一种功能性的复合橡胶跑道及其制备方法技术领域
本发明涉及一种体育运动器材，具体涉及一种具有杀菌、抑菌、消灭毒素、
提高耐磨性等功能的复合橡胶跑道极其制备方法。
背景技术
目前社会上流行的橡胶跑道，虽然是对传统的聚氨酯跑道的一次创新与革
命，但在使用中仍存在许多不足。在室外恶劣气候变化、环境变化的条件下，
细菌病毒、氧化以及化学反应等诸因素不断侵袭着长年在室外铺设的橡胶跑道，
造成橡胶跑道耐磨、耐老化性能急剧下降，严重影响运动效果，降低了使用年
限，因此，造成(生产时环境的污染等)材料的浪费。更重要的是，由于跑道
不能经常清洗、杀菌消毒，因此，跑道一般都携有大量的细菌、病毒和毒素、
等。这对于经常接触跑道的学生而言，对其身体有着一定的威胁。
本发明应用纳米技术，使橡胶跑道在力学性能、热学性能、光学性能、电
学性能及材料的杀菌、抑菌、消灭毒素的功能均有较大提高，这些性能全部或
部分的组合对橡胶跑道产品综合性能有了极大提高，从而为我们设计、制造具
有杀菌(功能)抑菌、高耐磨橡胶跑道奠定了基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合橡胶跑道极其制备方法。本发明的目的是通
过以下技术方案来实现：
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料包括橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物包括四针状结
构的氧化锌晶须；所述针状结构的尖端为纳米级别。
进一步地，所述功能性胶层的原料还可包括一些常规添加料等。
进一步地，所述四针状结构的氧化锌晶须添加的质量百分比为0.01～10％。
进一步地，所述四针状结构的氧化锌晶须添加的质量百分比为5～8％，更优
选地，所述四针状结构的氧化锌晶须添加的质量百分比为7～8％。
进一步地，所述功能性添加物还包括锌离子(Zn2+)。
进一步地，所述锌离子(Zn2+)的质量百分比为0～3％，更优选地，所述锌离
子(Zn2+)的质量百分比为1～2％。
进一步地，所述功能性添加物还包括银离子(Ag+)。
进一步地，所述银离子(Ag+)的质量百分比为0～3％，更优选地，所述银离
子(Ag+)的质量百分比为1～2％。
进一步地，所述橡胶包括丁苯橡胶、乙丙橡胶和天然橡胶。
进一步地，所述功能性添加物还包括抗氧剂和紫外线吸收剂。
一种根据上述的功能性的复合橡胶跑道的制备方法，所述方法包括以下步
骤：
S1：将本发明的功能性添加物制成粉末，并按比例加入至橡胶(也可包括一
些常规添加料等)原料中，充分混合；
S2：将步骤S1中混合均匀的成份碾压成尽可能薄的表层，为功能性胶层；
S3：将未硫化前的面胶层和底胶层进行复合，然后将步骤S2中薄的功能性
胶层覆盖在所述的面胶层表面上，然后与面胶层和底胶层一并硫化成型。
进一步地，步骤S3中所述的底胶层的成份一般包括再生橡胶等，所述的面
胶层的成份主要是常规的橡胶和常规添加料等。
一种根据上述的功能性的复合橡胶跑道的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将未硫化的面胶层和底胶层进行复合，得复合层；
S2：将本发明所述的功能性添加物制成粉末；
S3：将步骤S2中所制成的粉末喷或涂或刮于步骤S1中复合层的面胶层表
面；
S4：将步骤S3中添加了功能性添加物的复合层在鼓式硫化机上进行硫化、
成型。
进一步地，步骤S1所述的底胶层的成份一般包括再生橡胶等，所述的面胶
层的成份主要是常规的橡胶和常规添加料等。
本发明提供了一种功能性的复合橡胶跑道及其制备方法，其主要具有有益
效果包括：
①本发明的橡胶跑道具有极佳的消除毒素的作用。
②具有较强的抑菌效果，并能有效的将细菌、细菌残骸杀灭清除。
③纳米级别的氧化锌晶须还能够有效提高橡胶跑道的耐磨性以及减少摩
擦的优势，具体地，晶须能够分散其上的力；且摩擦产生热量，热量能够被晶
须分解等。
④本发明的橡胶跑道极大地提高了橡胶跑道的质量、使用年限以及使用效
果。
⑤具有一定的抗腐蚀性；此外，其他试剂的出现(例抗氧剂、紫外线吸收
剂以及促进剂等)，使得橡胶跑道还具有非常好的抗紫外线照射、防滑、耐磨、
抗老化的作用，阳光暴晒不会龟裂。
具体实施方式
本发明实施例所述的一种功能性的复合橡胶跑道极其制备方法。下面以具
体实验案例为例来说明具体实施方式，应当理解，此处所描述的具体实施例仅
仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料包括橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物包括四针状结
构的氧化锌晶须。由其制备的橡胶跑道具有杀菌、抑菌、耐磨的作用。
实施例2
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料包括橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物包括四针状结
构的氧化锌晶须；所述针状结构的尖端为纳米级别。
实施例3
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料组成为橡胶和四针状结构的氧化锌晶须；四针状结构的氧化
锌晶须在原料中所占的质量百分比可以为：0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、
5％、6.5％、7％、8％、9％或10％，余量为橡胶等功能性胶层的其他成份。
该实施例中的四针状结构的氧化锌晶须中的针状结构的尖端为纳米级别。
实施例2～3所述的橡胶跑道具有消除毒素(由细菌分泌的毒素)和抑菌的作
用，并能将细菌、细菌残骸杀灭清除，纳米级别的氧化锌晶须还能够有效提高
橡胶跑道的耐磨性。
实施例4
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料组成为橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物为四针状结
构的氧化锌晶须和银离子(Ag+)；
其质量百分比为：四针状结构的氧化锌晶须0.01～10％，银离子
(Ag+)0.01～3％，余量为橡胶等功能性胶层的其他成份。
具体地，四针状结构的氧化锌晶须和银离子(Ag+)的质量百分比可以为：(1)
四针状结构的氧化锌晶须0.1％，银离子(Ag+)0.1％；(2)四针状结构的氧化锌晶
须0.5％，银离子(Ag+)3％；(3)四针状结构的氧化锌晶须1％，银离子(Ag+)0.5％；
(4)四针状结构的氧化锌晶须2％，银离子(Ag+)1％；(5)四针状结构的氧化锌晶
须3％，银离子(Ag+)1.5％；(6)四针状结构的氧化锌晶须4％，银离子(Ag+)2.5％；
(7)四针状结构的氧化锌晶须5％，银离子(Ag+)2％；(8)四针状结构的氧化锌晶
须6.5％，银离子(Ag+)0.8％；(9)四针状结构的氧化锌晶须8％，银离子
(Ag+)0.05％；(10)四针状结构的氧化锌晶须9％，银离子(Ag+)2.7％；(11)四针
状结构的氧化锌晶须10％，银离子(Ag+)2％。
该实施例中的四针状结构的氧化锌晶须中的针状结构的尖端为纳米级别。
实施例5
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料组成为橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物为四针状结
构的氧化锌晶须和锌离子(Zn2+)；
上述原料的质量百分比为：四针状结构的氧化锌晶须0.01～10％，锌离子
(Zn2+)0.1～3％，余量为橡胶等功能性胶层的其他成份。
具体地，四针状结构的氧化锌晶须和锌离子(Zn2+)的质量百分比可以为：(1)
四针状结构的氧化锌晶须0.1％，锌离子(Zn2+)0.1％；(2)四针状结构的氧化锌晶
须0.5％，锌离子(Zn2+)3％；(3)四针状结构的氧化锌晶须1％，锌离子(Zn2+)0.5％；
(4)四针状结构的氧化锌晶须2％，锌离子(Zn2+)1％；(5)四针状结构的氧化锌晶
须3％，锌离子(Zn2+)1.5％；(6)四针状结构的氧化锌晶须4％，锌离子(Zn2+)2.5％；
(7)四针状结构的氧化锌晶须5％，锌离子(Zn2+)2％；(8)四针状结构的氧化锌晶
须6.5％，锌离子(Zn2+)0.8％；(9)四针状结构的氧化锌晶须8％，锌离子(Zn2+)3％；
(10)四针状结构的氧化锌晶须9％，锌离子(Zn2+)2.7％；(11)四针状结构的氧化
锌晶须10％，锌离子(Zn2+)2％。
该实施例中的四针状结构的氧化锌晶须中的针状结构的尖端为纳米级别。
实施例6
一种功能性的复合橡胶跑道，包括底胶层、面胶层以及功能性胶层，所述
功能性胶层的原料组成为橡胶和功能性添加物，所述功能性添加物为四针状结
构的氧化锌晶须、银离子(Ag+)和锌离子(Zn2+)
质量百分比为：四针状结构的氧化锌晶须0.01～10％，银离子(Ag+)0.1～3％，
锌离子(Zn2+)0.1～3％，余量为橡胶等功能性胶层的其他成份。
具体地，四针状结构的氧化锌晶须、银离子(Ag+)和锌离子(Zn2+)的质量百分
比可以为：(1)四针状结构的氧化锌晶须0.1％，Ag+0.1％，Zn2+0.1％；(2)四针
状结构的氧化锌晶须0.5％，Ag+0.5％，Zn2+3％；(3)四针状结构的氧化锌晶须
1％，Ag+1％，Zn2+0.5％；(4)四针状结构的氧化锌晶须2％，Ag+2％，Zn2+1％；
(5)四针状结构的氧化锌晶须3％，Ag+1.5％，Zn2+1.5％；(6)四针状结构的氧化
锌晶须4％，Ag+0.8％，Zn2+2.5％；(7)四针状结构的氧化锌晶须5％，Ag+2％，
Zn2+2％；(8)四针状结构的氧化锌晶须6.5％，Ag+1.5％，Zn2+0.8％；(9)四针状
结构的氧化锌晶须8％，Ag+3％，Zn2+3％；(10)四针状结构的氧化锌晶须9％，
Ag+2％，Zn2+2.7％；(11)四针状结构的氧化锌晶须10％，Ag+2.5％，Zn2+2％。
该实施例中的四针状结构的氧化锌晶须中的针状结构的尖端为纳米级别。
实施例4～6所述的橡胶跑道具有极佳的消除毒素(由细菌分泌的毒素)和抑
菌的作用，并能有效的将细菌、细菌残骸杀灭清除，纳米级别的氧化锌晶须还
能够有效提高橡胶跑道的耐磨性。
实施例7
一种功能性的复合橡胶跑道：其原料组成为橡胶、常规添加料、功能性添
加物、抗氧剂和紫外线吸收剂，所述功能性添加物为四针状结构的氧化锌晶须、
银离子(Ag+)和锌离子(Zn2+)。
上述几种原料的质量百分比为：四针状结构的氧化锌晶须0.01～10％，银离
子(Ag+)0.1～3％，锌离子(Zn2+)0.1～3％，抗氧剂0.1～3％，紫外线吸收剂0.01～3％，
橡胶的占比一般为20～50％，余量为常规添加料。
具体地，上述几种原料的质量百分比可以为：(1)四针状结构的氧化锌晶须
0.1％，Ag+0.1％，Zn2+0.1％，抗氧剂0.5％，紫外线吸收剂3％；(2)四针状结构
的氧化锌晶须0.5％，Ag+0.5％，Zn2+3％，抗氧剂3％，紫外线吸收剂0.01％；(3)
四针状结构的氧化锌晶须1％，Ag+1％，Zn2+0.5％，抗氧剂1％，紫外线吸收剂
0.1％；(4)四针状结构的氧化锌晶须2％，Ag+2％，Zn2+1％，抗氧剂2％，紫外
线吸收剂0.5％；(5)四针状结构的氧化锌晶须3％，Ag+1.5％，Zn2+1.5％，抗氧
剂1.5％，紫外线吸收剂1％；(6)四针状结构的氧化锌晶须4％，Ag+0.8％，
Zn2+2.5％，抗氧剂0.1％，紫外线吸收剂3％；(7)四针状结构的氧化锌晶须5％，
Ag+2％，Zn2+2％，抗氧剂2％，紫外线吸收剂2％；(8)四针状结构的氧化锌晶
须6.5％，Ag+1.5％，Zn2+0.8％，抗氧剂0.5％，紫外线吸收剂0.05％；(9)四针
状结构的氧化锌晶须8％，Ag+3％，Zn2+3％，抗氧剂2.5％，紫外线吸收剂0.01％；
(10)四针状结构的氧化锌晶须9％，Ag+2％，Zn2+2.7％，抗氧剂3％，紫外线吸
收剂3.5％；(11)四针状结构的氧化锌晶须10％，Ag+2.5％，Zn2+2％，抗氧剂
2％，紫外线吸收剂3％。
该实施例中的四针状结构的氧化锌晶须中的针状结构的尖端为纳米级别。
本实施例所述的橡胶跑道具有极佳的消除毒素(由细菌分泌的毒素)和抑菌
的作用，并能有效的将细菌、细菌残骸杀灭清除，纳米级别的氧化锌晶须还能
够有效提高橡胶跑道的耐磨性。此外，还具有非常好的抗紫外线照射、抗老化
的作用，阳光暴晒不会龟裂。
作为优选的实施方式，实施例1～7中的橡胶为丁苯橡胶、乙丙橡胶和天然
橡胶，对于三者的具体量没有特别要求，一般三者的质量比可为：
1～10:1～10:1～10。
作为优选的实施方式，对于实施例1～7，功能性胶层的成份一般除了功能
性添加物和橡胶，还包括一些常规添加料，功能性添加物的质量百分比在上述
实施例中已明确说明，这里不再重复，橡胶的占比一般为20～50％，余量为常规
添加料。
实施例8
一种制备本发明所述功能性符合橡胶跑道的工艺：
S1：将本发明的功能性添加物制成粉末，并按比例加入至橡胶(也可包括一
些常规添加料等)原料中，充分混合；
S2：将步骤S1中混合均匀的成份碾压成尽可能薄的表层，为功能性胶层；
S3：将未硫化前的面胶层和底胶层进行复合，然后将步骤S2中薄的功能性
胶层覆盖在所述的面胶层表面上，然后与面胶层和底胶层一并硫化成型。所述
的底胶层的成份一般包括再生橡胶等，所述的面胶层的成份主要是常规的橡胶
和常规添加料等。
实施例9
一种制备本发明所述功能性符合橡胶跑道的工艺：
S1：将未硫化的面胶层和底胶层进行复合，得复合层；所述的底胶层的成
份一般包括再生橡胶等，所述的面胶层的成份主要是常规的橡胶和常规添加料
等。
S2：将本发明所述的功能性添加物制成粉末；
S3：将步骤S2中所制成的粉末喷或涂或刮于步骤S1中复合层的面胶层表
面；
S4：将步骤S3中添加了功能性添加物的复合层在鼓式硫化机上进行硫化、
成型。
实施例8～9记载的两种工艺中的功能性添加物是指本发明发明内容或实施
例1～8中记载的成份，具体的，该功能性添加物是指四针状结构ZnOw晶须或
四针状结构ZnOw晶须和银离子或四针状结构ZnOw晶须和锌离子或四针状结构
ZnOw晶须、银离子、锌离子、抗氧剂和紫外线吸收剂。
此外，实施例8～9所述的橡胶、常规添加料以及功能性添加物的质量百分
比可参加实施例3～7，这里不再重复说明。
应当注意的是，实施例8～9中，在应用四针状结构ZnOw晶须抑菌剂时，
为防止四针状结构遭破坏，在采用压胶辊进行压制面胶表层时，二辊之间的间
隙尽量留有缝隙，避免破坏其四针状结构降低抑菌效果。另外一点是提升操作
温度避免过低温度碾压过度碾压，例如可以为40～50℃等。
需要说明的是，本发明中所提到的常规添加料是指制成橡胶跑道需要添加
的一些常规的料，如颜料、助剂、添加剂等等成份，可参见现有技术，本发明
不再另行详述。
实施例10
测试对象：实验组：含有8％质量百分比的四针状的氧化锌晶须的橡胶跑道；
对照组：①含有8％质量百分比的Ag+的橡胶跑道；②含有8％质量百分
比的Ag+和Zn2+的橡胶跑道；③含有8％质量百分比的ZnO和Zn2+的橡胶跑道。
注意，该实验组和对照组中的其他成份都一样。
测试单位：北京天衡诚信环境评价中心
测试依据：参考标准GB/T5750.12-2006《生活饮用水标准检验方法微生
物指标》
测试步骤：(1)将试验材料裁剪成4*4的试件，取三块分别放入装有500ml
菌液的两个广口瓶中，置于生化培养箱36℃培养24小时。另取一个装有500ml
菌液的广口瓶作为空白对照同时培养。
培养完毕后，取出广口瓶内试件，分别吸取1ml广口瓶内菌液，与培养基
混匀后装入培养皿，待培养基冷却凝固后倒置于生化培养箱中培养24h。
样品培养完毕，取出培养皿，观察菌落并计数。
测试结果：
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又上可知，添加四针状的氧化锌晶须的橡胶跑道的杀菌、抑菌效果最佳。
另外，申请人又对上述的实验组和对照组做了消灭毒素的测试，结果发现：
实验组的毒素消除率为90.5％，而对照组①～③均不足5％。
实施例11
(1)测试项目：分别含有1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、
10％质量百分比的四针状的氧化锌晶须的橡胶跑道；
实验方法等与实施例10一样。
测试结果：
1％
2％
3％
4％
7％
8％
10％
|
抑菌率
40.8％
50％
64.5％
66％
70％
81.6％
96.1％
由上可知，四针状的氧化锌晶的杀菌抑菌效果极佳，只要加1％就能达到
40％以上的抑菌率，加入8％便能达到80％以上的抑菌效果，而加10％则达到了
96％以上，已接近百分之百了。
(2)测试项目：
测试项目：分别含有1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％
质量百分比的四针状的氧化锌晶须的橡胶跑道；该橡胶跑道中同时含有2％的
Ag+和2％的Zn2+。
测试结果：
1％
2％
3％
4％
7％
8％
10％
|
抑菌率
43.8％
54％
66.5％
67％
73.3％
83.9％
97.5％
由此可知，在含有四针状的氧化锌晶须的橡胶跑道中同时加Ag+和Zn2+，
其抑菌效果有一定程度的提升。
实施例12
本发明是把具有四针状结构的氧化锌晶须等材料引入橡胶跑道面层材料
中，该结构材料可以三维均匀地分散在面层材料中，并各向同性地改变着材料
的性能，同时赋予橡胶跑道面层材料多种独特的功能性。
氧化锌晶须结构材料尖端纳米抗菌、抑菌机理：
氧化锌晶须属四针状结构并具半导体特性的纤维状粉体材料，其尖端相当
部分在纳米尺寸，(属纳米级别)能在水份和空气存在的体系中自行分解出自由
移动的电子(e)同时留下带正电荷的空穴(h+)其过程如下：
ZnOw+hv→e-+h+
e-+O2→·O2
h+-+H2O→·OH+H+
产生的带正电荷的空穴(h+)具有极强的氧化作用，羟基自由基(·OH)和
氧分子自由基(·O2)非常活泼，有极强的化学活性，能与多种有机物反应，(包
括细菌内的有机物及其分泌的毒素)，从而将细菌、细菌残骸和毒素杀灭清除。
另外，ZnOw晶格中有相当部分的原子氧(O)，这种原子氧具有极强的氧化活性，
而且晶格中的原子氧可通过晶格掺杂和固熔化技术相结合，可以在ZnOw的晶格
中引入变价金属离子和催化剂，调整和控制含氧量和释放速度。
ZnOw四针状结构晶格中，Zn2+也具有活性抗菌能力：
![]()
当菌体被杀灭后，Zn2+又游离出来，与其他菌落接触进行新一轮杀灭，周
而复始。因此，ZnOw四针状结构杀菌过程是全方位的，既有ZnOw的活性杀菌
过程，也有ZnOw晶须尖端纳米效应杀菌、抑菌过程，还有ZnOw晶格中存在可
控的活性原子氧的氧化杀菌过程。
ZnOw四针状结构材料加入橡胶面层材料中可以均匀地三维分散在面层体
系中，有效地分解来自外界或者人体运动时对橡胶跑道的冲击、重压、摩擦，
及因此造成对橡胶跑道产生的静电、氧化、甚至化学腐蚀过程都因ZnOw的四针
状结构及其所产生的尖端纳米效应给分解了，降低了，甚至消失了。
橡胶跑道面层材料功能性的出现极大地提高了橡胶跑道的质量、使用年限、
使用效果。
实施例13
本发明中底胶层的厚度可以为7～12厘米等，可参照现有技术的具体情况而
定，面胶层的厚度可以为3～6厘米，例如可为4厘米；功能性胶层可为0.1～0.3
厘米，优选为0.2厘米。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下所作的有关
本发明的任何修饰或变更，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落
在本发明的保护范围之内。