BE1028623B1

BE1028623B1 - Verfahren zum synthetisieren eines funktionalen gels für die oberflächenmodifizierung von kunstrasenfasern

Info

Publication number: BE1028623B1
Application number: BE20215582A
Authority: BE
Inventors: Mengjiao Geng; Chuanyong Zong; Longxun Deng; Wei Wang; Zhenguo Shi; Yi Bi; Jinhai Sun; Peiming Xu; Jianning Cai; Henan Yuan; Dewei Mao; Shengxing Xu; Xiaoyu Yang; Qipeng Song; Ruilin Zhang; Wei Sun; Xuewen Tian; Xianliang Wang; Yongbo Wu
Original assignee: Taishan Sports Goods Engineering Tech Research Center Co Ltd; Shandong Sports Goods Manufacturing Engineering Res Institute; Taishan Sports Ind Group Co Ltd; Univ Shandong; Taishan Artificial Turf Ind Co Ltd; Shandong Wanyi Sports Health Service Co Ltd; Sport Univ Shandong
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2022-06-02
Also published as: NL2028711B1; CN112159496B; BE1028623A1; CN112159496A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung gehört dem technischen Gebiet der Modifizierung von polymeren Materialien und Anwendungen davon an und bezieht sich auf ein Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Gel bereit, das funktionelle Gruppen von Dopamin enthält, die auf üblicherweise verwendete Polyethylen(PE)-Kunstfasern aufgebracht werden können. Die so gebildete Gelbeschichtung hat eine verbesserte Adhäsion auf PE-Fasern und kann in reversibler Weise Wasser adsorbieren und abgeben, wobei der Oberfläche der PE-Fasern eine gute Selbstkühlungseigenschaft, Schmutzbeständigkeit und Selbstreinigungseigenschaft verliehen wird.

Description

| ‚ BE2021/5582

VERFAHREN ZUM SYNTHETISIEREN EINES FUNKTIONALEN GELS FUR DIE OBERFLÄCHENMODIFIZIERUNG VON KUNSTRASENFASERN TECHNISCHES GEBIET

[01] Die vorliegende Offenbarung gehört zu dem technischen Gebiet des Modifizierens von polymeren Materialien und Anwendungen davon und bezieht sich auf ein Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

[02] In den letzten Jahren hat Kunstrasen eine boomende Entwicklung durchlaufen. Aufgrund der Vorteile der Sicherheit und Umweltfreundlichkeit, bequemen Wartung, Einsatzfähigkeit bei allen Witterungsbedingungen etc. kann Kunstrasen breit für verschiedene Landschafts- und Sportanwendungen, wie für Fußball, Tennis und Golf, verwendet werden. Bei der weiteren Forschung über Kunstrasen ist herausgefunden worden, dass, verglichen mit natürlichem Rasen, Kunstrasen wahrscheinlicher Wärme unter dem Sonnenlicht absorbiert, was in einer hohen Oberflächentemperatur resultiert, die um etwa 30°C bis 40°C erhöht ist. Folglich ist das Risiko eines Hitzeschlags stark erhöht, und die Sicherheit der Menschen wird beeinträchtigt.

[03] Ein extrem hydrophiles Gel mit einer dreidimensionalen Netzstruktur hat als Feststoff eine Stabilität und Flexibilität und Elastizität und ist in der Lage, Wasser zu absorbieren, um rapide aufzuquellen und eine große Wassermenge einzubehalten, ohne sich in dem Aufquellzustand aufzulösen. Das Gelsystem ist breit im Gebiet der Pflanzen- Wasserretentionsmittel, langsam-freisetzenden Düngemittel für Nutzpflanzen, der medizinischen Versorgung (physikalische Kühlung) etc. aufgrund der exzellenten Wassereinlagerungsfähigkeit von dessen dreidimensionaler Netzstruktur verwendet worden.

[04] Gegenwärtig wird Polyethylen(PE)-Material am häufigsten bei der Herstellung von Kunstrasenfasern verwendet, und zwar aufgrund von dessen Flexibilität, guter StoBfestigkeit und geringen Kosten. Allerdings ist die Oberfläche der Fasern, die aus einem PE-Polymer hergestellt wurden, hydrophob, weil es keine polare Gruppe in der Kettenstruktur des PE-Polymers gibt. Somit sollen, um die Oberfläche mit einem traditionellen Gel zu beschichten, die PE-Fasern zuerst einer hydrophilen Modifizierung unterzogen werden, was zu mehr Schritten führt.

KURZDARSTELLUNG

[05] Die vorliegende Offenbarung sieht ein Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern vor, um das Problem von mehr Schritten der Gelauftragung aufgrund der Hydrophobizität der traditionellen PE-

; BE2021/5582 Kunstrasenfasern zu lôsen.

[06] Dopaminmethacrylamid (DMA) wird durch ein Verfahren synthetisiert, welches die folgenden Schritte einschließt:

[07] (1) Auflösen von Natriumtetraboratdecahydrat und Natriumbicarbonat in einem bestimmten Molverhältnis in entionisiertem Wasser, Einperlen von Stickstoff zum Entgasen für 20 Minuten, daran anschließend Hinzusetzen von Dopaminhydrochlorid und vollständiges Umrühren;

[08] (2) Tropfenweises Hinzusetzen einer Lösung von Methacrylsäureanhydrid in Tetrahydro- furan (THF) zu der gemischten wässrigen Lösung;

[09] (3) Herstellen einer wässrigen Natriumhydroxidlösung bei einer bestimmten Konzentration zur Anpassung des pH-Werts der gemischten Lösung in Schritt (2) und dann Einperlen von Stickstoff in die Reaktionsmischung bei Raumtemperatur;

[10] (4) Erhalt einer weißen Aufschlämmung nach Abschluss der Reaktion, Waschen der weißen Aufschlimmung mit 50 mL Ethylacetat, gefolgt vom Filtrieren und Ansäuern mit 6 mol/l HCI auf einen pH-Wert = 2; und

[11] (5) Basierend auf 100 ml entionisiertem Wasser in Schritt (1), Extrahieren der organischen Schicht in der Lösung mit 50 ml Ethylacetat dreimalig, Konzentrieren unter Verwendung eines Rotationsverdampfers und tropfenweises Hinzusetzen der organischen Schicht zu 250 ml n-Hexan für das Absetzenlassen, gefolgt von einem Filtrieren und Vakuumtrocknen, wodurch das braune Feststoff-Produkt erhalten wird. Die spezifischen Zugabemengen der unterschiedlichen Substanzen können in solch einem Verhältnis angepasst werden.

[12] Das funktionelle Monomer DMA kann gemäß der folgenden Reaktionsformel hergestellt werden: no” = SON À 3 L m7 sr YT a 8 2 ï

[13] Ferner kann in Schritt (1) ein Molverhältnis von Natriumtetraboratdecahydrat zu Natriumbicarbonat 1 : 1,8 sein. Basierend auf 100 ml entionisiertem Wasser können 14 g Natriumtetraboratdecahydrat und Natriumbicarbonat insgesamt und 0,026 mol Dopaminhydrochlorid hinzugesetzt werden. Die spezifischen Zugabemengen der

; BE2021/5582 unterschiedlichen Substanzen können in solch einem Verhältnis angepasst werden.

[14] In Schritt (2), können 29,7 ml der Lösung von 18%igem Methacrylsäureanhydrid in THF hergestellt werden.

[15] In Schritt (3), kann die wässrige Natriumhydroxidlösung verwendet werden, um den pH- Wert auf, bevorzugterweise, größer oder gleich 8 einzustellen.

[16] Ein Gel, welches funktionelle Gruppen an Dopamin enthält, wird durch ein Verfahren hergestellt, welches die folgenden Schritte einschließt:

[17] S1: Herstellen einer Lösung bei Normaltemperatur durch Hinzusetzen von 0,1 g Initiator und 30 ml Lösungsmittel zu einem 100 ml großen Einhals-Kolben;

[18] S2: Hinzusetzen eines Monomers A und eines Monomers B in unterschiedlichen Mol- verhältnissen gemäß unterschiedlichen Molekülgewichten, und magnetisches Rühren bei Normaltemperatur für 10 Minuten bis zum Auflösen;

[19] 5$3: Anbringen eines T-Stücks auf dem Einhals-Kolben, Sicherstellen, dass ein Vakuum innerhalb des Kolbens erzeugt wurde und Injizieren eines Schutzgases in die vermischte Lösung, um Sauerstoff zu entfernen; und

[20] S4: Initiieren einer Polymerisationsreaktion durch Erhitzen des Kolbens in einem Wasserbad, gefolgt vom Isolieren des Polymerisationsprodukts durch Stehenlassen und natürliches Abkühlen auf Raumtemperatur, wodurch das Gel erhalten wird, welches funktionelle Gruppen an Dopamin enthält.

[21] Das Gel, welches funktionelle Gruppen an Dopamin enthält, kann gemäß der folgenden Reaktionsformel hergestellt werden: => IT { = 27 5 no N se * a ae ed FAN 08 it

[22] Ferner kann der Initiator, der in Schritt S1 verwendet wird, Azodiisobutyronitril sein.

[23] Das Lösungsmittel, welches in Schritt S1 verwendet wird, kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Tetrahydrofuran, etc, besteht.

[24] Ferner kann das Monomer A, welches in Schritt S2 verwendet wird, aus DMA ausgewählt werden.

[25] Ferner kann das Monomer B, welches in Schritt S2 verwendet wird, aus der Gruppe

\ BE2021/5582 ausgewählt werden, die aus Acrylsäure, Methacrylsäure, verschiedenen Vinylalkoholen und anderen hydrophilen Monomeren mit Doppelbindung, wie Glycidylmethacrylat, besteht.

[26] Das Molverhältnis des Monomers A zu Monomer B in Schritt S2 kann 1:1, 1:2, 1:3, 3:1 oder 2:1 betragen.

[27] Ferner kann das Schutzgas, welches in Schritt S3 verwendet wird, eines aus Stickstoff und Helium sein.

[28] Bevorzugter Weise erfolgt die Polymerisationsreaktion in Schritt S4 bei einer Temperatur von 75°C bis 80°C für 24 Stunden.

[29] Spezifisch kann Schritt S3 alternativ das Vakuumieren bzw. unter Vakuum setzen und Injizieren des Schutzgases für mehr als drei Mal einschließen, um den Einfluss von externem Gas, wie Sauerstoff, auf das Experiment zu verringern, wodurch Nebenprodukte im Endprodukt verringert werden. Das Schutzgas kann im Allgemeinen aus Stickstoff ausgewählt werden. Ferner kann ein T-Stück verwendet werden. Das erste Ende des T-Stücks kann mit einem Ballon verbunden werden (Schutzgas), während das zweite Ende mit dem Einhals-Kolben verbunden ist und das dritte Ende wird für das Vakuumieren und Injizieren des Schutzgases verwendet. Spezifisch kann das Vakuumieren zuerst durch Wegpumpen der Luft in dem Einhals-Kolben und dem Ballon durchgeführt werden, und dann kann das Schutzgas injiziert werden, so dass der Ballon und der Einhals-Kolben voller Schutzgas sind. Ein Gefrieren kann vor dem Vakuumieren durchgeführt werden, um die Löslichkeit von Fremdgas zu reduzieren.

[30] Ein Verfahren zur Herstellung eines selbstkühlenden Kunstrasens unter Verwendung des funktionalen Gels schließt das Fixieren von gekauftem oder hergestelltem Kunstrasen verkehrt- herum, das Bewegen einer Seite mit den Kunstrasenfasern des Kunstrasens durch einen Behälter, der das funktionelle Gel enthält, bei einer Geschwindigkeit von 3 - 20 m/min und dem Ermöglichen, dass das funktionale Gel natürlich auf Raumtemperatur abkühlt, ein, wodurch der selbstkühlende Kunstrasen erhalten wird.

[31] Verglichen mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Offenbarung die folgenden Vorteile:

[32] 1. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Gelsystem bereit, welches funktionelle Gruppen an Dopamin enthält. Basierend auf der hohen Adhäsion des Dopamins kann das somit erhaltene neuartige Gel direkt auf die Oberfläche von PE zur Modifizierung aufgetragen werden. Die Verschwendung von Ressourcen wird somit vermieden.

[33] 2. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Gel bereit, welches funktionelle Gruppen an Dopamin enthält, das auf gemeinhin verwendete PE-Kunstrasenfasern aufgetragen werden kann. Die Gelbeschichtung, die somit gebildet wird, hat eine verbesserte Adhäsion auf PE-Fasern und kann reversibel Wasser adsorbieren und freisetzen, was der Oberfläche der PE-Fasern eine gute

) BE2021/5582 Selbstkühlungseigenschaft, Schmutzbeständigkeit und Selbstreinigungseigenschaft verleiht. Ferner wird die Bildung der funktionellen Beschichtung bzw. des funktionellen Überzugs auf der Oberfläche der PE-Fasern wirksam die PE-Fasern vor aktiven Substanzen in der Umwelt schützen, um die umweltbedingte Spannungsrissbildung von PE zu verringern.

[34] 3. Ein Performance-Test auf dem synthetisierten Gel zeigte diese exzellente Flexibilität und einfaches Kräuseln und Verdrehen des Gels und das sofortige erneute Erreichen des Ausgangszustands, nach Ende eines Einwirkens externer Kraft, wie in der FIG. 1 gezeigt, was vorteilhaft zur Verbesserung des Komforts von Menschen, die auf dem Rasen spielen, und zur Verringerung von Verletzungen wäre. Außerdem hat, wie durch die Daten gezeigt wird, das Gel eine Bruchdehnung von bis zu 2500% und eine Zugfestigkeit von bis zu 1 MPa und könnte somit wirksam die Kunstrasenfasern schützen und die Lebensdauer des Kunstrasens verlängern. Das Gel ist in der Lage, Wasser zu absorbieren und rasch aufzuquellen und eine große Menge an Wasser einzubehalten, ohne sich in dem Aufquellzustand aufzulösen. Es wurde durch einen Test herausgefunden, dass das Gel eine enorme Wasserabsorption (etwa 253 g/g) aufwies und wirksam die Temperatur des Kunstrasens verringern könnte.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[35] Die FIG. 1 zeigt ein funktionales Gel, welches gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde.

[36] Die FIG. 2 zeigt experimentelle Figuren unterschiedlicher Arten von Kunstrasen gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[37] Um die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung verständlicher zu machen, wird die vorliegende Offenbarung ferner unten in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen und spezifischen Beispiele beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Beispiele in der Anwendung und Merkmale in den Beispielen miteinander in einer nicht- widersprüchlichen Situation kombiniert werden können.

[38] In der folgenden Beschreibung werden viele spezifische Details dargelegt, um das vollständige Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, die vorliegende Offenbarung kann aber auch über andere Wege als jene, die hierin beschrieben sind, implementiert werden. Deshalb wird die vorliegende Offenbarung nicht durch die spezifischen Beispiele, die untenstehend offenbart werden, beschränkt.

[39] Sofern nicht anders erwähnt, sind alle Komponenten, die in den Beispielen verwendet werden, im Handel erhältlich.

° BE2021/5582

[40] Beispiel 1

[41] (1) Herstellung eines funktionellen Dopamin-Monomers mit Doppelbindung.

[42] 10 g Natriumtetraboratdecahydrat und 4g Natriumbicarbonat wurden in 100 ml ent- ionisiertem Wasser aufgelöst. Stickstoff wurde für die Entgasung für 20 Minuten eingeperlt, gefolgt von einem Hinzusetzen von 5 g Dopaminhydrochlorid und vollständigem Rühren. 4,7 ml einer Lösung von Methacrylsäureanhydrid in THF (25 ml) wurde tropfenweise zu der gemischten wässrigen Lösung hinzugesetzt. Der pH-Wert wurde auf größer oder gleich 8 unter Verwendung von wässriger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, wobei Stickstoff für 14 Stunden eingeperlt wurde. Die somit erhaltene weiße Aufschlämmung wurde mit 50 ml Ethylacetat zwei Mal gewaschen und dann filtriert, und die erhaltene wässrige Lösung wurde mit 6 mol/l HCI auf einen pH-Wert = 2 angesäuert. Die organische Schicht in der Lösung wurde mit 50 ml Ethylacetat drei Mal extrahiert, unter Verwendung eines Rotationsverdampfers konzentriert, dann tropfenweise zu 250 ml n-Hexan zum Absetzen hinzugesetzt und filtriert und im Vakuum getrocknet, um ein braunes festes Produkt zu erhalten.

[43] (2) Herstellung eines Gels welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[44] Das erhaltene Monomer DMA und ein Monomer Acrylsäure (AA) wurden einer Lösungsphasen-Freie-Radikalische-Polymerisation unterzogen, um das Gel herzustellen, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[45] Spezifisch wurden 0,1 g Azobisisobutyronitril (AIBN) und 15 g DMA und AA (in einem Molverhältnis von 1:1) in 30 mL DMF in einem 100 mL großen Einhals-Kolben durch Magnetrühren bei Raumtemperatur für 10 Minuten aufgelöst. Das Vakuumieren wurde durchgeführt, und dann wurde Stickstoff injiziert und der Mischung wurde ermöglicht, für 24 Stunden bei 75°C zu reagieren. Nach Abschluss der Reaktion wurde dem Produkt ermöglicht, natürlich auf Raumtemperatur herunterzukühlen. Somit wurde ein funktionales Gel, welches Dopamin enthält, mit einem Molekulargewicht von 10120 und einer Molekulargewichtsverteilung von 1,25 erhalten.

[46] (3) Die Herstellung von Kunstrasen (dieses Beispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung von Kunstrasen bereit, wobei alle Schritte konventionelle Schritte der Kunstrasenherstellung sind, sofern es nicht anderweitig angegeben ist. Alternativ kann der Kunstrasen direkt gekauft und dann mit dem funktionalen Gel beschichtet werden.)

[47] Ein Matrixharz und funktionelle Additive, einschließlich eines Anti-Agers, eines Weich- machers und eines Glättemittels (im Handel erhältlich, nicht im Typ beschränkt), wurden in einer angemessenen Menge von etwa 1 Massen-% an Rohmaterial mit einem Hochgeschwindigkeits- mixer vermischt. Die Mischung wurde dann bei 150°C geschmolzen und zu einer dünnen Folie

| BE2021/5582 unter Verwendung eines Einschneckenextruders extrudiert.

[48] Die extrudierte Folie wurde zum Abkühlen und Verfestigen in Wasser eingeleitet. Der dünne Film wurde in 50 um dicke und 30 mm breite Bänder geschlitzt (Monofilamente wurden nicht geschlitzt). Die Bänder oder Monofilamente wurden vierfach in deren Zugrichtung in einem Trocknungsofen bei 80°C oder in Wasser bei 100°C verlängert. Die verlängerten Bänder oder Monofilamente wurden einer 1% Entspannungs-Wärmebehandlung bei 80°C unterzogen.

[49] Ein verzwirntes Garn für den Kunstrasen wurde bei einer Rate von 70 m/min mit einer Zwirnung, die auf 20/m kontrolliert wurde, hergestellt. Der Kunstrasen wurde durch ein Stepp- verfahren mit einer Stärke von 0,5 Zoll und 108 + 10 Schlaufen pro Yard gestrickt.

[50] Die Kunstrasenfasern, die sich je nach Entwurf in Typ, Farbe und Menge unterschieden, wurden durch ein Verzwirnen gesteppt und dann auf einer Rolle von vorbereitetem Kunststoff- basisgewebe unter Verwendung einer Strickmaschine und Stricknadeln gestrickt. Vor dem Stricken wurde der Raum zwischen den Reihen der gesteppten Fasern, der Nadelversatz, die Höhe der Fasern eingestellt. Die Fasern waren von gleicher Höhe, so dass die Kunstrasenoberfläche eben war.

[51] Die Rückseite des Kunstrasens wurde dann mit einem compoundierten Latex beschichtet. Ein Butadien-Styrol-Gummi wurde ausgewählt und auf die Rückseite aufgetragen, um eine Beschichtung zu bilden, die weiter die gesteppten Kunstfasern auf dem Basisgewebe fixiert. Der Kunstrasen, der bei 145°C getrocknet wurde, wurde perforiert, um eine Ansammlung von Regenwasser darauf zu verhindern. Anschließend wurde der Kunstrasen verkehrt herum befestigt und die Seite mit den Kunstrasenfasern auf dem Kunstrasen wurde durch einen Behälter geführt, der das funktionelle Gel enthält, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min. Nachdem das Gel natürlich auf Raumtemperatur herunter gekühlt war, konnte ein Selbstkühlungs-Kunstrasen erhalten werden.

[52] Der Kunstrasen, der mit selbstkühlenden PE-Kunstrasenfasern in diesem Beispiel herge- stellt wurde, musste die folgenden Bedingungen erfüllen: Eine dreischichtige Struktur einschließlich der Kunstrasenfasern, gestrickten Basis und Grundierung und gekräuselte Kunstrasenfasern mit einer Länge von 50 mm, eine Dichte von 170 Stichen und einen Durchmesser von etwa 100 um, geeignet für Sportanwendungen, wie Fußball. Wie getestet, betrug die Wasserabsorption des Kunstrasens 263 g/g, und in einer äußeren Umgebung bei 35°C konnte die Temperatur des Kunstrasens um mehr als 5°C verglichen mit einem üblichen PE- Kunstrasen verringert werden.

[53] Beispiel 2

[54] (1) Herstellung von funktionalem Dopamin-Monomer mit Doppelbindung [SS] 10 g Natriumtetraboratdecahydrat und 4 g Natriumbicarbonat wurden in 100 ml ent-

; BE2021/5582 ionisiertem Wasser aufgelöst. Stickstoff wurde für die Entgasung für 20 Minuten eingeperlt, gefolgt von einem Hinzusetzen von 5 g Dopaminhydrochlorid und vollständigem Rühren. 4,7 ml einer Lôsung von Methacrylsäureanhydrid in THF (25 ml) wurde tropfenweise zu der gemischten wässrigen Lôsung hinzugesetzt. Der pH-Wert wurde auf grôBer oder gleich 8 unter Verwendung von wässriger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, wobei Stickstoff für 14 Stunden eingeperlt wurde. Die somit erhaltene weiße Aufschlimmung wurde mit 50 ml Ethylacetat zwei Mal gewaschen und dann filtriert, die erhaltene wässrige Lösung wurde mit 6 mol/l HCI auf einen pH-Wert = 2 angesäuert. Die organische Schicht in der Lösung wurde mit 50 ml Ethylacetat drei Mal extrahiert, unter Verwendung eines Rotationsverdampfers konzentriert, dann tropfenweise zu 250 ml n-Hexan zum Absetzen hinzugesetzt und filtriert und im Vakuum getrocknet, um ein braunes festes Produkt zu erhalten.

[56] 2) Herstellung eines Gels welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[57] Das erhaltene Monomer DMA und ein Monomer Acrylsäure (AA) wurden einer Lösungs-phasen-Freie-Radikalische-Polymerisation unterzogen, um das Gel herzustellen, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[58] Spezifisch wurden 0,1 g AIBN und 15 g DMA und AA (in einem Molverhältnis von 2:1) in 30 mL DMF in einem 100 mL großen Einhals-Kolben durch Magnetrühren bei Raum- temperatur für 10 Minuten aufgelöst. Das Vakuumieren wurde durchgeführt und Stickstoff wurde injiziert, und der Mischung wurde ermöglicht, für 24 Stunden bei 75°C zu reagieren. Nach dem natürlichen Herabkühlen auf Raumtemperatur wurde ein funktionales Gel, welches Dopamin enthält, mit einem Molekulargewicht von 9800 und einer Molekulargewichtsverteilung von 1,30 erhalten.

[59] Die Oberfläche der Kunstrasenfasern (im Handel erhältlich) wurde mit dem Gel beschichtet, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält, das in diesem Beispiel erhalten wurde. Die Spezifizierungen des Kunstrasens waren wie folgt: Eine dreischichtige Struktur einschließlich der Kunstrasenfasern, gestrickten Basis und Grundierung und gekräuselte Kunstrasenfasern mit einer Länge von 32 mm, einer Dichte von 150 Stichen und einem Durchmesser von etwa 100 um und eine Wasserabsorption des Kunstrasens von bis zu 223 g/g. Die Temperatur wurde unter Sonnenlicht gemessen und die Ergebnisse zeigten, dass verglichen mit Kunstrasen, der nicht mit dem Gel beschichtet ist, die Temperatur der Kunstrasens, der mit dem Gel beschichtet ist, um etwa 5°C verringert werden könnte.

[60] Beispiel 3

[61] (1) Herstellung von funktionalem Dopamin-Monomer mit Doppelbindung

[62] 10 g Natriumtetraboratdecahydrat und 4 g Natriumbicarbonat wurden in 100 ml ent-

) BE2021/5582 ionisiertem Wasser aufgelöst. Stickstoff wurde für die Entgasung für 20 Minuten eingeperlt, gefolgt von einem Hinzusetzen von 5 g Dopaminhydrochlorid und vollständigem Rühren. 4,7 ml einer Lösung von Methacrylsäureanhydrid in THF (25 ml) wurde tropfenweise zu der gemischten wässrigen Lösung hinzugesetzt. Der pH-Wert wurde auf größer oder gleich 8 unter Verwendung von wässriger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, wobei Stickstoff für 14 Stunden eingeperlt wurde. Die somit erhaltene weiße Aufschlämmung wurde mit 50 ml Ethylacetat zwei Mal gewaschen und dann filtriert, und die erhaltene wässrige Lösung wurde mit 6 mol/l HCI auf einen pH-Wert = 2 angesäuert. Die organische Schicht in der Lösung wurde mit 50 ml Ethylacetat drei Mal extrahiert, unter Verwendung eines Rotationsverdampfers konzentriert, dann tropfenweise zu 250 ml n-Hexan zum Absetzen hinzugesetzt und filtriert und im Vakuum getrocknet, um ein braunes festes Produkt zu erhalten.

[63] 2) Herstellung eines Gels welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[64] Das erhaltene Monomer DMA und ein Monomer Acrylsäure (AA) wurden einer Lösungsphasen-Freie-Radikalische-Polymerisation unterzogen, um das Gel herzustellen, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[65] Spezifisch wurden 0,1 g AIBN und 15 g DMA und Methacrylsäure (in einem Molverhältnis von 2:1) in 30 mL DMF in einem 100 mL großen Einhals-Kolben durch Magnetrühren bei Raumtemperatur für 10 Minuten aufgelöst. Das Vakuumieren wurde durchgeführt und Stickstoff wurde injiziert, und der Mischung wurde ermöglicht, für 24 Stunden bei 75°C zu reagieren. Nach dem natürlichen Herabkühlen auf Raumtemperatur wurde ein funktionales Gel, welches Dopamin enthält, mit einem Molekulargewicht von 8930 und einer Molekulargewichtsverteilung von 1,15 erhalten.

[66] Die Oberfläche der Kunstrasenfasern wurde mit dem Gel beschichtet, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält, das in diesem Beispiel erhalten wurde. Die Spezifizierungen des Kunstrasens waren wie folgt: Eine dreischichtige Struktur einschließlich der Kunstrasenfasern, gestrickten Basis und Grundierung und gemischt gekräuselte und gerade Kunstrasenfasern mit einer Länge von 32 mm, einer Dichte von 200 Stichen und einem Durchmesser von etwa 100 um, geeignet für Sportanwendungen, wie Tennis, und einer Wasserabsorption des Kunstrasens von bis zu 189 g/g. Die Temperatur wurde unter Sonnenlicht gemessen und die Ergebnisse zeigten, dass verglichen mit Kunstrasen, der nicht mit dem Gel beschichtet ist, die Temperatur der Kunstrasens, der mit dem Gel beschichtet ist, um etwa 4°C verringert werden konnte.

[67] Beispiel 4

[68] (1) Herstellung von funktionalem Dopamin-Monomer mit Doppelbindung

“ BE2021/5582

[69] 10 g Natriumtetraboratdecahydrat und 4 g Natriumbicarbonat wurden in 100 ml ent- ionisiertem Wasser aufgelöst. Stickstoff wurde für die Entgasung für 20 Minuten eingeperlt, gefolgt von einem Hinzusetzen von 5 g Dopaminhydrochlorid und vollständigem Rühren. 4,7 ml einer Lôsung von Methacrylsäureanhydrid in THF (25 ml) wurde tropfenweise zu der gemischten wässrigen Lösung hinzugesetzt. Der pH-Wert wurde auf größer oder gleich 8 unter Verwendung von wässriger Natriumhydroxidlösung eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur gerührt, wobei Stickstoff für 14 Stunden eingeperlt wurde. Die somit erhaltene weiße Aufschlimmung wurde mit 50 ml Ethylacetat zwei Mal gewaschen und dann filtriert, und die erhaltene wässrige Lösung wurde mit 6 mol/l HCI auf einen pH-Wert = 2 angesäuert. Die organische Schicht in der Lösung wurde mit 50 ml Ethylacetat drei Mal extrahiert, unter Verwendung eines Rotationsverdampfers konzentriert, dann tropfenweise zu 250 ml n-Hexan zum Absetzen hinzugesetzt und filtriert und im Vakuum getrocknet, um ein braunes festes Produkt zu erhalten.

[70] 2) Herstellung eines Gels, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[71] Das erhaltene Monomer DMA und ein Monomer Acrylsäure (AA) wurden einer Lösungsphasen-Freie-Radikalische-Polymerisation unterzogen, um das Gel herzustellen, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält.

[72] Spezifisch wurden 0,1 g AIBN und 15 g DMA und Methacrylsäure (in einem Molverhältnis von 1:1) in 30 mL DMF in einem 100 mL großen Einhals-Kolben durch Magnetrühren bei Raumtemperatur für 10 Minuten aufgelöst. Das Vakuumieren wurde durchgeführt und Stickstoff wurde injiziert, und der Mischung wurde ermöglicht, für 24 Stunden bei 75°C zu reagieren. Nach dem natürlichen Herabkühlen auf Raumtemperatur wurde ein funktionales Gel, welches Dopamin enthält, mit einem Molekulargewicht von 11000 und einer Molekulargewichtsverteilung von 1,27 erhalten.

[73] Die Oberfläche der Kunstrasenfasern wurde mit dem Gel beschichtet, welches funktionelle Gruppen von Dopamin enthält, das in diesem Beispiel erhalten wurde. Die Spezifizierungen des Kunstrasens waren wie folgt: Kunstrasenfasern, gestrickte Basis und Grundierung, gemischt gekräuselte und gerade Kunstrasenfasern mit einer Länge von 12 mm, einer Dichte von 212 Stichen und einem Durchmesser von etwa 50 um, geeignet für Sportanwendungen, wie Basketball und Schwimmen und Landschaftsanwendungen, und einer Wasserabsorption von bis zu 225 g/g. In einer äußeren Umgebung bei 35°C konnte die Temperatur dieses Kunstrasens um etwa 4°C verringert werden, verglichen mit einem üblichen PE-Kunstrasen.

[74] Die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Gele wurden anderen Tests unterzogen, wobei die resultierenden Daten untenstehend gezeigt werden.

" BE2021/5582 Item Reißdehnung % Zugfestigkeit Mpa Wasserabsorption LT TE (EE

[75] Wie in FIG. 1 gezeigt, wurde ein Test der Eigenschaften bzgl. des in Beispiel 1 syntheti- sierten Gels durchgeführt, und die Ergebnisse zeigten, dass das Gel eine exzellente Flexibilität aufweist, leicht gekräuselt und verzwirnt werden kann und sofort in den Ausgangszustand nach Ablassen externer Kräfte zurückgeführt werden kann, was vorteilhaft bei der Verbesserung des Komforts für Menschen, die auf dem Kunstrasen spielen, und zur Verringerung von Verletzungen wäre.

[76] Selbstreinigungs-Experiment

[77] Die Prozedur des Experiments war wie folgt: Der Kunstrasen, der in das funktionelle Gel, welches in Beispiel 1 erhalten wurde, getaucht wurde und der Kunstrasen, der nicht in das funktionelle Gel getaucht wurde, wurden in eine gleiche Fläche, die nicht weniger als 0,5 Quadratmeter betrug, geschnitten und dann im freien Gelände platziert. Die Oberflächen des Kunstrasens, die in das funktionelle Gel eingetaucht wurden, und der Kunstrasen, der nicht in das funktionelle Gel getaucht wurde, wurden nach einer natürlichen Exposition für eine Woche begutachtet.

[78] Ergebnis: Wie in der FIG. 2 gezeigt (noch offensichtlicherer Kontrast zwischen den Originalbildern), war der Kunstrasen, der in das funktionelle Gel eingetaucht wurde, offensichtlich sauberer als der Kunstrasen, der nicht in das funktionelle Gel eingetaucht worden war.

[79] Grund: Das funktionelle Gel wurde auf die Oberfläche der Kunstrasenfasern aufgetragen, um eine Schutzbeschichtung zur wirksamen Verhinderung einer Infiltration und Adhäsion von Staub, Ölverschmutzungen etc. zu bilden.

[80] Das Vorangegangene sind lediglich Beschreibungen von bevorzugten Beispielen der vorliegenden Offenbarung und sind nicht vorgesehen, die vorliegende Offenbarung in anderen Formen zu beschränken. Abänderungen oder Modifikationen können durch jede im Fachbereich erfahrene Fachperson zu dem offenbarten technischen Inhalt vorgenommen werden, um zu äquivalenten Beispielen, die in anderen Gebieten angewandt werden können, zu kommen. Jede einfache Ergänzung bzw. Amendement oder äquivalente Veränderungen und Modifikationen, die an den obigen Beispielen gemäß der technischen Essenz der vorliegenden Offenbarung getätigt werden, ohne von den Inhalten der technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung

| | BE2021/5582 abzuweichen, sollen in den zu schützenden Umfang der technischen Lösungen der vorliegenden Offenbarung fallen.

Claims

N > BE2021/5582 PATENTANSPRUCHE

1. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern, umfassend die folgenden Schritte: S1: Mischen eines Initiators mit Lösungsmittel a; S2: Hinzusetzen von Monomer A und Monomer B und Umrühren zum Auflösen der Monomere für den Erhalt einer Mischung; S3: Injizieren eines Schutzgases nach dem Vakuumieren; und S4: Initiieren einer Polymerisationsreaktion durch Erwärmen in einem Wasserbad, daran anschließend Isolieren des Polymerisationsprodukts zum Stehenlassen und Abkühlen auf Raum- temperatur, wodurch ein funktionelle Gruppen von Dopamin enthaltendes Gel erhalten wird; wobei das Monomer A Dopaminmethacrylamid ist.

2. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 1, wobei das Dopaminmethacrylamid durch die folgenden Schritte hergestellt wird: (1) Auflôsen von Natriumtetraboratdecahydrat und Natriumbicarbonat in entionisiertem Wasser, Einperlen von Stickstoff zum Entgasen, daran anschließend Hinzusetzen von Dopamin- hydrochlorid und vollständiges Umrühren; (2) Tropfenweises Hinzusetzen einer Lösung von Methacrylsäureanhydrid in Tetrahydrofuran (THF); (3) Hinzusetzen einer alkalischen Lösung zur Anpassung des pH, daran anschlieBend Einperlen von Stickstoff; (4) Waschen mit Ethylacetat und Filtrieren, daran anschlieBend Ansäuern; und (5) Extrahieren einer organischen Schicht in der Lösung mit Ethylacetat, Konzentrieren und tropfenweises Hinzusetzen der organischen Schicht zu n-Hexan für das Absetzenlassen, gefolgt von einem Filtrieren und Vakuumtrocknen, wodurch das Dopaminmethacrylamid erhalten wird.

3. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 1, wobei das im Schritt S1 verwendete Lösungsmittel ein beliebiges aus der Gruppe bestehend aus N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid und Tetrahydrofuran ist, während der Initiator Azodiisobutyronitril ist, und das im Schritt S2 ver- wendete Monomer B ein hydrophiles Monomer mit Doppelbindung ist.

4. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung

“ BE2021/5582 von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 1, wobei das im Schritt S2 verwendete Monomer B ein beliebiges aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure und Vinylalkohol ist.

5. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 1, wobei das Molverhältnis des Monomers A zu dem Monomer B 1:3 bis 3:1 beträgt.

6. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 1, wobei das im Schritt S3 verwendete Schutzgas Stickstoff oder Helium ist; und die Polymerisationsreaktion im Schritt S4 bei einer Temperatur von 75°C bis 80°C für 24 Stunden auftritt.

7. Verfahren zum Synthetisieren eines funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß Anspruch 2, wobei insbesondere der Schritt (1) das Einperlen von Stickstoff zum Entgasen für 15 bis 25 Minuten umfasst; der Schritt (4) das Ansäuern mit 6 mol/L wässriger Chlorwasserstoffsäurelösung auf einen pH-Wert von 2 umfasst, wobei das Molverhältnis von Natriumtetraboratdecahydrat zu Natriumbicarbonat 1:1,8 beträgt; der Schritt (2) das Zubereiten einer Lösung von 17 % Methacrylsäureanhydrid in THF umfasst; der Schritt (3) das Einstellen des pH-Werts mit wässriger Natriumhydroxidlösung auf mehr als oder gleich 8 umfasst; und der Schritt (5) das dreimalige Extrahieren der organischen Schicht in der Lösung mit Ethylacetat und das Konzentrieren durch die Verwendung eines Rotationsverdampfers umfasst.

8. Verwendung des funktionalen Gels für die Oberflächenmodifizierung von Kunstrasenfasern gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 - 7 bei der Herstellung von Rasenfasern oder (Fertig)Rasen.

9. Verfahren zur Herstellung eines selbstkühlenden Kunstrasens, umfassend: das Fixieren von Kunstrasen in umgedrehter Weise, Führen von einer Seite mit Rasenfasern des Kunstrasens durch ein funktionales Gel mit einer Geschwindigkeit von 3 - 20 m/min und auf natürliche Weise Abkühlenlassen des funktionalen Gels bei Raumtemperatur, wodurch der selbstkühlende Kunstrasen erhalten wird.