CN101519520B - 人造草坪热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，该填充颗粒包含下列重量份的组分：苯乙烯类热塑性弹性体10～30份，胶粉6～15份，活性碳酸钙40～70份，硬脂酸2～5份，环烷油6～10份，抗氧剂0.1～0.3份，抗紫外线剂0.1～0.3份，颜料0.01～0.3份。本发明人造草坪热塑性橡胶填充颗粒可回收利用，环保无污染、并且具有良好的热塑性、弹性及耐磨性，其生产方法简单，成本低廉，色彩丰富，与草坪***的相容性好，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于人造草坪用填充颗粒领域，特别涉及一种人造草坪用热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法。
背景技术
国内外的球场和休闲草坪分天然草坪和人造草坪两种，人造草坪虽然一次性投入成本较高，但由于后期维护费用低，使用频率高等特点，在近十几年来得到了迅猛的发展。人造草坪的兴起带动了“人造草坪用填充颗粒”的发展。人造草坪想要得到天然草坪的效果必须在其中添加橡胶颗粒，从而保持草丝的直立并获得类似天然草坪的弹性和舒适性。
在草坪用橡胶填充颗粒方面，黑色的废旧轮胎破碎颗粒因其价格便宜、弹性及耐磨性好等优点仍被国内外广泛采用。但相关研究表明，黑色轮胎颗粒中含有大量致癌物质——稠环芳烃(PAHS)，且其气味大，吸热量大，过高的球场温度可加速人造草丝的老化，并且难以加热熔化加工回收利用，正受到环保方面越来越大的压力。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处提供一种人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，本发明产品达到环保、热塑性、可回收利用的要求，并且其生产简单，成本低廉，色彩丰富，与草坪***的相容性好。
本发明的另外一个目的是提供上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒的制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
一种人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于该橡胶填充颗粒包含下列重量份的组分：
苯乙烯类热塑性弹性体10～30份，胶粉6～15份，活性碳酸钙40～70份，硬脂酸2～5份，环烷油6～10份，抗氧剂0.1～0.3份，抗紫外线剂0.1～0.3份，颜料0.01～0.3份。
上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒还可以增加下列重量份的组分：乙烯辛烯共聚弹性体POE 1～6份，聚乙烯PE或聚丙烯PP或重量比为0.2～5的PE/PP的混合物1～5份。本发明对聚乙烯和聚丙烯的密度、刚度、硬度、耐热性等性质均无特殊要求，市售均可使用，也可以采用回收料。本发明对POE的性能也无特殊要求，可以采用市售多种牌号：如5061，8480，9989等。
上述苯乙烯类热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS或重量比为0.2～5的SBS/SEBS的混合物。本发明对SBS和SEBS的拉伸强度、表面摩擦系数、低温性能、加工性能等都无特殊要求，市售均可使用。
上述胶粉优选氧化锌类硫化剂交联的丁基胶粉，其细度为20～200目，进一步优选细度或回收的细度为40～80目的丁基橡胶胶粉。
上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒采用的活性碳酸钙最好是经硬脂酸或偶联剂处理的轻质或重质碳酸钙，进一步优选细度为200～325目的活性重质碳酸钙，市售均可使用。
上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒中的环烷油可以是市售的环烷类溶剂油，优选闪点大于180℃的环烷烃橡胶油，如新疆克拉玛依的4006、K6H、K10H等牌号。
上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒中的颜料可以是黄色、红色、蓝色、绿色、黑色、白色之中的一种或多种调制而成的颜色，优先指经上述颜色调制而成的草绿色、深绿色、橄榄绿色和米黄色。抗氧剂是市售塑料用的抗氧剂1010，168，1024，2246，1076，1098，626等型号，优选型号1010、168或1010和168按重量比混合比例为0.8～1.2的混合物；抗紫外线剂是市售的UV-531，UV-326，UV-9，UV-214，优选UV-531。
上述人造草坪热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)混料阶段：将苯乙烯类热塑性弹性体及胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；
再将活性碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料和硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75～80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85～90℃时放料；
或者再将PE或PP或PE和PP按重量比0.2～5组成的混合物、POE、活性碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料和硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75～80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85～90℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在120～180℃温度条件下混炼2～8分钟；
3)破碎或造粒阶段：将混炼后的物料经挤出或破碎加工后，制备成直径为2～4mm的圆柱形或不规则的颗粒。
上述制备方法的混炼可以在开炼机、密炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机上进行，优先选择双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。
在本发明中，苯乙烯类热塑性弹性体赋予颗粒热塑性和弹性，POE的主要提高加工的流动性和对碳酸钙的粘结性，活性碳酸钙可以提高强度和降低成本，环烷油能提高体系的弹性，聚乙烯和聚丙烯可以调节颗粒的硬度，颜料可进行调色。
本发明耐磨性按照草坪***的测试标准，用里斯堡试验机进行测试，无明显的掉粉现象。
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明人造草坪热塑性橡胶填充颗粒可再次加热熔化后重新回收利用，环保无污染、并且具有良好的热塑性、弹性及耐磨性，其生产方法简单，成本低廉，色彩丰富，与草坪***的相容性好，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
通过以下借助以下实施例更详细说明本发明，本发明并不受这些实施例的限制。在以下实施例中每重量份为1kg。
实施例1
配方：
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(YH-792)10重量份，丁基橡胶胶粉(200目)12重量份(80目)，活性重质碳酸钙(200目)40重量份，硬脂酸2重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依的4006)6重量份，抗氧剂(1010)0.1重量份，抗紫外线剂(UV-531)0.2重量份，黄色和蓝色颜料调成的草绿色颜料共0.2重量份。
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SBS及丁基橡胶胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、草绿色颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在120℃的条件下采用双螺杆挤出机混炼2分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例2
配方：
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(YH-791H)30重量份，丁基橡胶胶粉(100目)8重量份，活性轻质碳酸钙70重量份，硬脂酸5重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)6重量份，抗氧剂(168)0.3重量份，抗紫外线剂(UV-326)0.1重量份，黄色、蓝色和黑色颜料调成的橄榄绿色颜料共0.01重量份。
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SBS及胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将活性轻质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到90℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在180℃的条件下采用单螺杆挤出机混炼8分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经破碎机加工后，制备成直径为2～4mm的不规则的颗粒。
实施例3
配方：
苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS(YH-602)20重量份，丁基胶粉(20目)10重量份，活性重质碳酸钙(200目)60重量份，硬脂酸4重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)8重量份，抗氧剂(1010)和抗氧剂(168)按0.8∶1的比例混合共0.2重量份，抗紫外线剂(UV-326)0.2重量份，绿色和黄色颜料0.1重量份。
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SEBS及胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到90℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在160℃的条件下采用单螺杆挤出机混炼8分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经破碎机加工后，制备成直径为2～4mm的不规则的颗粒。
实施例4
配方：
苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS(1657)10重量份，丁基胶粉(200目)15重量份，活性重质碳酸钙(200目)40重量份，硬脂酸3重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)10重量份，抗氧剂(1010)和抗氧剂(168)按1.2∶1的比例混合共0.3重量份，抗紫外线剂(UV-214)0.1重量份，白色和黄色颜料0.3重量份。
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SEBS及胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：使用开炼机将物料在160℃的条件下混炼2分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经破碎机加工后，制备成直径为2～4mm的不规则的颗粒。
实施例5
SBS(YH-188)/SEBS(1650)按重量比为0.2∶1比例混合的混合物25重量份，丁基橡胶胶粉(80目)12重量份，活性重质碳酸钙(200目)50重量份，硬脂酸4重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)9重量份，抗氧剂(1010)和抗氧剂(168)按1∶1的比例混合共0.2重量份，抗紫外线剂(UV-531)0.3重量份，蓝色颜料0.2重量份
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SBS/SEBS按0.2∶1比例混合的混合物及丁基橡胶胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到90℃时放料；
2)混炼阶段：使用密炼机将物料在120℃的条件下混炼6分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例6
配方：
SBS(YH-788)/SEBS(YH-602)按5∶1的比例混合的混合物10重量份，丁基橡胶胶粉(100目)7重量份，活性重质碳酸钙(325目，广西科隆粉体有限公司)40重量份，硬脂酸2重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)7重量份，抗氧剂(1024)0.2重量份，抗紫外线剂(UV-9)0.2重量份，黑色颜料0.05重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(8480)1重量份，聚乙烯PE(1C7A)3重量份。
制备方法：
1)混料阶段：将SBS/SEBS按5∶1的比例混合的混合物及丁基橡胶胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；再将POE、PE、活性轻质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在180℃的条件下使用双螺杆挤出机混炼4分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例7
SBS(YH-188)/SEBS(YH-604)按3∶1比例混合的混合物25重量份，丁基橡胶胶粉(80目)12重量份，活性重质碳酸钙(200目)50重量份，硬脂酸4重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依4006)9重量份，抗氧剂(2246)0.1重量份，抗紫外线剂(UV-214)0.1重量份，蓝色颜料0.2重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(8480)6重量份，聚乙烯PE(1C7A)和聚丙烯PP(T30S)按1∶1比例混合的混合物1重量份。
制备方法：
1)混料阶段：按照上述配比将SBS/SEBS按3∶1比例混合的混合物及丁基橡胶胶粉先用环烷烃橡胶油浸泡半小时得到组分A备用；再将乙烯辛烯共聚弹性体POE，聚乙烯和聚丙烯按1∶1比例混合的混合物、活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到90℃时放料；
2)混炼阶段：使用密炼机将物料在120℃的条件下混炼6分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例8
配方：
苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS(1650)10重量份，丁基橡胶胶粉(80目)7重量份，活性重质碳酸钙(200目)40重量份，硬脂酸2重量份，环烷烃橡胶油(新疆克拉玛依的4006)7重量份，抗氧剂(1076)0.3重量份，抗紫外线剂(UV-531)0.3重量份，红颜料0.05重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(5061)6重量份，聚丙烯PP(F401)5重量份。
制备方法：
1)混料阶段：将SEBS及丁基橡胶胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；再将POE、PP、活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃左右时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：使用双螺杆挤出机将物料在150℃的条件下混炼6分钟，混合均匀后进入下一步骤；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出后制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例9
配方：
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS(YH-188)20重量份，丁基橡胶胶粉(40目)10重量份，活性重质碳酸钙(200目)55重量份，硬脂酸3重量份，环烷油(新疆克拉玛依K6H)8重量份，抗氧剂(1098)0.1重量份，抗紫外线剂(UV-531)0.1重量份，黑色颜料0.15重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(8480)3重量份，聚乙烯PE(5000S)和聚丙烯PP(T30S)按0.2∶1的比例混合的混合物3重量份。
制备方法：
1)混料阶段：将SBS及胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；再将POE、聚乙烯PE和聚丙烯PP按0.2∶1的比例混合的混合物、活性重质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到90℃时放料；
2)混炼阶段：使用单螺杆挤出机将物料在140℃的条件下混炼8分钟，混合均匀后进入下一步骤；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出后制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例10
配方：
苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS(1651)30重量份，丁基橡胶胶粉(200目)15重量份，活性轻质碳酸钙70重量份，硬脂酸5重量份，环烷油(新疆克拉玛依K10H)10重量份，用抗氧剂(626)0.2重量份，抗紫外线剂(UV-9)0.1重量份，黑色颜料0.25重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(9989)6重量份，聚乙烯PE(2426)和聚丙烯PP(T30S)按5∶1的比例混合的混合物5重量份。
制备方法：
1)混料阶段：将SBS及胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；再将POE、聚乙烯PE和聚丙烯PP按5∶1的比例混合的混合物、活性轻质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：使用单螺杆挤出机将物料在130℃的条件下混炼8分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出后制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。
实施例11
配方：
SBS(YH-788)/SEBS(1652)按1∶1的比例混合的混合物15重量份，丁基橡胶胶粉(200目)6重量份，活性轻质碳酸钙45重量份，硬脂酸3重量份，环烷油(新疆克拉玛依K10H)7重量份，抗氧剂(168)0.2重量份，抗紫外线剂(UV-531)0.2重量份，白色颜料0.05重量份，乙烯辛烯共聚弹性体POE(9989)2重量份，聚乙烯PE(2426)和聚丙烯PP(T30S)按3∶1的比例混合的混合物2重量份。
制备方法：
1)混料阶段：将SBS(YH-788)/SEBS(1652)按1∶1的比例混合的混合物及胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；再将POE、聚乙烯PE和聚丙烯PP按3∶1的比例混合的混合物、活性轻质碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线剂、颜料、硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85℃时放料；
2)混炼阶段：使用单螺杆挤出机将物料在130℃的条件下混炼4分钟，混合均匀；
3)破碎或造粒阶段：将混炼好的物料经模头挤出后制备成直径为2～4mm的圆柱形颗粒。对比例：
将现有黑色轮胎颗粒的性能测试结果与按照实施例1和实施例6方法制得的产品的性能结果进行比较，结果如下表所示：
| 项目 | 黑色轮胎颗粒 | 实施例1 | 实施例6 |
| 颜色 | 黑色 | 可任意颜色 | 可任意颜色 |
| 气味 | 橡胶臭味 | 无异味 | 无异味 |
| 回弹率 | 30％ | 35％ | 36％ |
| 耐磨性(里斯堡试验机) | 大于5000次 | 大于5000次 | 大于5000次 |
| 是否可回收加工 | 否 | 是 | 是 |
| 是否热塑性 | 否 | 是 | 是 |
| 夏天球场表面温度℃ | 45 | 40 | 40 |
| PAHs | 有 | 无 | 无 |
Claims (11)
1.一种人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于该橡胶填充颗粒包含下列重量份的组分：苯乙烯类热塑性弹性体10～30份，胶粉6～15份，活性碳酸钙40～70份，硬脂酸2～5份，环烷油6～10份，抗氧剂0.1～0.3份，抗紫外线吸收剂0.1～0.3份，颜料0.01～0.3份，乙烯辛烯共聚弹性体POE 1～6份，重量比为0.2～5的PE/PP的混合物1～5份；其中，所述的苯乙烯类热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS或重量比为0.2～5的SBS/SEBS的混合物；所述的环烷油是闪点大于180℃的环烷烃橡胶油；所述的胶粉是细度为20～200目的氧化锌类硫化剂交联的丁基胶粉。
2.根据权利要求1所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的胶粉是细度为40～80目的氧化锌类硫化剂交联的丁基橡胶胶粉。
3.根据权利要求1所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的抗氧剂是抗氧剂1010、168、1024、2246、1076、1098、626。
4.根据权利要求3所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的抗氧剂是抗氧剂1010、168或抗氧剂1010和168混合比例为0.8～1.2的混合物。
5.根据权利要求1所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的活性碳酸钙是经硬脂酸或偶联剂处理的轻质或重质碳酸钙。
6.根据权利要求5所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的活性碳酸钙是经硬脂酸或偶联剂处理的重质碳酸钙，细度为200～325目。
7.根据权利要求1所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的抗紫外线吸收剂是UV-531、UV-326、UV-9、UV-214。
8.根据权利要求7所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒，其特征在于所述的抗紫外线吸收剂是UV-531。
9.一种权利要求1所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)混料阶段：将苯乙烯类热塑性弹性体及胶粉先用环烷油浸泡半小时得到组分A备用；
再将PE和PP按比例0.2～5组成的混合物、POE、活性碳酸钙、抗氧剂、抗紫外线吸收剂、颜料和硬脂酸放入高混机混料，当物料温度达到75～80℃时，投入浸泡好的组分A，继续混料到85～90℃时放料；
2)混炼阶段：将物料在120～180℃温度条件下混炼2～8分钟；
3)破碎或造粒阶段：将混炼后的物料经挤出或破碎加工后，制备成直径为2～4mm的圆柱形或不规则的颗粒。
10.根据权利要求9所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于所述的混炼阶段为在开炼机、密炼机、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机上进行混炼。
11.根据权利要求10所述的人造草坪热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于所述的混炼阶段为在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机上进行混炼。
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Assignee: Changzhou Regalfill Thermoplastic Rubber Co.,LTD Assignor: Nanjing Institute of Technology Contract record no.: 2011320000913 Denomination of invention: Artificial turf thermoplastic rubber filler particles and method fro preparing same Granted publication date: 20101229 License type: Exclusive License Open date: 20090902 Record date: 20110704 |
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