CN102311582A - 一种室外运动地板用聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室外运动地板用聚丙烯复合材料及其制备方法，该室外运动地板用聚丙烯复合材料的原料配方由如下重量份数的各组分组成：40～60份聚丙烯、30～50份聚丙烯再生料、5～40份碳酸钙、5～10份增韧剂POE、0.1～0.5份抗氧剂1010、0.1～0.5份抗氧剂168、0.3～0.5份抗紫外线剂UV-531、0.03～0.08份扩散粉EBS、0～0.02份耐晒艳红色粉、0～0.03份群青蓝色粉、0～0.04份永固黄GR和2～6份线型低密度聚乙烯。本发明的该聚丙烯复合材料具有高性能、耐划伤、耐低温、阻燃性好、防火、抗老化、易铺设且可再生等特点，可满足运动行业六大基本指标，运动时的缓冲作用好，可耐高温80℃，耐低温-40℃，使用寿命可长达20年以上，色彩美丽。

Description

一种室外运动地板用聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及室外运动地板用高分子材料领域，具体涉及一种室外运动地板用聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是一种普通通用塑料，是丙烯单体聚合而成，该材料耐热性差，熔点为165～175℃，刚性低，冲击韧性低，硬度相对低，耐低温性能差，在严寒室外容易冻裂，耐划性能差，易燃烧，在改性塑料领域，其刚性和韧性耐划性耐低温阻燃很难同时提高，不能直接用在室外运动地板专用原材料。
室外运动地板对材料的要求比较高，需要地板材料的刚性、韧性和耐划性好，而且还需要地板材料具有阻燃性能好，同时还必须要具有符合运动特点的弹性以及对光的要求。
室外运动地板由于处于室外，所以对其地板材料还要求能够抵抗高温和抵抗严寒。
聚丙烯是一种很常用的材料，因此在广泛的应用过程中会产生大量的次料或次品、回收品，目前对于次料、次品或回收品的处理主要有以下几种方法：
（1）焚烧或填埋方式，由于在焚烧过程中汇产生二氧化硫等有害气体，极易造成环境污染，而采取填埋方式，材料的难降解性也会对环境造成很大的危害，目前这种方式正在逐步被淘汰；
   （2）对次料、次品或回收品进行简单的回收抽粒而不进行任何改性，降级为普通塑料使用，虽然解决了环境污染问题，但未能充分利用这些次料的经济价值。
因此，如何回收并充分运用这些次料、次品或回收品，使之再生后产生新的经济效益是一项利国利民的课题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以聚丙烯和聚丙烯再生料相结合为主料，具有耐划伤、高性能、阻燃性好、耐高温和耐寒性好等特点的室外运动地板用聚丙烯复合材料。
本发明的另一个目的在于提供上述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：
一种室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
聚丙烯                  40～60份；
聚丙烯再生料            30～50份；
碳酸钙                   5～40份；
增韧剂POE               5～10份；
抗氧剂1010             0.1～0.5份；
抗氧剂168              0.1～0.5份；
抗紫外线剂UV-531       0.3～0.5份；
扩散粉EBS             0.03～0.08份；
耐晒艳红色粉             0～0.02份；
群青蓝色粉               0～0.03份；
永固黄GR                0～0.04份；
线型低密度聚乙烯          2～6份。
上述聚丙烯采用市售的任何一种聚丙烯原料均可实现本发明。
上述聚丙烯再生料采用任何一种聚丙烯再生料均可，如聚丙烯次料、次品或回收品等等。
上述碳酸钙在本发明中是起到增刚剂、耐划剂的作用，优选采用粒径小于或等于10微米的碳酸钙；碳酸钙的加入可大大改善体系的抗冲击强度和耐划伤性能。
增韧剂POE是本领域技术人员在制备高分子材料时常会用到的一种助剂，为市售产品；本发明将增韧剂POE引入上述原料配方中，主要是利用增韧剂POE起到改善聚丙烯复合材料抗冲击韧性的作用，同时还可提高耐寒，使复合材料在-40℃的低温还能保持良好的性能；本发明的增韧剂POE采用市售的任何一种增韧剂POE均可实现本发明，优选美国杜邦公司生产的增韧剂POE。
上述抗氧剂 1010和抗氧剂 168均为市售产品，在本发明中起到抗热、抗氧老化的作用。
上述抗紫外线剂UV-531为市售产品，在本发明中起到提高聚丙烯复合材料抗老化性能、吸收紫外线的作用，使得本发明聚丙烯复合材料制备的室外运动地板在使用时，延长防晒和退变色，达到颜色经久稳定。
上述扩散粉EBS为市售产品，在本发明中起到润滑、扩散的作用。
上述耐晒艳红色粉、群青蓝色粉和永固黄GR均是起到增加色彩的作用，具体可根据用户实际需要采用合适的用量；耐晒艳红色粉、群青蓝色粉和永固黄GR均采用市售产品即可。
上述线型低密度聚乙烯为市售产品，其英文缩写为LLDPE；本发明人将LLDPE引入本发明的原料配方中，通过研究发现LLDPE的加入可有效改善聚丙烯复合材料的耐寒性和热稳定性，使得聚丙烯复合材料耐寒性可达到-40℃不裂。
上述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，是按照上述原料配方将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、群青蓝色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190～230℃下熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料。
上述制备方法中，将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、群青蓝色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀，是在650～1300转/分的转速下将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、群青蓝色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀；采用650～1300转/分的转速进行搅拌，是因为如果搅拌太慢混合不好，搅拌太快，料会裂解。
上述制备方法中，双螺杆挤出机的转速为250～400rPm。
上述制备方法中，熔融混炼采用温度为190～230℃，是因为温度太低，熔融不好，温度太高，料会裂解。
上述制备方法中，由双螺杆挤出机挤出的熔体经水槽冷却时，所用的水槽温度为50～60℃；本发明人通过研究发现，此处水槽冷却的温度也会对产品有一定影响，若水槽温度过低，则粒料间空隙过大而易碎，若水槽温度过高，则粒料易粘结，因此，经过对水槽温度进行优化后，本发明人选择用于冷却熔体的水槽温度为50～60℃。
上述制备方法中，切粒机的转速为600～900rpm；本发明人通过研究发现，若切粒机转速过慢，则粒料会太肥大，若切粒机转速过快，则粒料会太小，因此，切粒机的转速需要调整合适，否则都会对最终粒料的美观有影响；对此，本发明人对切粒机的转速进行了优化调整，最终选择切粒机的转速为600～900rpm。
本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料进行性能测试，结果发现该聚丙烯复合材料具有高性能、耐划伤、耐低温且阻燃性好等特点，可满足运动行业六大基本指标，运动表现完美，反弹性合于运动要求，符合运动对光的要求，运动时的缓冲作用好，有效减轻运动对运动员的伤害，而且针对室外复杂的温度变化，该室外运动地板可以耐高温80℃，耐低温-40℃，此外还具有防火、抗老化、易铺设且可再生等特点，使用寿命可长达20年以上，色彩美丽。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料中采用了聚丙烯再生料来代替大部分的聚丙烯原料，为了保证最终产品的性能优良，本发明人针对再生料的特点搭配了合适的助剂，并对各助剂的用量进行了优化，各助剂的选择使得聚丙烯再生料也能制备出性能优良的室外运动地板用聚丙烯复合材料，为国家节约能源，又是环保再生资源回收利用，全过程做到节能、减排、环保再生，为国家节约能源作贡献；
2.本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料配方中添加了碳酸钙，并且优选粒径小于或等于10微米的碳酸钙，碳酸钙的加入可大大改善体系的抗冲击强度和耐划伤性能；
3.本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料配方中添加增韧剂POE和线型低密度聚乙烯，并且优化其用量，从而使得该聚丙烯复合材料具有很好的耐热性和耐寒性，用本发明聚丙烯复合材料制备的室外运动地板可以耐高温80℃，耐低温-40℃；
4.本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料，通过对各原料组分的选择及其用量的优化，而且对制备方法中转速及温度的优化，使得最终得到的聚丙烯复合材料有效解决了现有材料中刚性韧性很难平衡的缺点，而且具有很好的耐划伤和阻燃优点；
5.采用本发明聚丙烯复合材料制备的室外运动地板不但复合运动地板行业的六项基本指标，而且运动表现好，可满足五人制足球、篮球、排球、手球、羽毛球、乒乓球运动等多项室内运动的需求，有利于运动员充分发挥技术优势，此外，该地板还环保、节能、减排，充分利用了再生资源，为国家节约能源作出贡献；
6.本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料，在23℃下弯曲模数达12000kgf/cm2，缺口冲击强度可达7kgcm/cm，耐高温80℃，耐低温-40℃，是非常合适的室外运动地板材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明做进一步地阐述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。
实施例1
本实施例的一种室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
聚丙烯                  50份；
聚丙烯再生料            33份；
碳酸钙                  10份；
增韧剂POE               5份；
抗氧剂1010             0.2份；
抗氧剂168              0.3份；
抗紫外线剂UV-531      0.3份；
扩散粉EBS            0.05份；
耐晒艳红色粉          0.02份；
线型低密度聚乙烯        2份；
上述碳酸钙为粒径小于或等于10微米的碳酸钙。
上述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，是按照上述原料配方将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉和线型低密度聚乙烯放入高速混合机中，以1300转/分的转速混合均匀后送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的转速为400rPm，在220℃下熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却（水槽温度为60℃），引入切粒机，切粒机以600rpm的转速进行切粒操作，收集粒料即为本实施例的室外运动地板用聚丙烯复合材料。
采用ASTM国际标准对本实施例制备的室外运动地板用聚丙烯复合材料进行性能测试，结果如表1所示。
表1 室外运动地板用聚丙烯复合材料的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTM D792 — 1.05
模收缩 ASTM D955 % 1.2
拉伸强度 ASTM D638 Kgf/c㎡ 220
弯曲强度 ASTM D790 kgf/c㎡ 380
延伸率  ASTM D638 % 15
弯曲模数 ASTM D790 Kgf/c㎡ 15000
缺口冲击强度(1/8”)(23℃) ASTM D256 Kg·㎝/㎝ 7
缺口冲击强度(1/8”)(-40℃) ASTM D256 Kg·㎝/㎝ 6
热变形温度 ASTM D648 ℃ 100
耐燃性 UL94 (1/8”) HB
干燥温度 — ℃ 80
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 220
建议模温 — ℃ 50
耐划强度 — — 18N
从表1可以看出，本实施例的室外运动地板用聚丙烯复合材料其各性能指标均符合室外运动地板材料的要求，而且其耐寒温度可达到-40℃，耐高温可达100℃。
实施例2
本实施例的一种室外运动地板用聚丙烯复合材料，其原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
聚丙烯                  47份；
聚丙烯再生料            30份；
碳酸钙                  14份；
增韧剂POE               6份；
抗氧剂1010              0.2份；
抗氧剂168               0.3份；
抗紫外线剂UV-531        0.3份；
扩散粉EBS              0.03份；
耐晒艳红色粉            0.02份；
永固黄GR               0.04份；
线型低密度聚乙烯         2.2份；
上述碳酸钙是粒径小于或等于10微米的碳酸钙。
上述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，是按照上述原料配方将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯放入高速混合机中，以1300转/分的转速混合均匀后送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的转速为400rPm，在220℃下熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却（水槽温度为55℃），引入切粒机，切粒机以900rpm的转速进行切粒操作，收集粒料即为本实施例的室外运动地板用聚丙烯复合材料。
采用ASTM国际标准对本实施例制备的室外运动地板用聚丙烯复合材料进行性能测试，结果如表2所示。
表2 室外运动地板用聚丙烯复合材料的性能测试结果
性质 方法 单位 数据
比重 ASTM D792 — 1.08
模收缩 ASTM D955 % 1.5
拉伸强度 ASTM D638 Kgf/c㎡ 240
弯曲强度 ASTM D790 kgf/c㎡ 360
延伸率  ASTM D638 % 15
弯曲模数 ASTM D790 Kgf/c㎡ 12000
缺口冲击强度(1/8”)(23℃) ASTM D256 Kg·㎝/㎝ 7
缺口冲击强度(1/8”)(-40℃) ASTM D256 Kg·㎝/㎝ 6
热变形温度 ASTM D648 ℃ 100
耐燃性 UL94 (1/8”) HB
干燥温度 — ℃ 80
干燥时间 — HR 4
熔融温度 — ℃ 220
耐划等级 — — 20N
从表2可以看出，本实施例的室外运动地板用聚丙烯复合材料其各性能指标均符合室外运动地板材料的要求，而且其耐寒温度可达到-40℃，耐高温可达100℃。

Claims (7)

1.一种室外运动地板用聚丙烯复合材料，其特征在于该室外运动地板用聚丙烯复合材料的原料配方是由如下重量份数的各组分组成：
聚丙烯                  40～60份；
聚丙烯再生料            30～50份；
碳酸钙                   5～40份；
增韧剂POE               5～10份；
抗氧剂1010             0.1～0.5份；
抗氧剂168              0.1～0.5份；
抗紫外线剂UV-531       0.3～0.5份；
扩散粉EBS             0.03～0.08份；
耐晒艳红色粉             0～0.02份；
群青蓝色粉               0～0.03份；
永固黄GR                0～0.04份；
线型低密度聚乙烯         2～6份。
2.根据权利要求1所述一种室外运动地板用聚丙烯复合材料，其特征在于所述碳酸钙为粒径小于或等于10微米的碳酸钙。
3.一种权利要求1或2所述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法是按照权利要求1所述原料配方将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀后送入双螺杆挤出机中，在190～230℃下熔融混炼，所得熔体由双螺杆挤出机挤出后，经水槽冷却，引入切粒机进行切粒操作，收集粒料即为本发明的室外运动地板用聚丙烯复合材料。
4.根据权利要求3所述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀，是在650～1300转/分的转速下将聚丙烯、聚丙烯再生料、碳酸钙、增韧剂POE、抗氧剂 1010、抗氧剂 168、抗紫外线剂UV-531、扩散粉EBS、耐晒艳红色粉、永固黄GR和线型低密度聚乙烯混合均匀。
5.根据权利要求3所述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的转速为250～400rPm。
6.根据权利要求3所述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述水槽冷却时所用的水槽温度为50～60℃。
7.根据权利要求3所述室外运动地板用聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述切粒机的转速为600～900rpm。
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