人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法

摘要

本发明公开了一种人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法，该颗粒为空心管状结构，由以下重量份的组分制成：高粘度基本树脂50～80份，无机填充物20～40份，助剂0.1～5份，色母粒0.1～10份。其中，助剂为抗老化剂和偶联剂的混合物，二者以1～5：1～5的重量比例混合，本发明空心热塑性橡胶填充颗粒由高粘热塑性弹性体熔融共混挤出水下切粒而成，具有弹性持久、通水性能好、堆积密度小、填充成本低、可回收利用等优点。

权利要求

1.一种人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，该颗粒由以下重量份的组分制成：高粘度基本树脂 75～80份

无机填充物 20～25份

助剂 1～2份

色母粒 2～3份

其中，助剂为抗老化剂和偶联剂的混合物，二者以1～2：1～2的重量比例混合；

所述的高粘度基本树脂由以下重量份的组分混合均匀后，在双螺杆挤出机上熔融共混挤出造粒制备得到：SEBS 55～60重量份

环烷油 30～35重量份

聚乙烯 8～15重量份

助剂 1～3重量份

其中，助剂包括抗氧剂、抗静电剂、分散剂和开口剂，重量比为1～2：1～2：1～2：1～

2；

上述空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法具体包括以下步骤：将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融共混，然后经过模头挤出成型后，在水下切粒，得到内径1～5mm，外径3～8mm，长度3～15mm，壁厚1～5mm的空心管状热塑性橡胶填充颗粒；其中，挤出成型的温度为160～230℃，模头温度为140～200℃。

2.根据权利要求1所述的人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于所述的高粘度基本树脂制备过程中采用的熔融共混挤出温度控制在160～230℃。

3.根据权利要求1所述的人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种，抗静电剂为永久性抗静电剂E-1308，E-1018，E-1020中的至少一种，分散剂为聚乙烯蜡，聚丙烯蜡中的至少一种，开口剂为油酸酰胺，芥酸酰胺中的至少一种；所述的SEBS为星型结构，分子量为20～35万。

4.根据权利要求1所述的人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，其特征在于所述的抗老化剂为抗老化剂UV-531和抗老化剂UV-327中的一种或多种，偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种；所述的无机填充物为纳米碳酸钙、5000目以上超细重质碳酸钙中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，所述的无机填充物为纳米碳酸钙。

说明书

人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热塑性橡胶填充材料，具体涉及一种人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着社会的进步与生活水平的提高，人们的运动需求越来越多，各种塑胶跑道、操场和人造草坪被大量建设。在这些人造运动系统中，人造草坪因具有性能优异、维护成本低、不生蚊虫、受环境、天气、地域的影响非常小，能在高寒、高温和高原等极端气候地区使用等天然草坪无法比拟的优点，近年来，其市场每年都以20～25％的速度增长，其应用也突破了传统的体育场馆建设，被大量应用于各种休闲领域，给人们的生活提供了极大的便利。

[0003] 在人造草坪的建设中，为了保持草丝直立并赋予人造草坪以类似天然草坪的弹性，需要在草丝根部添加大量的填充物，目前国内外大量使用的是黑色的废旧轮胎填充颗粒或硫化EPDM填充颗粒，该类颗粒弹性和耐久性好，但具有气味大、难以回收利用等缺点，不能满足当前社会对材料回收利用及环保等方面的要求。近年来，也出现了大量的以热塑性弹性体制备的人造草坪填充颗粒，该类填充颗粒除具有废旧轮胎填充颗粒及硫化EPDM填充颗粒的优点外，也具有颜色种类多、热塑性可回收利用等优点，在国内外广受好评，但该类填充颗粒同样具有售价高、堆积密度大、草坪系统填充成本高等缺点，这在一定程度上限制了该类填充颗粒的大规模应用。

[0004] 如何在满足草坪系统各项基本性能要求的前提下，降低填充成本并进一步提高草坪系统的综合性能，成为行业关注的焦点。

发明内容

[0005] 本发明目的在于克服现有人造草坪系统造价昂贵、长期使用弹性缺失及通水性能下降等缺陷，提供一种可以降低人造草坪系统的造价、长期保持弹性及增加通水性能的热塑性橡胶填充颗粒，满足人们对降低造价、保持长久运动性能的需求，同时本发明还提供了该空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0007] 一种人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒，该颗粒为空心管状结构，其特征在于该颗粒由以下重量份的组分制成：

[0008]

[0009] 其中，助剂为抗老化剂和偶联剂的混合物，二者以1～5：1～5的重量比例混合。

[0010] 上述颗粒优选由以下重量份的组分制成：

[0011]

[0012] 其中，助剂为抗老化剂和偶联剂的混合物，二者以1～3：1～3的重量比例混合。

[0013] 上述颗粒最优选由以下重量份的组分制成：

[0014]

[0015] 其中，助剂为抗老化剂和偶联剂的混合物，二者以1～2：1～2的重量比例混合。抗老化剂和偶联剂最优选重量比为1：1。

[0016] 本发明所述的高粘度基本树脂由以下重量份的组分混合均匀后，在双螺杆挤出机上熔融共混挤出造粒制备得到：

[0017]

[0018] 其中，助剂包括抗氧剂、抗静电剂、分散剂和开口剂，重量比为1～15：0.5～5：0.5～10：0.5～10。

[0019] 上述高粘度基本树脂优选采用的组分为：

[0020]

[0021] 其中，助剂包括抗氧剂、抗静电剂、分散剂和开口剂，重量比为1～2：1～2：1～2：1～2。抗氧剂、抗静电剂、分散剂和开口剂最优选重量比为1：1：1：1。

[0022] 高粘度基本树脂制备过程中采用的熔融共混挤出温度控制在160～230℃。

[0023] 制备高粘度基本树脂采用的抗氧剂优选抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种，抗静电剂为 永久性抗静电剂E-1308，E-1018，E-1020中的至少一种，分散剂为聚乙烯蜡，聚丙烯蜡中的至少一种，开口剂为油酸酰胺，芥酸酰胺中的至少一种；所述的SEBS为星型结构，分子量为20～35万。聚乙烯为市售的低密度聚乙烯。

[0024] 本发明人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒采用的抗老化剂为抗老化剂UV-531和抗老化剂UV-327中的一种或多种，偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种；无机填充物为纳米碳酸钙、5000目以上超细重质碳酸钙中的一种或多种，优选采用纳米碳酸钙。

[0025] 上述人造草坪填充用空心热塑性橡胶填充颗粒的制备方法包括将各个组分混合均匀，并通过双螺杆挤出机熔融共混、挤出成型后，在水下切粒制备得到。

[0026] 该方法具体包括以下步骤：将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机熔融共混，然后经过模头挤出成型后，在水下切粒，得到内径1～5mm，外径3～8mm，长度3～15mm，壁厚1～5mm的空心管状热塑性橡胶填充颗粒；其中，挤出成型的温度为160～230℃，模头温度为140～200℃。

[0027] 熔融状态的弹性体经过该模头后，形成了空心管状结构，并经过水下切粒，得到特定的空心管状热塑性橡胶填充颗粒。

[0028] 本发明所使用的高粘度基本树脂是空心热塑性橡胶填充颗粒熔融挤出成型的关键材料，也是赋予填充颗粒高耐磨性的主要原因，高粘度基本树脂是由SEBS、环烷油、聚乙烯及少量助剂共混后造粒而成，该高粘度基本树脂保证了空心热塑性橡胶填充颗粒的机械性能和空心管状结构的完全成型。

[0029] 本发明颗粒的弹性一方面来源于颗粒材料是填充改性的热塑性弹性体，这种高粘度基本树脂为主体制备的材料具有优异的弹性，并保证了空心结构的顺利成型，另外，颗粒的空心结构也赋予其震动吸收及弹性恢复的特性，两者结合，使得其弹性远高于一般的实心热塑性橡胶填充颗粒，其主要指标体现为震动吸收性能；另外，本发明颗粒的空心管状结构降低了填充系统的堆积密度，增加了其通水孔道，从而大幅度提高了其通水性能。

[0030] 与现有技术比较本发明的有益效果：

[0031] 本发明制备的空心热塑性橡胶填充颗粒与现有的硫化EPDM填充颗粒及实心热塑性弹性体填充颗粒比较，成本造价节约25～40%，机械性能保持率提升30～40%，透水性能提高15～50%。

附图说明

[0032] 图1为空心热塑性橡胶填充颗粒结构示意图。

[0033] 其中a表示空心热塑性橡胶填充颗粒的长度；b表示空心热塑性橡胶填充颗粒的外径；c表示空心热塑性橡胶填充颗粒的内径。该空心热塑性橡胶填充颗粒内径1～5mm，外径3～8mm，长度3～15mm，壁厚1～5mm。

[0034] 图2为挤出模头构造图。

[0035] 其中a表示模头模孔的外径，b表示模头模孔的内径，e表示连接柱的厚度，g表示连接柱的宽度。

[0036] 图3表示不同填充颗粒震动吸收-使用时间曲线。

[0037] 本发明空心热塑性橡胶填充颗粒（空心TPE）和圆柱热塑性橡胶填充颗粒（圆柱TPE）填充系统在5年过程中震动吸收的变化情况（lisport5000转）

[0038] 图中上方曲线为采用本发明空心TPE填充系统的震动吸收变化曲线，下方曲线为采用实心圆柱TPE填充系统的震动吸收变化曲线，填充系统均采用XPE10mm+40mm草+石英砂+填充颗粒的结构形式，纵坐标为震动吸收测试仪检测的震动吸收值，单位为%，横坐标为模拟的系统使用年限，其中Lisport1000转相当于草坪系统正常使用一年。

具体实施方式

[0039] 以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。其中，SEBS由岳阳石化总厂生产，星型结构，分子量20～35万；聚乙烯由扬子石化公司生产，环烷油为新疆克拉玛依生产的4006号环烷油。

[0040] 实施例1

[0041] 高粘度基本树脂的制备：

[0042] 将SEBS 50kg，环烷油400640kg，聚乙烯8kg，助剂2kg(其中抗氧剂10100.5kg、抗静电剂E-13080.5kg、开口剂油酸酰胺0.5kg、分散剂聚乙烯蜡0.5kg)、混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混造粒，温度控制在180～230℃；

[0043] 空心热塑性橡胶填充颗粒的制备：

[0044] 高粘度基本树脂60kg、纳米碳酸钙35kg、色母粒3kg，助剂3kg（抗老化剂UV-5311kg、钛酸酯偶联剂2kg），将上述原料混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到内径2mm，外径3.5mm，长度9mm，壁厚1.5mm的空心热塑性橡胶填充颗粒，挤出成型的温度为180～210℃，模头温度为160℃。

[0045] 实施例2

[0046] 高粘度基本树脂的制备：

[0047] 将SEBS 60kg，环烷油400630kg，聚乙烯8kg，助剂2kg(其中抗氧剂1680.5kg、抗静电剂E-10180.5kg、开口剂芥酸酰胺0.5kg、分散剂聚丙烯蜡0.5kg)、混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混造粒，温度控制160～200℃。

[0048] 空心热塑性橡胶填充颗粒的制备：

[0049] 高粘度基本树脂65kg、纳米碳酸钙30kg、色母粒3kg，助剂2kg（抗老化剂UV-3271kg、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比1：1混合共1kg），将上述原料混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到内径2.5mm，外径5mm，长度11mm，壁厚2.5mm的空心热塑性橡胶填充颗粒，挤出成型的温度为
170～200℃，模头温度为150℃。

[0050] 实施例3

[0051] 高粘度基本树脂的制备：

[0052] 将SEBS 55kg，环烷油400635kg，聚乙烯8kg，助剂2kg(其中抗氧剂0.5kg、抗静电剂E-10200.5kg、开口剂为重量比为1：1的芥酸酰胺和油酸酰胺的混合物0.5kg、分散剂为重量比为1：1的聚乙烯蜡和聚丙烯蜡混合物0.5kg)、混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混造粒，温度控制180～230℃；

[0053] 空心热塑性橡胶填充颗粒的制备：

[0054] 高粘度基本树脂70kg、纳米碳酸钙25kg、色母粒3kg，助剂2kg（抗老化剂UV-3271kg、硼酸酯偶联剂1kg），将上述原料混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到内径3mm，外径6mm，长度12mm，壁厚3mm的空心热塑性橡胶填充颗粒，挤出成型的温度为190～230℃，模头温度为180℃。

[0055] 实施例4

[0056] 高粘度基本树脂的制备：

[0057] 将SEBS 55kg，环烷油400630kg，聚乙烯13kg，助剂2kg(其中抗氧剂10100.5kg、抗静电剂E-10200.5kg、开口剂油酸酰胺0.5kg、分散剂聚乙烯蜡0.5kg)、混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混造粒，温度控制170～230℃；

[0058] 空心热塑性橡胶填充颗粒的制备：

[0059] 高粘度基本树脂75kg、5000目重质碳酸钙20kg、色母粒3kg，助剂2kg（抗老化剂UV-3271kg、硅烷偶联剂1kg）将上述原料混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到内径3.5mm，外径6mm，长度9mm，壁厚2.5mm的空心热塑性橡胶填充颗粒，挤出成型的温度为160～230℃，模头温度为200℃。

[0060] 实施例5

[0061] 高粘度基本树脂的制备：

[0062] 将SEBS 55kg，环烷油400630kg，聚乙烯13kg，助剂2kg(其中抗氧剂1680.5kg、抗静电剂E-10180.5kg、开口剂芥酸酰胺0.5kg、分散剂聚丙烯蜡0.5kg)、混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混造粒，温度控制160～210℃；

[0063] 空心热塑性橡胶填充颗粒的制备：

[0064] 高粘度基本树脂80kg、8000目重质碳酸钙20kg、色母粒3kg，助剂2kg（抗老化剂UV-5311kg、铝酸酯偶联剂1kg），将上述原料混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到内径1.5mm，外径3.5mm，长度11mm，壁厚2mm的空心热塑性橡胶填充颗粒，挤出成型的温度为190～230℃，模头温度为190℃。

[0065] 采用本发明的上述五种方案分别得1～5号产品，五种产品和按照专利200910029870.0方法所制备的圆柱型实心填充颗粒进行性能对比。其中，草坪系统采用
10mm交联聚乙烯弹性地垫XPE70+50mm人造草坪单丝DEX11000+石英砂和18Kg+草坪填充颗粒组成，震动吸收采用震动吸收检测仪，对比结果如表1：

[0066] 表1草坪系统性能对比表

[0067]圆柱型 空心1 空心2 空心3 空心4 空心5
填充数量kg 10 7.8 7.5 7 6.5 6
耐磨前震动吸收 62% 63% 63% 64% 64% 65%
5000转后震动吸收 57% 62% 62% 63% 63% 64%
20000转后震动吸收 45% 57% 58% 61% 62% 63%
透水率mm/h 5000 6000 6000 6000 6000 6000