CN111073088B - 一种水性弹性地面块材及其生产工艺 - Google Patents

一种水性弹性地面块材及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明为一种水性弹性地面块材及其生产工艺，属于合成材料制备领域，针对现有技术无法利用水性聚合物制备满足要求的弹性地面块材的问题，采用技术方案如下：一种水性弹性地面块材，其原料按重量份数为水性丙烯酸5‑10份，水性聚氨酯5‑10份，固体原料75‑88份，无机颜色填料2‑5份和促进剂0.2‑3份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5‑100目；其中5‑20目占40%，21‑100目占60%。其生产工艺包括如下步骤：步骤1，混料；步骤2：烘干；步骤3，初压；步骤4，二次加压。本发明的水性弹性地面块材，性能满足使用要求且低毒害，制备时VOC排放量低、残留量低，具有较好的环保效果。

Description

一种水性弹性地面块材及其生产工艺
技术领域
本发明属于合成材料制备领域，特别涉及一种水性弹性地面块材及其生产工艺。
背景技术
现有弹性地面块状材料，大多数采用橡胶硫化工艺或聚氨酯粘接剂，需添加大量硫化剂、塑化剂等原料，或含有TDI、MDI等毒害物质成分，生产过程和制成品均存在毒害物质的排放问题，严重影响生产者和使用者的健康。
在“油改水”的环保大背景下，水性聚合物在化工和合成材料行业应用不断推出。水性聚合物（包括水性聚氨酯、水性丙烯酸等）以水为溶剂，被广泛用作涂料领域，其具有低污染、极低VOC排放、安全可靠、粘合性相容性好和易于改性等优点。但水性聚合物在常规条件下（如常温、常压下）固化后制备的材料往往达不到使用要求，特别是产品具有严格的行业生产标准时，弹性、强度、韧性等性能不能很好兼顾，致使制备而成的产品虽然低毒害，但无法广泛应用到合成材料领域尤其是弹性地面材料领域。
发明内容
针对现有技术无法利用水性聚合物制备满足要求的弹性地面块材的问题，本发明提供一种水性弹性地面块材，其性能满足使用要求且低毒害，并提供其制备工艺，其制备过程VOC排放量低，具有较好的环保效果。
本发明采用技术方案如下：一种水性弹性地面块材，其原料按重量份数为水性丙烯酸5-10份，水性聚氨酯5-10份，固体原料75-88份，无机颜色填料2-5份和促进剂0.2-3份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5-100目；其中5-20目占40%，21-100目占60%。
进一步地，所述橡胶粉末和橡胶颗粒为一级工业回收料和边角料，包括合成橡胶包装料、天然橡胶制品边角料、合成橡胶制品边角料或发泡鞋底料中的一种或多种，具体包括但不限于NR、EPDM、EVA、IIR中的一种或多种。合成橡胶包装料为包装用材料，经加工后产生的废料为合成橡胶制品边角料，使用这种材料能够充分利用原料，减少材料的浪费，此外，发泡鞋底料也是低毒害的，能够达到环保目的。
进一步地，所述促进剂为黄原酸盐类促进剂。此类促进剂在制备过程中不产生毒害物质，具有较好的环保效果。
进一步地，所述水性弹性地面块材的厚度为 18-25mm。厚度较大的水性弹性地面块材弹性好，但强度不足，使用者站在其上时会有站不稳的感觉，使用时舒适度不足，厚度较小的为水性弹性地面块材强度好，但弹性不足，使用者站在其上时会有“震脚”的感觉，使用时同样不舒服，还有可能会对使用者造成伤害，因此将水性弹性地面块材的厚度限定在这一范围内，以满足实际使用要求。
进一步地，所述水性弹性地面块材的抗拉强度≥0.5MPa，冲击吸收率 ≥45%。
本发明的水性弹性地面块材以粉碎后的橡胶原料与水性聚合物为主要原料，橡胶边角料可以循环利用，使得水性弹性地面块材具有较为合理的成本，同时原料中不使用硫化剂，VOC等毒害物质低排放且低残留，因此水性弹性地面块材具有环保的特点，同时其强度高、弹性好，能够广泛应用于室内运动地面和幼儿园安全地垫。
上述水性弹性地面块材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1，混料：将上述比例称取原料，在常温、转速为10-20r/min下搅拌5-10min，直至混合均匀；
步骤2：烘干：将步骤1混合均匀的料放置在模具中，在无压、80-120℃条件烘干5-10min，直至混料表面基本不粘手；
步骤3，初压：确定预压制的成品厚度，然后将模具调整至初压厚度处，50-100T/m2、80-120℃条件下，压制5-10min，开启模具排出湿气并修平表面；
步骤4，二次加压：调整模具厚度至终压厚度，并对模具加温，使得模具内腔表面温度在120-180℃，在100-180T/m2下压15-25min，脱模后自然冷却后制备成水性弹性地面块材。
本发明工艺采用两次加压的方式，可使产品硬度可调，密度可控，产品适应性更好、更广泛。
粉碎后的橡胶原料与水性聚合物混合后在在一定温度和压力下制备，通过平板模压方式制备成水性弹性地面块材，制备过程中原料无硫化固化成型，VOC等毒害物质低排放、低残留，成品的大小、硬度可调，密度可控，还可通过配置不同粒度的橡胶粉末和橡胶颗粒，制备不同要求的弹性地面块材。
上述水性聚合物在合成材料制备过程中充当了粘结剂，在一定温度压力条件下，水性丙烯酸（CH3CH2COOH）中羟基（-OH）和水性聚氨酯中的（-NCO）基团发生交链固化反应，使得制备出的合成材料弹性、强度、韧性能够较好兼顾，且无毒、无害，实际应用效果好，而且与常温常压条件下相比，节约50%以上粘结剂用量，同时制成品符合相关国家标准和国际标准，适合大批量生产。
进一步地，初压厚度为预压制的成品厚度的4/3，由于水性弹性地面块材具有一定的弹性，压制时会有回弹现象，这一设置为压制预留一定的厚度，并保证最终压制的成品紧实且性能满足要求。
进一步地，终压厚度为预压制的成品厚度，所用的模具总高度不大于30mm。其目的是保证最终的成品厚度满足使用要求。
本发明具有的有益效果：本发明的水性弹性地面块材以粉碎后的橡胶原料与水性聚合物为主要原料，废弃物边角料可以循环利用，使得水性弹性地面块材具有较为合理的成本，同时原料中不使用硫化剂，VOC等毒害物质低排放且低残留，因此水性弹性地面块材具有环保的特点，同时其强度高、弹性好，能够广泛应用于室内运动地面和幼儿园安全地垫；原料在一定温度和压力条件制备，制备过程中原料无硫化固化成型，毒害物质低排放且低残留，还可通过配置不同粒度的橡胶粉末和橡胶颗粒，制备不同要求的弹性地面块材。
具体实施方式
下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的水性弹性地面块材，作为幼儿园弹性地面使用，其原料按重量份数为水性丙烯酸10份，水性聚氨酯10份，固体原料88份，氧化铁红5份和黄原酸盐类促进剂3份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5-100目，其中5-20目占40%，21-100目占60%。
所述橡胶粉末和橡胶颗粒为一级工业回收料和边角料，包括合成橡胶包装料、天然橡胶制品边角料、合成橡胶制品边角料或发泡鞋底料中的一种或多种，本实施例中具体使用的是NR和IIR的混合料，占用的质量百分数分别为40%和60%。
所述水性弹性地面块材的厚度为 18mm，其抗拉强度≥0.5MPa，冲击吸收率≥45%。在标准GB36426-2018下，可知本实施例的水性弹性地面块材性能优异，满足使用要求。
多次检测水性弹性地面块材的VOC残留量发现其结果为未检出，远远低于行业使用标准中的规定量。
采用本实施例制备的水性弹性地面块材作为幼儿园弹性地面，其韧性好、硬度低，减小了活动摔倒而受伤的概率，能够起到较好的防护作用。
原料中不添加含硫等有害物质，对环境污染小，制成的水性弹性地面块材不含二硫化碳、无异味，还可以在产品达到使用寿命后进行回收再利用。
上述水性弹性地面块材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1，混料：将上述比例称取原料，在常温、转速为10-20r/min下搅拌5-10min，直至混合均匀；
步骤2：烘干：将步骤1混合均匀的料放置在模具中，在无压、80-120℃条件烘干5-10min，直至混料表面基本不粘手；
步骤3，初压：确定预压制的成品厚度为18mm，然后将模具厚度调整至初压厚度，即模具厚度为24mm，50-100T/m2、80-120℃条件下，压制5-10min，开启模具排出湿气并修平表面；
步骤4，二次加压：调整模具厚度至终压厚度，即模具厚度为18mm，并对模具加温，使得模具内腔表面温度在120-180℃，在100-180T/m2下压15-25min，脱模后自然冷却后制备成水性弹性地面块材。
制备过程中多次检测水性弹性地面块材的VOC排放量发现其结果为未检出，远远低于行业使用标准中的规定量。
本实施例中水性聚合物在制备过程中充当了粘结剂，在一定温度压力条件下，水性丙烯酸（CH3CH2COOH）中羟基（-OH）和水性聚氨酯中的（-NCO）基团发生交链固化反应，使得制备出的合成材料弹性、强度、韧性能够较好兼顾，且无毒、无害，实际应用效果好，而且与常温常压条件下相比，节约50%以上粘结剂用量，同时制成品符合相关国家标准和国际标准，适合大批量生产。
粉碎后的橡胶原料与水性聚合物混合后在在一定温度和压力下制备，通过平板模压方式制备成水性弹性地面块材，制备过程中原料无硫化固化成型，VOC等毒害物质低排放、低残留，成品的大小、硬度可调，密度可控，还可通过配置不同粒度的橡胶粉末和橡胶颗粒，实现不同弹性地面要求。
实施例2
本实施例的水性弹性地面块材，作为弹性健身地垫使用，其原料按重量份数为水性丙烯酸5份，水性聚氨酯10份，固体原料80份，氧化铁红2份和黄原酸盐类促进剂0.2份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5-100目，其中5-20目占40%，21-100目占60%。
所述橡胶粉末和橡胶颗粒为一级工业回收料和边角料，包括合成橡胶包装料、天然橡胶制品边角料、合成橡胶制品边角料、发泡鞋底料中的一种或多种，本实施例中具体使用的是NR、EPDM和EVA的混合料，占用的质量百分数分别为20%、40%和40%。
所述水性弹性地面块材的厚度为 20mm，其抗拉强度≥0.5MPa，冲击吸收率≥45%。在标准GB36426-2018下，可知本实施例的水性弹性地面块材性能优异，满足使用要求。
多次检测水性弹性地面块材的VOC残留量发现其结果为未检出，远远低于行业使用标准中的规定量。
可采用本实施例制备的水性弹性地面块材作为弹性健身地垫地面，其韧性好、硬度低，减小了活动摔倒而受伤的概率，能够起到较好的防护作用。
原料中不添加含硫等有害物质，对环境污染小，制成的水性弹性地面块材不含二硫化碳、无异味，还可以在产品达到使用寿命后进行回收再利用。
上述水性弹性地面块材的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1，混料：将上述比例称取原料，在常温、转速为10-20r/min下搅拌5-10min，直至混合均匀；
步骤2：烘干：将步骤1混合均匀的料放置在模具中，在无压、80-120℃条件烘干5-10min，直至混料表面基本不粘手；
步骤3，初压：确定预压制的成品厚度为20mm，然后将模具厚度调整至初压厚度，即模具厚度为26mm，50-100T/m2、80-120℃条件下，压制5-10min，开启模具排出湿气并修平表面；
步骤4，二次加压：调整模具厚度至终压厚度，即模具厚度为20mm，并对模具加温，使得模具内腔表面温度在120-180℃，在100-180T/m2下压15-25min，脱模后自然冷却后制备成水性弹性地面块材。
制备过程中多次检测水性弹性地面块材的VOC排放量发现其结果为未检出，远远低于行业使用标准中的规定量。
在一定温度和压力条件下，水性聚合物成为粘结性能较好的粘结剂，由其作为原料制备而粉碎后的橡胶原料与水性聚合物混合后在在一定温度和压力下制备，通过平板模压方式制备成水性弹性地面块材，制备过程中原料无硫化固化成型，VOC等毒害物质低排放、低残留，成品的大小、硬度可调，密度可控，还可通过配置不同粒度的橡胶粉末和橡胶颗粒，实现不同弹性地面要求。
上述水性聚合物在制备过程中充当了粘结剂，在一定温度压力条件下，水性丙烯酸（CH3CH2COOH）中羟基（-OH）和水性聚氨酯中的（-NCO）基团发生交链固化反应，使得制备出的合成材料弹性、强度、韧性能够较好兼顾，且无毒、无害，实际应用效果好，而且与常温常压条件下相比，节约50%以上粘结剂用量，同时制成品符合相关国家标准和国际标准，适合大批量生产。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (7)

1.一种水性弹性地面块材，其特征在于，其原料按重量份数为水性丙烯酸5-10份，水性聚氨酯5-10份，固体原料75-88份，无机颜色填料2-5份和促进剂0.2-3份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5-100目；其中5-20目占40％，21-100目占60％；所述橡胶粉末和橡胶颗粒为一级工业回收料和边角料，包括合成橡胶包装料、天然橡胶制品边角料、合成橡胶制品边角料或发泡鞋底料中的一种或多种，具体包括NR、EPDM、EVA、IIR中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的水性弹性地面块材，其特征在于，所述促进剂为黄原酸盐类促进剂。
3.根据权利要求1所述的水性弹性地面块材，其特征在于，所述水性弹性地面块材的厚度为18-25mm。
4.根据权利要求1所述的水性弹性地面块材，其特征在于，所述水性弹性地面块材的抗拉强度≥0.5MPa，冲击吸收率≥45％。
5.一种水性弹性地面块材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，混料：称取原料，在常温、转速为10-20r/min下搅拌5-10min，直至混合均匀；其中，原料按重量份数为水性丙烯酸5-10份，水性聚氨酯5-10份，固体原料75-88份，无机颜色填料2-5份和促进剂0.2-3份，其中，固体原料为橡胶粉末和橡胶颗粒，其大小为5-100目；其中5-20目占40％，21-100目占60％；所述橡胶粉末和橡胶颗粒为一级工业回收料和边角料，包括合成橡胶包装料、天然橡胶制品边角料、合成橡胶制品边角料或发泡鞋底料中的一种或多种，具体包括NR、EPDM、EVA、IIR中的一种或多种；
步骤2：烘干：将步骤1混合均匀的料放置在模具中，在无压、80-120℃条件烘干5-10min，直至混料表面基本不粘手；
步骤3，初压：确定预压制的成品厚度，然后将模具调整至初压厚度处，50-100T/m2、80-120℃条件下，压制5-10min，开启模具排出湿气并修平表面；
步骤4，二次加压：调整模具厚度至终压厚度，并对模具加温，使得模具内腔表面温度在120-180℃，在100-180T/m2下压15-25min，脱模后自然冷却后制备成水性弹性地面块材。
6.根据权利要求5所述的水性弹性地面块材的生产工艺，其特征在于，初压厚度为预压制的成品厚度的4/3。
7.根据权利要求5所述的水性弹性地面块材的生产工艺，其特征在于，终压厚度为预压制的成品厚度，所用的模具总高度不大于30mm。
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