CN111825923A - 一种epdm橡胶颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒，由按重量份数计的如下原料制备而成：三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10‑20份、增韧剂5‑15份、填充料40‑60份、硫化剂1‑5份、补强剂5‑10份，其中，增韧剂包括以下组分和配比：巯基乙酸单乙醇胺1‑5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2‑5份，本发明还提供EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：物料混合；步骤S2：硫化交联；步骤S3：造粒。本发明提供一种拉伸强度高、耐磨强度高、弹性好的EPDM橡胶颗粒及其制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及塑胶跑道填充颗粒物技术领域，特别涉及一种EPDM橡胶颗粒及其制备方法。
背景技术
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道是由聚氨酯、EPDM橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，具有一定的抗紫外线能力和耐老化力，是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。
现有的EPDM(三元乙丙橡胶)颗粒一般都是采用三元乙丙橡胶制备而成，其拉伸强度、耐磨强度和弹性性能均不够优异，并且现有的三元乙丙橡胶颗粒抗老化性能不够高，使用寿命短，塑胶跑道使用2-3年即需要铲起重新铺装，铺装成本高，耗费大量人力物力。
因此，需要研究一种拉伸强度高、耐磨强度高、弹性好、抗老化性能高、寿命长的EPDM橡胶颗粒及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉伸强度高、耐磨强度高、弹性好、抗老化性能高、寿命长的EPDM橡胶颗粒及其制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种EPDM橡胶颗粒，由按重量份数计的如下原料制备而成：三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10-20份、增韧剂5-15份、填充料40-60份、硫化剂1-5份、补强剂5-10份，其中，增韧剂包括以下组分和配比：巯基乙酸单乙醇胺1-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份。
作为发明的进一步设置，增韧剂还包括聚角鲨烯2-5份。
作为发明的进一步设置，填充料为碳酸钙、白炭黑、氧化锌的一种或多种。
作为发明的进一步设置，硫化剂为硫磺。
作为发明的进一步设置，补强剂为炭黑、石墨烯和二氧化硅中的一种或多种。
作为发明的进一步设置，还包括着色剂1-5份，所述着色剂为橡胶大红、永固黄、酞菁绿和酞菁蓝的其中一种。
本发明还提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10-20份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺1-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份、填充料40-60份、硫化剂1-5份、补强剂5-10份、着色剂1-5份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温硫化1-2h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
作为本发明的进一步设置，步骤S2中硫化温度为140℃-150℃。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用三元乙丙橡胶和聚丙烯为原料，在橡胶颗粒的制备过程中，聚丙烯塑料颗粒为分散相分散在三元乙丙橡胶的连续相中形成海-岛结构，能有效提高EPDM橡胶颗粒的耐磨性能和韧性，当EPDM橡胶颗粒受力压缩时，聚丙烯分散性能与三元乙丙橡胶的连续相之间滑移，在较硬的聚丙烯并诱发三元乙丙橡胶发生弹性形变提供更强的回弹力，有效提高橡胶颗粒的回弹性，增韧剂中的巯基乙酸单乙醇胺与EPDM和PP在硫化发生链断交联，提高生成的三元乙丙橡胶中链段交联的紧密性，分子链的运动能力降低，材料整体“变紧”，有效提高三元乙丙橡胶颗粒的拉伸强度、弹性。
2.本发明的增韧剂中还添加了聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯能提高PP与EPDM进行硫化反应时PP在EPDM中分散的均匀性，提高聚丙烯在三元乙丙橡胶分散的海岛结构的均匀性，有效提升橡胶颗粒的受冲击形成均匀的微小裂纹吸收冲击力的能力，因此有效提高橡胶颗粒的韧性。
3.本发明中还添加了角鲨烯，角鲨烯能提高EPDM分子链运动能力，提升自由基的碰撞几率，有效提高硫化效率，橡胶颗粒细化且分散更加均匀，增加了PP与EPDM橡胶的接触面积，受力形变的过程可以诱发更多微裂纹的产生吸收能量，进一步提高橡胶颗粒的韧性，并且角鲨烯在硫化时，能改善EPDM橡胶的流变和加工性能，提高耐磨性能，同时角鲨烯能与EPDM、PP中的余下的自由基发生反应，提高反应的反应程度，提高橡胶粒子中的饱和度，有效抗老化性能，而且角鲨烯能吸收紫外线，提高橡胶粒子的抗紫外线氧化能力，延长橡胶粒子制成的橡胶跑道的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、实施例
实施例1
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺1份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2份、角鲨烯2份、填充料碳酸钙40份、硫化剂硫磺1份、补强剂炭黑5份、着色剂橡胶大红1份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温140℃硫化1h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例2
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯20份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯5份、角鲨烯5份、填充料白炭黑60份、硫化剂硫磺5份、补强剂石墨烯10份、着色剂永固黄5份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温150℃硫化2h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例3
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯25份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、角鲨烯4份、填充料氧化锌50份、硫化剂硫磺3份、补强剂二氧化硅8份、着色剂酞菁绿4份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温145℃硫化1.5h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例4
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯25份、增韧剂聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、角鲨烯4份、填充料氧化锌50份、硫化剂硫磺3份、补强剂二氧化硅8份、着色剂酞菁蓝4份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温145℃硫化1.5h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例5
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯25份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺3份、角鲨烯4份、填充料氧化锌50份、硫化剂硫磺3份、补强剂二氧化硅8份、着色剂酞菁绿4份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温145℃硫化1.5h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例6
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯25份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺3份、聚对苯二甲酸丁二醇酯4份、填充料氧化锌50份、硫化剂硫磺3份、补强剂二氧化硅8份、着色剂酞菁绿4份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温145℃硫化1.5h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
实施例7
本发明提供一种EPDM橡胶颗粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯25份、填充料氧化锌50份、硫化剂硫磺3份、补强剂二氧化硅8份、着色剂酞菁绿4份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温145℃硫化1.5h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
对实施例1-7制备成的哑铃状片状熟橡胶进行拉伸强度、断裂强度、韧性和弹性的测试，其中哑铃状片状熟橡胶为用气动式冲片机和裁刀将片状生橡胶裁剪成1型哑铃型样条，将哑铃型样条按照国家标准(GB/T528-2009)在常温下进行测试，采用电子万能试验机测试复合材料哑铃型样条的拉伸强度和断裂拉伸率，夹具的上升速率为200mm*min-1；冲击试验采用CEAST摆锤冲击仪，按照GB/T1843-1996标准先用Z20d锤能刀在哑铃状片状熟橡胶上打A型缺口，采用2J悬臂梁，以冲击速度为3.46m/s进行冲击试验，测试结果如下表1：
表1各实施例的性能测试
| 具体实施例 | 拉伸强度(Mpa) | 断裂伸长率(％) | 弹性模量(Mpa) | 冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) |
| 实施例1 | 9.2 | 735 | 16.7 | 134 |
| 实施例2 | 12.7 | 797 | 19.4 | 146 |
| 实施例3 | 11.4 | 776 | 18.4 | 142 |
| 实施例4 | 8.4 | 617 | 14.2 | 104 |
| 实施例5 | 8.9 | 639 | 13.7 | 93 |
| 实施例6 | 8.6 | 621 | 13.6 | 91 |
| 实施例7 | 6.7 | 489 | 10.6 | 76 |
热氧老化的测试方法：选取力学性能测试中所用的1型哑铃型样条，将样条放入热氧老化箱进行热氧老化测试，测试时间为72h，热氧老化箱的温度设定为100℃，测试其拉伸强度、
断裂伸长率、弹性模量和冲击强度结果如下表2：
表2100℃、72h热氧老化后各实施例的性能测试
| 具体实施例 | 拉伸强度(Mpa) | 断裂伸长率(％) | 弹性模量(Mpa) | 冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) |
| 实施例1 | 8.9 | 721 | 15.9 | 121 |
| 实施例2 | 12.3 | 773 | 18.7 | 141 |
| 实施例3 | 11.2 | 764 | 17.8 | 136 |
| 实施例4 | 7.9 | 592 | 12.8 | 96 |
| 实施例5 | 8.3 | 617 | 11.1 | 89 |
| 实施例6 | 7.2 | 554 | 10.8 | 80 |
| 实施例7 | 5.1 | 410 | 8.4 | 69 |
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种EPDM橡胶颗粒，其特征在于，由按重量份数计的如下原料制备而成：三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10-20份、增韧剂5-15份、填充料40-60份、硫化剂1-5份、补强剂5-10份，其中，增韧剂包括以下组分和配比：巯基乙酸单乙醇胺1-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份。
2.根据权利要求1所述的EPDM橡胶颗粒，其特征在于，所述增韧剂还包括角鲨烯2-5份。
3.根据权利要求1所述的EPDM橡胶颗粒，其特征在于，所述填充料为碳酸钙、白炭黑、氧化锌的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的EPDM橡胶颗粒，其特征在于，所述硫化剂为硫磺。
5.根据权利要求1所述的EPDM橡胶颗粒，其特征在于，所述补强剂为炭黑、石墨烯和二氧化硅中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的EPDM橡胶颗粒，其特征在于，还包括着色剂1-5份，所述着色剂为橡胶大红、永固黄、酞菁绿和酞菁蓝的其中一种。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的EPDM橡胶颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：物料混合：将三元乙丙橡胶100份、聚丙烯10-20份、增韧剂巯基乙酸单乙醇胺1-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份、聚对苯二甲酸丁二醇酯2-5份、填充料40-60份、硫化剂1-5份、补强剂5-10份、着色剂1-5份混合均匀，投入密炼机中密炼，得到密炼生橡胶；
步骤S2：硫化交联：将密炼后的生橡胶再投入开炼机中过辊成片状生橡胶，然后将片状生橡胶放置在硫化机中升温硫化1-2h；
步骤S3：造粒：将硫化后的熟橡胶裁成哑铃状片状熟橡胶之后进行造粒，即得到EPDM橡胶颗粒。
8.根据权利要求7所述的EPDM橡胶颗粒的制备方法，其特征在于，步骤S2中硫化温度为140℃-150℃。
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