技术和创新

聚乙烯材料变色是聚合物工业中众所周知的现象。这种现象也被描述为发黄、发粉或褪色。材料颜色的变化通常是产品所用基础聚合物中酚类抗氧化剂自动氧化的结果。生产商将这些酚类抗氧化剂添加到树脂中，以在加工和使用过程中维持聚合物的稳定性。聚合物颜色的变化只是面层现象，并不影响产品的物理性能。

聚乙烯材料变色的原因多种多样，包括从包装到材料成分不当。而最常见的原因是暴露于过量的大气污染物，如氮氧化物（NO_x）。较高浓度的NO_x通常源于废气，例如叉车或仓库加热器产生的废气。

大气中的NO_x（即使浓度很低）和聚合物中的酚类抗氧化剂之间的化学反应会因聚合物组成成分不同使其变黄或变红。暴露于NO_x的时间越长、聚合物中酚类抗氧化剂的浓度越高，变色就越严重。影响变色严重程度的其他参数是二氧化钛（TiO₂，用作白色颜料）和碱性[高酸碱度（pH）]添加剂的使用。这些物质可以与任何形式的聚合物（包括粒料、模塑件、薄膜和纱线）发生反应。变粉现象尤其见于白色产品，这是由使用的TiO₂的颜色所导致的。

这种化学反应是可逆的，可以通过改变环境条件[将材料暴露在紫外光（阳光）下]而消除。这意味着，在大多数情况下，草坪铺装在室外运动场，白色纱线变粉现象会消失。然而，当在室内使用人造草时，铺装前将其暴露在阳光下也会消除变粉现象。无论如何，铺装后应尽量不将材料暴露在废气中。

众所周知，普通塑料和人造草坪使用的聚烯烃在暴露于阳光下时易降解。这种降解被称为光降解。光降解过程通常导致聚合物/产品中的聚合物链断裂。如果不在聚合物中加入稳定剂，这种循环链式反应会加速。最终，光降解会导致开裂、粉化、变色和物理性能损失。

而聚合物光降解主要是由阳光中不可见紫外线辐射造成的。紫外线的特点是波长很短，只占不到阳光的5%。太阳紫外辐射光谱分为UVA（长波紫外线）、UVB（中波紫外线）和UVC（短波紫外线）三类。到达地球面层的紫外线辐射98%以上都是UVA，这是因为UVB和UVC几乎都被大气臭氧层吸收了。虽然UVC被完全吸收，但是有一小部分UVB到达了地球面层。与UVA相比，这一小部分UVB辐射的光降解非常强烈，因为UVB波长非常短。

如果将聚合物暴露于户外自然老化环境来测试其紫外线稳定性，测试结果真实但非常耗时。因此研制了几种风化测试方法，使用人工光源来提供加速测试程序。这些测试方法用于预测产品两年以上使用期内的紫外线稳定性。一般来说，有三种类型的人工老化光源可用于加速老化试验：UVA、UVB和氙光。这些光源的光谱与太阳光谱的关系见下表。

人造草坪的一个主要优点是它适用于各种气候和天气；这种优势体现在多方面。然而，某些极端的气候条件可能会对人造草面层的性能特征和安全性产生不利影响。

耐低温性

人造草坪面层的耐温性取决于人造草纤维所用的原材料。聚丙烯人造草纤维不宜在低于0℃（32℉）的气候条件下使用。一般来说，橡胶填充的运动场是由聚乙烯人造草纤维制成的，此类运动场地可在气温低至-20℃（-4℉）的严寒天气下使用。然而，在气温低于零度的环境下，运动场地面层会比平时更加坚硬。

下雪天气

原则上，雪和冰对人造草面层无害，可以自然融化。然而，在下雪天使用场地需遵守特定规则。橡胶填充的场地被雪覆盖时，仍然可以用于比赛，但是这会把雪压实形成冰。这意味着雪需要更长时间才能融化，而一旦雪被压实，就无法再把它清除出场地。雪形成一层冰，会将草纤维冻结在冰内，这种情况下，去除这层冰会损坏纤维。但可以在赛前用恰当的方式清除积雪。用刷子或雪铲除雪会损坏草坪。如必须用雪铲，应采用木制或者塑料制雪铲，或者装上橡胶条，尽量避免损坏草坪。宜使用吹雪机清除积雪，因为这种方式不会损坏纤维。需注意，当把雪清除出场地时，会导致少量填充材料脱落。天气好转后，应尽快将其放回原处。

黑冰冻结与解冻期间

人造草坪场地不能在结冰或解冻的情况下使用。结冰解冻期间，使场地变得很滑，增加了运动员受伤的风险。草坪上结成黑冰后仍投入使用也会损坏纤维。在解冻期间，场地不同部位解冻时间可能不同。基底未解冻时，场地表层可能有积水。在这种情况下比赛会导致场地变形，还会导致严重伤害。运动场地面层解冻情况不一，可能部分已解冻，部分未解冻。运动员无法做出准确预判，所以在这种天气条件下比赛非常危险。这种场地只有在面层完全解冻后才能再次使用。

人造草坪系统的强度和尺寸稳定性靠草坪地毯的底衬支撑，同时底衬还对人造草纤维的簇绒锁定起主要作用。因此，选择合适的底衬对于草坪长期性能和耐用性至关重要。

人造草坪系统中一个众所周知的问题是“跳线”。在恒定应力影响下，底衬慢慢开始发生永久变形，地毯开始拉伸。这种效应是由底衬粘弹性蠕变引起的。

蠕变现象见于聚丙烯和聚乙烯等粘弹性材料中，指固体材料在应力影响下缓慢发生永久性变形的趋势。

在人造草坪系统中，增加蠕变几率的因素有：

• 草坪毯和地基之间的摩擦系数低；
• 运动场中部和两侧的高度有显著差异。

为了最大限度地减少人造草坪系统中的蠕变，必须选择符合应用需求的底衬。使用强度高的运动场（如橄榄球场）所承受的运动员动作强度和冲击力很高，需要配备尺寸稳定性高且抗蠕变性的底衬。对于这种应用来说，一个非常好的选择是采用玻璃纤维制成的底衬。玻璃纤维织物极大地提高了尺寸稳定性，因为不易发生蠕变。多层底衬和含聚酯纤维的底衬尺寸稳定性也比平纹织物高。

同样，选用合适的底衬主要依据应用目的和与系统其他部分的组合情况。最终都是为了平衡需求。