CN102643504A - 一种户外用热塑性弹性体降温颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户外用热塑性弹性体降温颗粒及其制备方法，该热塑性弹性体降温颗粒由基本材料和降温色母粒混炼造粒而成，基本材料和降温色母粒的重量比为100∶0.1～15，所述的降温色母粒由以下按重量份计的组分制成：基本树脂40～60份，降温填料10～55份，助剂1～5份。本发明户外用热塑性弹性体降温颗粒克服现有塑胶跑道和人造草坪系统表面温度高的缺点，可降低系统表面温度且环保，满足人们对降温、可回收利用的填充颗粒的需求。

Description

一种户外用热塑性弹性体降温颗粒及其制备方法

技术领域

本发明属于热塑性弹性体材料领域，具体涉及一种户外用热塑性弹性体降温颗粒及其制备方法。

背景技术

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，都大量使用了高分子材料，而如何在提高运动舒适度的同时提高高分子材料的回收利用率，正成为世界各国关注的焦点。

人造草坪系统采用仿生学原理，具有非常好的仿真性，其运动性能、弹性等基本接近天然草坪，而且受环境、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，具有天然草坪无法比拟的优点。近年来，人造草坪每年都以20～25％的速度增长，目前其应用已超越了体育场馆，用于各种休闲领域，给人们的生活提供了极大的便利。

塑胶跑道代替传统的煤渣跑道，无论是运动性能还是视觉效果都比煤渣跑道优异得多，已经被世界各地广泛采用，每年的全球市场容量高达8000万平方米。

但当前广泛采用的人造草坪系统和塑胶跑道存在两大缺点，一是表面温度偏高，二是人造草坪填充颗粒和塑胶跑道填充颗粒多是硫化橡胶，难以回收利用，形成长期污染，不符合日益严格的环保要求。

发明内容

本发明旨在克服现有塑胶跑道和人造草坪系统表面温度高且不环保的缺点，提供一种可以降低系统表面温度的户外用热塑性弹性体降温颗粒，满足人们对降温、可回收利用的填充颗粒的需求。该颗粒特别适用于塑胶跑道或人造草坪。

本发明的另一目的是提供上述户外用热塑性弹性体降温颗粒的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明户外用热塑性弹性体降温颗粒，由基本材料和降温色母粒混炼造粒而成，基本材料和降温色母粒的重量比为100∶0.1～15，优选基本材料和降温色母粒的重量比为100∶1～10，这样降温效果最佳；所述的降温色母粒由以下按重量份计的组分制成：基本树脂40～60份，降温填料10～55份，助剂1～5份。优选重量比例为基本树脂45～50份，降温填料30～55份，助剂2～5份。

本发明所述的降温填料为具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料中的一种或两种的混合物，优选具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料的混合物，混合物中具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料的重量比例可以为100∶0.5～10，优选重量比例为100∶1～3；所述的具有红外反射功能的填料优选为钛白粉、氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、氧化铝锌(AZO)中的至少一种，细度最好为2000～3000目；所述的具有红外反射功能的颜料优选是美国薛特颜料公司(The Shepherd color company)生产的颜料型号为Green223、Black411A、Yellow10P27和Blue60lc中的一种或几种的混合物。

所述的基本树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物(SBS)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)，聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS)中的一种或几种的共混物，该类原料均为市售产品。

所述的助剂为抗老化剂、抗氧剂、抗静电剂、加工助剂、分散剂、硬脂酸中的一种或者几种；优选抗氧剂为抗氧剂1010和168中至少一种，抗老化剂为抗老化剂UV-531和抗老化剂UV-327中至少一种。

上述基本材料是由以下按重量份计的各组分制成：基本树脂40～50份，环烷油20～30份，无机填充物18～28份。其中，所述的基本树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物(SBS)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)，聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS)中的一种或几种的共混物；所述的无机填充物为纳米碳酸钙。

本发明热塑性弹性体降温颗粒的制备方法具体包括以下步骤：

1)先将降温色母粒的各个组成成分在高速混合机上混合均匀，混合温度为60～80℃，混合5～8分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为120℃～280℃，模头温度为80～180℃；

2)将降温色母粒与基本材料混合均匀，经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为120℃～280℃，模头温度为80～180℃。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明在热塑性弹性体降温颗粒的基材配方中加入具有红外反射功能组分，使所制备的热塑性弹性体降温颗粒在近红外区(波长780～2500nm)具有较高的反射率，最大限度地隔绝来自阳光的热量，达到隔热降温的目的，可以有效地降低热塑性弹性体降温颗粒的表面温度，加入具有红外反射功能的颜料使体系具有可以反射可见光区的光、吸收紫外区的光、透射红外区的光或3种情况的组合情况，这样它们既有一定的色彩，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，也能起到降温作用，也可以有效地降低热塑性弹性体降温颗粒的表面温度。当同时加入具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料且红外反射功能填料用量大于红外反射功能颜料时，热塑性弹性体降温颗粒的表面温度降低更加明显，这是由于在这个用量比例时，红外反射功能填料和红外反射功能颜料会发生协同作用，对红外光的反射比例会更高，从而使热塑性弹性体降温颗粒的表面温度更低。

本发明制备的这种热塑性弹性体降温颗粒，在相同的条件下比普通的黑色橡胶颗粒的表面温度低10～28℃，比普通的绿色橡胶颗粒低6～25℃。

具体实施方式

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。

实施例1

降温色母粒制备：

将聚乙烯PE1C7A(燕山石化公司)60kg，氧化锡锑25kg，氧化铟锡25kg，助剂3.5kg(其中抗氧剂1010和168按照重量比1∶1的混合物2kg，抗老化剂UV-531和抗老化剂UV-327按照重量比1∶1的混合物1.5kg)，钛白粉R986 0.5kg在高速混合机上混合均匀，混合温度为80℃，混合5分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为190℃，模头温度为160℃。

热塑性弹性体降温颗粒的制备：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS791-H(中石化岳化资产管理中心)30kg、环烷油25kg、聚乙烯PE 1F7B 20kg、纳米碳酸钙23kg、降温色母粒2kg。

1)先将降温色母粒与基本材料混合均匀；

2)再将上述降温色母粒与基本材料经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为190℃，模头温度为160℃。

1、与同类型黑色SBR，绿色EPDM比较，在相同的光照条件下3小时(3000瓦灯泡持续照射)，比普通的黑色SBR颗粒的表面温度低6.5℃，比普通的绿色EPDM颗粒低10℃。

2、经过LISPORT耐磨仪器设施20000转(国际足联的标准)热塑性弹性体降温颗粒无破裂，震动吸收值大于60％，与现有的同类型黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒的性能基本持平，可以满足人造草坪及塑胶跑道的用途。

3、该产品具有热塑性，可回收利用，而同类型的黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒为交联体系，不可回收利用。

实施例2

降温色母粒制备：

将聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS YH-501)(中石化集团巴陵石油化工有限责任公司)50kg，氧化锡锑25kg，氧化铟锡25kg，助剂4.0kg(其中抗氧剂1010 1.5kg，抗老化剂UV-531 1.4kg，硬脂酸0.1kg，HBS-205P抗静电剂0.2kg，市售氧化聚乙烯蜡OPE加工助剂0.2kg，市售聚乙烯蜡PE分散剂0.6kg)；Green233 0.6kg、Black411A 0.2kg、Yellow10P270 0.2kg(美国薛特颜料公司The Shepherd Color Company)、钛白粉R989 0.5kg在高速混合机上混合均匀，混合温度为70℃，混合6分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为160℃，模头温度为140℃。

热塑性弹性体降温颗粒的制备：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS YH-805(中石化集团巴陵石油化工有限责任公司)30kg、环烷油25kg、聚乙烯PE2426 20kg、纳米碳酸钙22kg、降温色母粒13kg。

1)先将降温色母粒与基本材料混合均匀；

2)再将上述降温色母粒与基本材料经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为160℃，模头温度为140℃。

1、与同类型黑色SBR，绿色EPDM比较，在相同的光照条件下3小时(3000瓦灯泡持续照射)，比普通的黑色SBR颗粒的表面温度低18.5℃，比普通的绿色EPDM颗粒低15℃。

2、经过LISPORT耐磨仪器设施20000转(国际足联的标准)热塑性弹性体降温颗粒无破裂，震动吸收值大于60％，与现有的同类型黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒的性能基本持平，可以满足人造草坪及塑胶跑道的用途。

3、该产品具有热塑性，可回收利用，而同类型的黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒为交联体系，不可回收利用。

实施例3

降温色母粒制备：

将聚苯乙烯45kg，氧化锡锑15kg，氧化铟锡15kg，助剂3.5kg(其中抗氧剂168 2kg，抗老化剂UV-327 1.5kg)；Green233 0.4kg、Black411A 0.024kg、Yellow10P270 0.1kg(美国薛特颜料公司The Shepherd Color Company)、钛白粉0.5kg在高速混合机上混合均匀，混合温度为80℃，混合5分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为230℃，模头温度为180℃。

热塑性弹性体降温颗粒制备：

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS YH-805(中石化岳化资产管理中心)40kg、环烷油30kg、聚乙烯PE 5000S 10kg、纳米碳酸钙28kg、降温色母粒10kg。

1)先将降温色母粒与基本材料混合均匀；

2)再将上述降温色母粒与基本材料经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为230℃，模头温度为180℃。

1、与同类型黑色SBR，绿色EPDM比较，在相同的光照条件下3小时(3000瓦灯泡持续照射)，比普通的黑色SBR颗粒的表面温度低27.5℃，比普通的绿色EPDM颗粒低24℃。

2、经过LISPORT耐磨仪器设施20000转(国际足联的标准)热塑性弹性体降温颗粒无破裂，震动吸收值大于60％，与现有的同类型黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒的性能基本持平，可以满足人造草坪及塑胶跑道的用途。

3、该产品具有热塑性，可回收利用，而同类型的黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒为交联体系，不可回收利用。

实施例4

降温色母粒制备：

将聚乙烯PE 1C7A 45kg，氧化锡锑25kg，氧化铟锡25kg，助剂3.5kg(其中抗氧剂10102kg，抗老化剂UV-531 1.5kg)；Green233 0.4kg、Black411A 0.024kg、Yellow10P270 0.1kg(美国薛特颜料公司The Shepherd Color Company)在高速混合机上混合均匀，混合温度为80℃，混合5分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为230℃，模头温度为180℃。

热塑性弹性体降温颗粒制备：

聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(SEBS YH-602)25kg、环烷油20kg、聚乙烯PE1F7B 20kg、纳米碳酸钙20kg、降温色母粒5kg。

1)先将降温色母粒与基本材料混合均匀；

2)再将上述降温色母粒与基本材料经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为230℃，模头温度为180℃。

1、与同类型黑色SBR，绿色EPDM比较，在相同的光照条件下3小时(3000瓦灯泡持续照射)，比普通的黑色SBR颗粒的表面温度低22.5℃，比普通的绿色EPDM颗粒低19℃。

2、经过LISPORT耐磨仪器设施20000转(国际足联的标准)热塑性弹性体降温颗粒无破裂，震动吸收值大于60％，与现有的同类型黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒的性能基本持平，可以满足人造草坪及塑胶跑道的用途。

3、该产品具有热塑性，可回收利用，而同类型的黑色SBR及绿色EPDM填充颗粒为交联体系，不可回收利用。

Claims (10)

1.一种户外用热塑性弹性体降温颗粒，由基本材料和降温色母粒混炼造粒而成，其特征在于基本材料和降温色母粒的重量比为100∶0.1～15，所述的降温色母粒由以下按重量份计的组分制成：基本树脂40～60份，降温填料10～55份，助剂1～5份。

2.根据权利要求1所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的降温填料为具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料中的一种或两种的混合物。

3.根据权利要求2所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的混合物中具有红外反射功能的填料和具有红外反射功能的颜料的重量比例为100∶0.5～10，优选重量比例为100∶1～3。

4.根据权利要求2或3所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的具有红外反射功能的填料为钛白粉、氧化铟锡、氧化锡锑、氧化铝锌中的至少一种，细度为2000～3000目。

5.根据权利要求2或3所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的具有红外反射功能的颜料是Green223、Black411A、Yellow10P27和Blue60lc的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的基本树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯，聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯中的一种或几种的共混物。

7.根据权利要求1所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的助剂为抗老化剂、抗氧剂、抗静电剂、加工助剂、分散剂、硬脂酸中的一种或者几种；优选抗氧剂为抗氧剂1010和168中至少一种，抗老化剂为抗老化剂UV-531和抗老化剂UV-327中至少一种。

8.根据权利要求1所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的基本材料由以下重量份的组分制成：基本树脂40～50份、环烷油20～30份，无机填充物18～28份。

9.根据权利要求8所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒，其特征在于所述的基本树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯，聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯中的一种或几种的共混物；所述的无机填充物为纳米碳酸钙。

10.根据权利要求1所述的户外用热塑性弹性体降温颗粒的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)先将降温色母粒的各个组成成分在高速混合机上混合均匀，混合温度为60～80℃，混合5～8分钟，经双螺杆挤出机共混、挤出造粒制备成降温色母粒，其中挤出机控制温度为120℃～280℃，模头温度为80～180℃；

2)将降温色母粒与基本材料混合均匀，经双螺杆挤出机共混、挤出、水下切粒制备成热塑性弹性体降温颗粒，其中挤出机控制温度为120℃～280℃，模头温度为80～180℃。