL-2000,MN3050，EP-330N等(市售)
扩链剂 小分子二醇，小分子二胺(国产)
异氰酸酯 纯MDI，液化MDI(烟台万华)
增塑剂 国产
填料 国产
颜料 国产
触变剂 国产
吸水剂 国产
防老剂 国产
催化剂 自配
1.2实验操作：
1.2.1预聚体制作：将聚醚多元醇在100－110℃下真空脱水1小时，冷却到40－50℃，然后慢慢加入计量好的纯MDI和液化MDI，在75－80℃反应2小时，分析预聚体的NCO含量，待用。
1.2.2固化剂组分制作：将聚醚多元醇、扩链剂、按一定比例混合，加热至100－110℃下真空脱气1小时，降至80℃，加入计量好的增塑剂、填料、防老剂、颜料等搅拌均匀，然后在胶体磨上研磨二遍(细度控制在35µm以下)，并真空脱气半小时,封存待用。
1.2.3试片制作：将预聚体与固化剂组分按一定比例混合，并加入适量有机铋催化剂，搅拌均匀，在真空下脱气，浇入模具中，固化后即得试片。试片常温放置2周后检测硬度、拉伸强度、撕裂强度、伸长率和回弹率等物理机械性能。
2.实验结果与讨论：
2.1预聚体用聚醚多元醇的选择
预聚体作为主反应组份对塑胶跑道的性能有着直接的影响，同时预聚体的粘度对生产工艺和施工工艺也有一定的影响，粘度太大不利于生产和施工。选择合适的NCO的含量和多元醇可得到合适的粘度，并获得良好的机械强度。本实验选择分子量大于2000的聚醚多元醇。表1表明了不同NCO含量和聚醚所对应的粘度。
表1
| NCO含量 | 聚醚分子量 | 粘度（mPa.s/25℃） | NCO含量 | 聚醚分子量 | 粘度（mPa.s/25℃） |
| 8％ | 2000 | 4200 | 8％ | 3000 | 3900 |
| 10％ | 2000 | 3500 | 10％ | 3000 | 3200 |
| 12％ | 2000 | 3000 | 12％ | 3000 | 2800 |
2.2扩链剂对制品性能的影响
扩链剂与异氰酸酯反应,生成聚氨酯链的硬段,决定了聚氨酯的拉伸强度、撕裂强度的大小随着扩链剂用量的增加，制品的硬度和机械强度增加。胺类扩链剂由于苯环的存在增加了硬段的刚性，与醇类扩链剂相比赋予了制品更好的机械性能。因此要获得合适的硬度和强度就要对扩链剂进行选择。表2表明选择了不同的扩链剂所得制品的机械性能。
表2
| 扩链剂类型 | 硬度（邵A） | 拉伸强度（Mpa） | 撕裂强度（KN/m） | 扯断伸长率（％） | 回弹率（％） |
| 小分子胺1 | 55 | 4.2 | 25 | 450 | 46 |
| 小分子胺2 | 57 | 4.0 | 24 | 400 | 42 |
| 小分子醇 | 60 | 2.8 | 19 | 420 | 45 |
2.3增塑剂用量对制品性能的影响
增塑剂能有效地降低固化剂组分的粘度、制品的硬度和产品成本。但是随着增塑剂用量的增加浆料的粘度越来越低，容易分层，影响浆料的储存稳定性，同时，制品的机械强度也降低。表3表明了增塑剂用量对浆料粘度与制品性能影响。
表3
| 增塑剂用量（％） | 浆料粘度(mPa.s/25℃) | 硬度（邵A） | 拉伸强度（Mpa） | 撕裂强度（KN/m） | 扯断伸长率（%） | 回弹率（％） |
| 10 | 9200 | 65 | 2.3 | 25 | 500 | 46 |
| 13 | 8000 | 61 | 2.2 | 21 | 450 | 40 |
| 15 | 6000 | 53 | 1.8 | 19 | 420 | 37 |
| 20 | 4300 | 46 | 1.6 | 15 | 380 | 34 |
2.4催化剂用量对适用时间及固化时间的影响
在塑胶跑道的施工过程中，我们希望尽可能的延长适用时间以便于施工，同时尽可能的缩短固化时间，以便于后续工作的开展。我们采用几种催化剂配合使用，取的了良好的效果。表4表明了不同催化剂用量对适用时间和固化时间的影响
表4
| 催化剂用量 | 适用时间（分钟） | 固化时间（小时） |
| 0.3％ | 60-80 | 20-24 |
| 0.5％ | 40-60 | 16-18 |
| 1.0％ | 20-30 | 10-14 |
2.5水分的影响
水与异氰酸酯反应生成CO2，MDI的活性比TDI的活性高，更易与水反应，微量的水分就会使塑胶跑道产生气泡，影响跑道的质量。而且水的存在会使配比失调，浆料不固化。因此在生产过程中固化剂组分要在100-110℃的温度下真空脱水，使含水量＜0.1％。同时我们在配方中加入一定的吸水剂防止气泡的产生。表5表明了定量的水在有无吸水剂使制品的情况。
表5
| 含水量 | 无吸水剂 | 有吸水剂 |
| 0.02％ | 不发泡，制品良好 | 不发泡，制品良好 |
| 0.06％ | 轻微发泡 | 不发泡，制品良好 |
| 0.1％ | 发泡 | 不发泡，制品良好 |
2.6制品性能
通过试验，我们研制出了环保型塑胶跑道浆料，其制品性能与TDI型的性能对比如表6。从表6可以看出在相同硬度下环保型塑胶跑道的拉伸强度、撕裂强度、伸长率比TDI型的要高。
表6
| 类型 | 硬度（邵A） | 拉伸强度（Mpa） | 撕裂强度（KN/m） | 扯断伸长率（％） | 回弹率（％） |
| MDI型 | 55 | 4.0 | 25 | 450 | 42 |
| TDI型 | 56 | 2.4 | 21 | 400 | 40 |
3结论：
3.1选择合适的聚醚多元醇、异氰酸酯、扩链剂、增塑剂配合使用，得到了性能良好的聚氨酯塑胶跑道浆料。
3.2该产品与传统的TDI聚氨酯塑胶跑道相比，无毒、无味、符合环保要求，而且综合性能优越，是TDI型理想的替代产品。
参考文献：
《聚氨酯弹性体手册》 刘厚钧等
《聚氨酯泡沫塑料》 朱吕民等
《聚氨酯树脂及应用》 刘益军
《聚氨酯材料手册》 徐培林、张淑琴