CN106536611A - 用于人造草皮的弹性填充物 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于人造草皮的弹性填充物。所述弹性填充物通过粒化弹性体组合物产生，所述弹性体组合物包含硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物。所述硅烷偶合剂与所述混合物混合存在。或者，硅烷偶合剂可接枝到烯烃共聚物上以使烯烃共聚物在水存在下交联。

Description

用于人造草皮的弹性填充物
技术领域
本发明涉及一种用于人造草皮的弹性填充物，并且更确切地说，涉及一种用于人造草皮的高耐热性弹性填充物。
背景技术
人造草皮像天然草一样，可长时间使用，维护费用低并且足够柔软，从而能够防止伤害。归因于这些优点，人造草皮已经安装在全世界的体育场地上。当前使用的大部分人造草皮产品是地毯型，并且其中填充橡胶碎片和沙以赋予类似于天然草纹理的纹理的结构。但是，因为废旧轮胎橡胶碎片对人体健康和环境具有危害，所以其用作人造草皮填充物已经变成一个社会问题。由于废旧轮胎橡胶碎片为黑色，所以其往往会吸收日光并增加运动场的温度，导致运动环境变差。在夏季超出30℃的温度下，橡胶碎片产生一种刺激性气味并常常熔化在热的地面上并粘住比赛者的鞋底。因为废旧轮胎碎片是通过粉碎产生，所以其在长期使用后变脆并产生粉尘，这是环境污染的一个原因。在一些欧洲国家报导了在人造草皮产品中检测到有害物质，包括重金属、多核芳香族烃、甲苯、苯和亚硝胺。在这些情形下，对能够替换废旧轮胎碎片的新人造草皮填充物的需求在日益增长。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于人造草皮的弹性填充物，其通过将弹性体组合物粒化来产生，所述弹性体组合物包含硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物，其中所述硅烷偶合剂与所述混合物混合存在或接枝到烯烃共聚物上以使所述烯烃共聚物在水存在下交联。
根据本发明的另一个方面，提供一种产生用于人造草皮的弹性填充物的方法，其包括∶提供包括硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物的弹性体组合物；捏合所述弹性体组合物；以及将所捏合的弹性体组合物挤压和粒化。
具体实施方式
当前使用通过EPDM橡胶交联所产生的橡胶碎片代替有害的废旧轮胎碎片。生产橡胶碎片需要粉碎交联橡胶。但是，碎片产生的粉尘，往往会在完工后散开。此外，橡胶碎片的表面形态是不规律的，使得其间存在不必要的间隙。间隙分散了橡胶碎片之间的内聚力，使得橡胶碎片无法适当地支撑草皮。
韩国专利第10-0799262号描述了一种环境友好的用于人造草皮的填充物组合物，其包括苯乙烯-乙烯·丁二烯-苯乙烯(SEBS)树脂、烯烃弹性体、矿物油、无机填充剂、耐候性稳定剂和无机颜料。此专利介绍了通过挤压而非通过粉碎来产生粒状碎片。有利的是，碎片在建造后不产生粉尘。但是，从经济观点看，填充物组合物不适用于人造草皮填充物，因为SEBS树脂比一般橡胶和聚烯烃弹性体贵至少两倍。因此，使用昂贵的SEBS树脂限制了所述填充物组合物的可销售性。烯烃弹性体可与SEBS树脂混合使用。此有助于材料成本降低，但由于烯烃弹性体的熔点低而引起填充物组合物的填充物的耐热性不良和弹性恢复降低。结果，建造后长时间内存在填充物的人造草皮变形和球粒将聚结的风险。因此，需要一种用于人造草皮的改善的弹性填充物。
将给与本发明的详细描述。
根据一个实施例，用于人造草皮的弹性填充物通过将包含硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物的弹性体组合物粒化产生。在此实施例中，硅烷偶合剂与混合物混合存在，或接枝到烯烃共聚物上以使烯烃共聚物在水存在下交联。
在一个实施例中，烯烃共聚物可为乙烯共聚物。乙烯共聚物可为i)乙烯与ii)至少一种选自由以下群组的烯系不饱和单体的共聚物：C3-C10α-单烯烃、C3-C20单羧酸的C1-C12烷基酯、不饱和C3-C20单羧酸或二羧酸、不饱和C4-C8二羧酸的酸酐和饱和C2-C18羧酸的乙烯基酯。
乙烯共聚物可为硬度在肖氏A级40与95之间的软聚合物。在抗氧化性、耐候性、弹性和价格方面，乙烯共聚物是满足弹性填充物需求的最适合的聚合物。
适用于弹性填充物中的乙烯共聚物的特定实例包括乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸丁酯(BA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯甲基丙烯酸甲酯(EMMA)、乙烯丁烯共聚物(EB-Co)和乙烯辛烯共聚物(EO-Co)。
在一个实施例中，烯烃共聚物可为烯烃-α-烯烃(OAO)共聚物。本文中使用的术语“烯烃-α-烯烃共聚物”一般是指包括乙烯或丙烯和具有两个或超过两个碳原子的α-烯烃的共聚物。α-烯烃为由至少两个碳原子组成并具有末端碳-碳双键的烯烃。
优选地，乙烯或丙烯构成聚合物的最大摩尔分数。确切地说乙烯或丙烯占聚合物的约50摩尔％或更多。更优选地，乙烯或丙烯占聚合物的约60摩尔％或更多、约70摩尔％或更多或约80摩尔％或更多。聚合物的大量剩余物包括一或多种其它共聚单体。共聚单体优选是具有三个或超过三个碳原子的α-烯烃。烯烃-α-烯烃共聚物可为乙烯-辛烯共聚物。在此情况下，聚合物包括约80摩尔％或更多的乙烯和约10到约20摩尔％、优选约15到约20摩尔％的辛烯。
烯烃-α-烯烃共聚物可为无规(random)或嵌段共聚物。OAO共聚物的代表性实例包括乙烯-α-烯烃(EAO)共聚物和丙烯-α-烯烃(PAO)共聚物。烯烃-α-烯烃共聚物的许多产品可以购得。适合的EAO共聚物包括来自陶氏化学(Dow Chemical)的ENGAGE和INFUSE、来自三井(Mitsui)的TAFMER、来自埃克森美孚(Exxon Mobile)的EXACT和来自LG化学(LG Chem)的LG-POE。适合的PAO共聚物包括来自陶氏化学的VERSIFY、来自三井的NOTIO和来自埃克森美孚的VISTAMAXX。
在一个实施例中，人造草皮填充物中使用的烯烃-α-烯烃共聚物为烯烃嵌段共聚物(OBC)。烯烃嵌段共聚物(OBC)为多嵌段共聚物。多嵌段共聚物是指包括两个或超过两个优选呈线性构型键结的化学上不同的区或区段(又称为“嵌段”)的聚合物，即包括端对端键结到聚合的乙烯或丙烯官能团而非呈侧接(pendant)或接枝构型的化学上有区别的单元的聚合物。
烯烃嵌段共聚物(OBC)是指乙烯-α-烯烃多嵌段共聚物或丙烯-α-烯烃多嵌段共聚物。烯烃嵌段共聚物包括聚合形式的乙烯或丙烯和一或多种可共聚的α-烯烃共聚单体。烯烃嵌段共聚物的特征在于存在两个或超过两个具有不同化学或物理特性的聚合单体单元的多个嵌段或区段。
在一些实施例中，多嵌段共聚物可以由下式表示：
(AB)n
其中n为至少1的整数，优选超过1的整数，例如2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更高，A表示硬嵌段或区段，并且B表示软嵌段或区段。优选地，A和B以线性构型键联，而非以分支或星形构型键联。硬区段是指其中乙烯或丙烯以特定量存在的聚合单元嵌段。在一些实施例中，硬区段的乙烯或丙烯含量为95重量％或更多。在其它实施例中，硬区段的乙烯或丙烯含量为98重量％或更多。即在一些实施例中，硬区段中共聚单体的含量不超过5重量％。在其它实施例中，硬区段中共聚单体的含量不超过2重量％。在一些实施例中，硬区段完全或基本上由乙烯或丙烯构成。同时，软区段是指其中共聚单体以特定量存在的聚合单元嵌段。在一些实施例中，软区段中共聚单体的含量为5重量％或更多。在其它实施例中，软区段中共聚单体的含量为8重量％或更多、10重量％或更多或15重量％或更多。在其它实施例中，软区段中共聚单体的含量为20重量％或更多、25重量％或更多、30重量％或更多、35重量％或更多、40重量％或更多、45重量％或更多、50重量％或更多或60重量％或更多。
在一个实施例中，烯烃嵌段共聚物可具有0.85g/cc到0.91g/cc或0.86g/cc到0.88g/cc的密度。
在一个实施例中，基于ASTM D1238(190℃，2.16kg)测量，烯烃嵌段共聚物的熔融指数(MI)为0.01g/10min到30g/10min、0.01g/10min到20g/10min、0.1g/10min到10g/10min、0.1g/10min到5.0g/10min或0.1g/10min到1.0g/10min。
在一个实施例中，连续方法中产生的烯烃嵌段共聚物可具有1.7到3.5、1.8到3、1.8到2.5或1.8到2.2的多分散指数(PDI)。在分批或半分批方法中产生的烯烃嵌段共聚物可具有1.0到3.5、1.3到3、1.4到2.5或1.4到2的PDI。
在一个实施例中，烯烃嵌段共聚物可含有5到30重量％、10到25重量％或11到20重量％的硬区段。硬区段可含有0.0到0.9摩尔％衍生自共聚单体的单元。烯烃嵌段共聚物可含有70到95重量％、75到90重量％或80到89重量％的软区段。软区段可含有少于15摩尔％或9到14.9摩尔％衍生自共聚单体的单元。在一个实施例中，共聚单体可为丁烯或辛烯。
烯烃嵌段共聚物具有硬区段和软区段的嵌段交替排列的链结构。归因于此链结构，烯烃嵌段共聚物兼具硬区段的硬度与软区段的柔性，从而与具有类似硬度的乙烯无规共聚物相比具有高耐热性，并且弹性恢复与苯乙烯或硫化烯烃热塑性弹性体相当。另外，烯烃嵌段共聚物不引起粉尘和环境问题，并在价格方面比苯乙烯弹性体混合物有利。
弹性填充物中使用的烯烃-α-烯烃共聚物为烯烃无规共聚物(ORC)，其由于价格极低而优选。
烯烃无规共聚物可为乙烯或丙烯与至少一种可共聚的α-烯烃共聚单体的无规共聚物。
ORC可为乙烯与α-烯烃的共聚物，即EAO共聚物。在此情况下，ORC可含有C3-C20α-烯烃、C3-C12α-烯烃或C3-C8α-烯烃的至少一种共聚物。适合的α-烯烃可为直链或分支链(例如，被至少一个C1-C3烷基或芳基取代)。此类α-烯烃的特定实例包括丙烯、丁烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、戊烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的戊烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的己烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的庚烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的辛烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的壬烯、被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的癸烯、被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的十二烯和被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的苯乙烯。尤其优选的α-烯烃共聚单体为丙烯、丁烯(例如，1-丁烯)、己烯和辛烯(例如，1-辛烯或2-辛烯)。共聚物的乙烯含量可为60摩尔％到99.5摩尔％。在一些实施例中，乙烯含量可为80摩尔％到99摩尔％。在一些实施例中，乙烯含量可为85摩尔％到98摩尔％。因此，共聚物的α-烯烃含量可限于0.5摩尔％到40摩尔％范围。在一些实施例中，α-烯烃含量可限于1摩尔％到20摩尔％范围。在一些实施例中，α-烯烃含量可限于2摩尔％到15摩尔％范围。α-烯烃共聚单体的分布典型为无规且在乙烯共聚物的不同分子量片段上均匀分布。
ORC可为丙烯与α-烯烃的共聚物，即PAO共聚物。在此情况下，ORC可含有C2-C20α-烯烃、C2-C12α-烯烃或C2-C8α-烯烃的至少一种共聚物。适合的α-烯烃可为直链或分支链(例如，被至少一个C1-C3烷基或芳基取代)。此类α-烯烃的特定实例包括乙烯、丁烯、3-甲基-1-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯、戊烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的戊烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的己烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的庚烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的辛烯、被至少一个甲基、乙基或丙基取代的壬烯、被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的癸烯、被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的十二烯和被至少一个乙基、甲基或二甲基取代的苯乙烯。尤其优选的α-烯烃共聚单体为乙烯、丁烯(例如，1-丁烯)、己烯和辛烯(例如，1-辛烯或2-辛烯)。共聚物的丙烯含量可为60摩尔％到99.5摩尔％。在一些实施例中，丙烯含量可为80摩尔％到99摩尔％。在一些实施例中，丙烯含量可为85摩尔％到98摩尔％。因此，共聚物的α-烯烃含量可限于0.5摩尔％到40摩尔％范围。在一些实施例中，α-烯烃含量可限于1摩尔％到20摩尔％范围。在一些实施例中，α-烯烃含量可限于2摩尔％到15摩尔％范围。α-烯烃共聚单体的分布典型为无规且在丙烯共聚物的不同分子量片段上均匀分布。
乙烯/α-烯烃(EAO)共聚物或丙烯/α-烯烃(PAO)共聚物的密度可为α-烯烃的长度和量的函数。也就是说，当α-烯烃的链长和量增加时，共聚物的密度减少。一般来说，在较高密度下，共聚物可更好地保留三维结构，且在较低密度下，可具有更好的弹性体特性。
ORC可具有0.86到0.90g/cc的密度。在一些实施例中，ORC可具有0.861到0.89g/cc的密度。在一些实施例中，ORC可具有0.862到0.88g/cc的密度。
在存在于组合物中的自由基引发剂存在下，存在于弹性体组合物中的硅烷偶合剂接枝到烯烃共聚物上，且使烯烃共聚物在水存在下交联。由于弹性体组合物中存在硅烷偶合剂，在随后加工步骤中，通过弹性体组合物粒化所产生的弹性填充物可在水中加热时交联。或者，弹性填充物可建造在人造草皮中，不必在组合物粒化后进一步加工。在此情况下，弹性填充物可从空气吸收水分并随时间推移在自然界中交联。
硅烷偶合剂以化学方法结合于基础树脂以形成硅烷接枝共聚物且充当粒化后弹性填充物交联的官能团。硅烷偶合剂可为烷氧基硅烷化合物。适合烷氧基硅烷化合物的实例包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四-正丙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(methyltri(2-methoxyethoxy)silane)、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(3-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷(3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane)。这些硅烷偶合剂可单独使用或两者或超过两者组合使用。
弹性填充物的交联程度可根据弹性体组合物中硅烷偶合剂的量调整。
在本发明的弹性填充物中，硅烷偶合剂的含量为以100重量份基础树脂计0.5到5重量份、优选0.8到3重量份、更优选1到2重量份。如果硅烷偶合剂以少于上文定义的下限的量存在，那么弹性填充物可能无法有效地交联，导致耐热性不足。结果，弹性填充物往往会在夏季高温下聚结。同时，如果硅烷偶合剂以超出上文定义的上限的量存在，那么弹性填充物的交联密度不增加超过预定水平，这在经济上是不可取的。
硅烷接枝共聚物的形成需要弹性体组合物中存在自由基聚合引发剂。自由基聚合引发剂用以诱发硅烷偶合剂化学接枝到基础树脂上。作为自由基聚合引发剂，可使用例如过氧化叔丁基异丙苯、过氧化苯甲酰、氢过氧化异丙苯、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧基异丙基碳酸叔丁酯(t-butyl peroxyisopropyl carbonate)、过氧基月桂酸叔丁酯、过氧基乙酸叔丁酯、过氧基邻苯二甲酸二叔丁酯(di-t-butyl peroxyphthalate)、过氧基顺丁烯二酸叔二丁酯(t-dibutyl peroxymaleate)、过氧化环己酮、过氧化叔丁基异丙苯、叔丁基氢过氧化氢、1,3-双(叔丁基过氧基异丙基)苯、过氧化丁酮、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧基)-3-己烷、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯、α,α'-双(叔丁基过氧基)二异丙基苯或其混合物。
弹性体组合物可视情况进一步包括催化剂以缩短接枝步骤上弹性填充物在水存在下交联所需的时间。适合催化剂的实例包括二月桂酸二丁基锡、二順丁烯二酸二丁基锡(dibutyltin dimaleate)、二乙酸二丁基锡、顺丁烯二酸二辛基锡(dioctyltin maleate)、二丁基二异辛酸锡、钛酸四丁酯、己胺、乙酸二丁胺、辛酸锡(2-乙基己酸锡(II))(tinoctoate(tin(II)2-ethylhexanoate))、环烷酸铅、辛酸锌和环烷酸钴。
催化剂可以按100重量份基础树脂计0.05到1重量份、优选0.1到0.7重量份的量存在。催化剂以少于上文定义的下限的量存在引起交联减慢，结果交联需要更多的能量和时间。同时，催化剂以超出上文定义的上限的量存在不利于进一步改善交联速率。
无机填充剂用以增加填充物在人造草皮中建造后的比重，从而防止填充物被大雨冲走。为防止填充物热变形，添加无机填充剂。此类无机填充剂的实例包括碳酸钙(CaCO3)、滑石、云母、粘土、二氧化硅(SiO2)、硫酸钡(BaSO4)和碳酸镁(MgCO3)，这些无机填充剂可单独或组合使用。碳酸钙由于价格低而最优选。无机填充剂的用量可为以100重量份基础树脂计50到500重量份、优选80到400重量份。无机填充剂的用量少于50重量份引起弹性填充物的比重低，提高弹性填充物可能被雨冲走的风险。同时，无机填充剂的用量超过500重量份可过度增加弹性填充物的硬度，造成弹性填充物的弹性丧失，并过度降低弹性填充物的强度，提高弹性填充物容易破裂的风险，例如当比赛者在其比赛期间在人造草皮上滑行时。
本发明的弹性填充物中使用的基础树脂可进一步包括选自由天然橡胶、合成橡胶以及其组合组成的群组的橡胶。添加橡胶是为维持烯烃共聚物的性能或降低弹性填充物的生产成本。橡胶的量限于预定范围。
天然橡胶可为一般天然橡胶或改性的天然橡胶。一般天然橡胶可为本领域中已知的天然橡胶之一。对一般天然橡胶的规格(例如，原产国)无特定限制。天然橡胶包括顺式-1,4-聚异戊二烯作为主要组分。或者，根据所需要的特征，天然橡胶亦可包括反式-1,4-聚异戊二烯。举例来说，天然橡胶可为巴拉塔(balata)，其为一种从南美本土的山榄科(Sapotaceae)树获得的乳胶。巴拉塔中反式-1,4-聚异戊二烯作为主要组分。改性的天然橡胶是指通过改性或纯化一般天然橡胶产生的橡胶。作为改性的天然橡胶，可例示环氧化天然橡胶(ENR)、脱蛋白化天然橡胶(DPNR)或氢化天然橡胶。
合成橡胶可选自由以下各者组成的群组：苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、改性的苯乙烯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶(Br)、改性的丁二烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、表氯醇橡胶、氟橡胶、聚硅氧橡胶、腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶(NBR)、改性的丁腈橡胶、氯化聚乙烯橡胶、苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)橡胶、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)橡胶、苯乙烯异戊二烯苯乙烯(SIS)橡胶、乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯(EPDM)橡胶、海帕伦橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶、丙烯酸类橡胶、海德林橡胶(hydrin rubber)、乙烯基苯甲基氯苯乙烯丁二烯橡胶(vinylbenzyl chloride styrene butadiene rubber)、溴甲基苯乙烯丁基橡胶、顺丁烯二酸化苯乙烯丁二烯橡胶、羧化苯乙烯丁二烯橡胶、环氧异戊二烯橡胶、顺丁烯二酸化乙烯丙烯橡胶、羧酸酯丁腈橡胶、溴化聚异丁基异戊二烯-共-对甲基苯乙烯(BIMS)橡胶、硫化烯烃热塑性弹性体以及其组合。
橡胶优选是苯乙烯类热塑性弹性体或硫化烯烃弹性体。当苯乙烯类热塑性弹性体与基础树脂混合时，可改善弹性填充物的弹性恢复。硫化烯烃弹性体可有助于改善弹性填充物的耐热性。
在一些实施例中，基础树脂中ORC、OBC和橡胶的量可考虑到例如挤压加工性能、耐热性和弹性恢复等各种因素适当确定。举例来说，可从经济效率和性能的观点来确定橡胶的量。橡胶的用量优选是以100重量份烯烃共聚物计5到50重量份。
弹性体组合物可进一步包括加工助剂。加工助剂可为聚丁烯或加工油(processoil)，其改善混合物的可加工性并防止在添加大量无机填充剂时硬度增加，改善柔性。加工助剂添加的量是以100重量份基础树脂计2到500重量份、优选10到200重量份。如果加工助剂的含量少于上文定义的下限，那么在加工期间流动性可能不足。同时，如果加工助剂的含量超过上文定义的上限，那么可能存在渗出的风险。
加工助剂可为与烯烃树脂高度相容的聚丁烯。此相容性防止低分子量聚丁烯迁移或消除聚丁烯在水中渗出的风险，使得聚丁烯的使用对环境友好。优选地，聚丁烯具有300到8,000的分子量。加工油可为矿物油，例如链烷烃或环烷烃油。
弹性体组合物可进一步包括树脂稳定剂，以防止弹性体的物理特性和颜色在人造草皮中建造后改变。举例来说，树脂稳定剂可为热稳定剂、抗氧化剂或UV稳定剂。树脂稳定剂的用量可为以100重量份基础树脂计0.01到10重量份。如果树脂稳定剂的用量少于0.01重量份，那么其作用基本上可忽略。同时，考虑其效力，树脂稳定剂的用量超过10重量份在经济上不可行。
热稳定剂基于锡、铅、镉或锌，优选基于不大有害的锌。抗氧化剂可基于胺、基于苯酚或基于磷。UV稳定剂可基于苯甲酮、基于苯并三唑或基于受阻胺。
弹性体组合物可进一步包括颜料。黑色废旧橡胶碎片强烈吸收日光，此为温度上升的原因。颜料的使用使弹性填充物具有除黑色外的多种颜色。举例来说，颜料可为与人造草皮相同的颜色(即绿色)。考虑到效率，优选颜料的量在以100重量份基础树脂计0.1到4重量份范围内。
根据ASTM D2632测试，弹性填充物具有至少50％、通常50％到60％的回弹性。如果弹性填充物的回弹性低于50％，那么足球的反弹可能低于标准。同时，如果弹性填充物的回弹性超出60％，那么在比赛期间可能对比赛者的脚底具有大的影响，因此比赛者可能受伤或往往会感到疲倦。
基于ASTM D395测量，室温下弹性填充物具有2％到20％或5％到15％和70℃下15％到40％或20％到35％的压缩形变。归因于其低压缩形变，弹性填充物可长时段维持其原始形状并防止甚至在夏季高温下的聚结。
烯烃共聚物的交联可有助于显著改善弹性填充物的耐热性。具体地说，使用廉价的烯烃无规共聚物作为基础树脂能够以经济方式产生高质量的弹性填充物，尽管其耐热性差。运动场上建造的一般人造草皮在仲夏被加热(据报导最大值达70℃)，使得填充物软化或熔融和聚结。在严重情况下，此聚结导致结块。此类问题可通过使用本发明的弹性填充物解决。
根据一个实施例，弹性填充物可通过挤压和粒化弹性体组合物来产生。
弹性填充物可通过以下方法产生。首先，提供包括硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物的弹性体组合物。弹性体组合物、硅烷偶合剂、无机填充剂、基础树脂和烯烃共聚物与上述相同。弹性体组合物可进一步包括至少一种选自以下群组的添加剂：引发剂、催化剂、加工助剂、树脂稳定剂和颜料，也与上述相同。
接着，使用例如开口辊式或捏合式混合器等适合的捏合机捏合弹性体组合物，举例来说，在130℃到160℃的温度下捏合后，在140℃到170℃的温度下从捏合机排出弹性体组合物。
随后，挤压和粒化捏合的弹性体组合物，以获得所需弹性填充物。一般挤压机，例如班伯里捏合机(Banbury kneader)、布斯捏合机(Buss kneader)、单螺杆挤压机或双螺杆挤压机可用于挤压弹性体组合物。挤压例如可在90到170℃的温度范围内进行。在挤压期间，硅烷偶合剂以化学方法结合于基础树脂以形成硅烷接枝共聚物。
当在高温下挤压时，弹性体组合物通过安装在挤压机的压缩头部上的模具以热切割或水下切割模式自动切割成0.5到3mm的粒度。结果，弹性体组合物可形成平均尺寸为0.5到3mm的椭圆形或圆形球粒状的碎片。
在一个优选实施例中，所述方法进一步包括在水中加热粒化弹性填充物以使弹性填充物交联。举例来说，交联可在70到90℃的水中进行3到5小时。
在一个优选实施例中，所述方法进一步包括粒化弹性填充物在周围条件下静置，以使弹性填充物交联。在此实施例中，粒化弹性填充物可通过硅烷偶合剂与水在空气中缓慢反应交联。
不同于通过粉碎废旧轮胎所产生的碎片，本发明的弹性填充物在挤压后具有均匀的尺寸和粒状，使得本发明的弹性填充物不会产生粉尘，具有高耐热性和弹性，对人类无害，并且不会引起环境问题。另外，本发明的弹性填充物由于价格低而为经济上有利的。
根据以下实例更详细地解释本发明。但是，这些实例并不旨在限制本发明的范围，并且在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的精神和范围下，可以对其进行各种修改。
<实例>
废旧轮胎碎片∶从废旧轮胎(1.0-3.0mm，韩国科泰(Cryotech,Korea)CTCR 01)剥离线状物(Threads)并在-200℃下粉碎以产生碎片。
比较实例1-4：
如表1中所示制备弹性体组合物。在压力下，每种组合物在捏合机中于120℃下捏合，在150℃下排出，转移到双螺杆挤压机的漏斗中，并通过在150rpm下旋转的附接到挤压机组的水下切割模具的旋转刀在160℃下粒化成2mm的直径，以产生用于人造草皮的弹性填充物。将弹性填充物放在10mm厚的模具中，在150℃下加热5分钟，冷却到室温，并测量回弹性和压缩形变。实例1-7∶如表1中所示制备弹性体组合物。在压力下,每种组合物在捏合机中在120℃下捏合，在150℃下排出，转移到双螺杆挤压机的漏斗中，并通过在150rpm下旋转的附接到挤压机组的水下切割模具的旋转刀在160℃下粒化成2mm的直径，以产生用于人造草皮的弹性填充物。将弹性填充物放在10mm厚的模具中，在150℃下加热5分钟，冷却到室温，在水中在60℃下交联24小时，并测量回弹性和压缩形变。
使用以下基础树脂和硅烷偶合剂。
EVA-1∶乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(VA∶33％，MI∶13，硬度∶63，韩华化学(HanwhaChemical)的韩华EVA 1833)
EAO-1∶乙烯-α-烯烃共聚物(密度∶0.863，MI∶0.5，硬度∶63，陶氏化学Engage8180)
OBC-1：烯烃嵌段共聚物(密度∶0.877，MI∶5.0，硬度∶60，陶氏化学Infuse D9507)
SEBS-1：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(密度∶0.89，MI∶3.0，硬度∶67，旭化成(AsahiKasei)Tuftec H1052)
硅烷-1∶乙烯基三甲氧基硅烷
比较实例1-4和实例1-7中产生的弹性填充物的物理特性展示在表1中。
根据ASTM D2632测试各弹性填充物的回弹性。当回弹性≥50％时判断弹性填充物为“好”，并且当回弹性<50％时为“差”。
各弹性填充物的压缩形变根据ASTM D395测试。当在室温下压缩形变<25％时判断弹性填充物为“好”，并且当压缩形变≥25％时为“差”。当70℃下压缩形变<40％时判断弹性填充物为“好”，并且当压缩形变≥40％时为“差”。
当在高温下负载弹性填充物时评估各弹性填充物的聚结程度。为此目的，将1,000g样品放在由尼龙布(20cm(w)×20cm(l))制成的包膜中并引入到70℃下的烘箱中。将具有15cm(d)×7mm(t)尺寸的不锈钢盘(1,000g)放在样品上。加热24小时后，从烘箱取出样品。观测到尼龙包膜中的一些填充物粒子聚结。收集聚结物并称重。当聚结物的重量<30g时，判断填充物为“好”，当重量≥30g时，为“差”，并且当重量≥900g时，为“极差”。
每个填充物样品建造在人造草皮(1m×1m)中。在足球从1m的高度落到人造草皮上后，用裸眼观测到人造草皮出现的粉尘。
如从表1中的结果可见，发现通过实例1-7中乙烯共聚物的交联产生的弹性填充物比比较实例1和2中产生的高温压缩永久变形低至少60％，证实其具有较高弹性恢复。实例1-7的弹性填充物与比较实例3中使用SEBS产生的弹性填充物相比廉价。另外，实例1-7的弹性填充物即使在70℃下负载时也不太聚结，表明其耐热性更好。因此，实例1-7的弹性填充物适合用于人造草皮。
当用足球撞击废旧轮胎碎片时，产生大量粉尘造成污染。当废旧轮胎碎片在周围大气下30℃下不断暴露于日光时，其地面温度增加到70℃。在本发明的弹性填充物中未遭遇此类问题。总之，本发明的弹性填充物可为比赛者提供舒适的运动环境。

Claims (17)

1.一种用于人造草皮的弹性填充物，其通过粒化弹性体组合物产生，所述弹性体组合物包含硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物，其中所述硅烷偶合剂与所述混合物混合存在或接枝到所述烯烃共聚物上，以使所述烯烃共聚物在水存在下交联。
2.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃共聚物为i)乙烯与ii)至少一种选自由以下各者组成的群组的烯系不饱和单体的共聚物：C3-C10α-单烯烃、C3-C20单羧酸的C1-C12烷基酯、不饱和C3-C20单羧酸或二羧酸、不饱和C4-C8二羧酸的酸酐和饱和C2-C18羧酸的乙烯基酯。
3.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃共聚物为烯烃/α-烯烃(OAO)共聚物。
4.根据权利要求3所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃为乙烯或丙烯并且所述α-烯烃为由三个或超过三个碳原子组成并具有末端碳-碳双键的烯烃。
5.根据权利要求3所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃-α-烯烃共聚物为烯烃无规共聚物。
6.根据权利要求5所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃无规共聚物为乙烯或丙烯与至少一种共聚α-烯烃共聚单体的无规共聚物。
7.根据权利要求3所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃-α-烯烃共聚物为烯烃嵌段共聚物。
8.根据权利要求7所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述烯烃嵌段共聚物为包含呈聚合形式的乙烯和一或多种可共聚的α-烯烃共聚单体的多嵌段共聚物并且具有两个或超过两个具有不同化学或物理特性的聚合单体单元的多个嵌段或区段。
9.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述基础树脂进一步包含选自由天然橡胶、合成橡胶以及其组合组成的群组的橡胶。
10.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述橡胶以按100重量份所述烯烃共聚物计5到50重量份的量存在。
11.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述硅烷偶合剂为烷氧基硅烷化合物。
12.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中所述硅烷偶合剂以按100重量份所述基础树脂计0.5到20重量份的量存在。
13.根据权利要求1所述的用于人造草皮的弹性填充物，其中如基于ASTM D395测量，所述弹性填充物具有室温下2％到20％的压缩形变和70℃下15％到40％的压缩形变。
14.一种产生用于人造草皮的弹性填充物的方法，其包含∶提供包含硅烷偶合剂和含烯烃共聚物的基础树脂与无机填充剂的混合物的弹性体组合物；捏合所述弹性体组合物；以及挤压和粒化所述捏合的弹性体组合物。
15.根据权利要求14所述的产生用于人造草皮的弹性填充物的方法，其进一步包含在水中加热所述粒化的弹性填充物以使所述弹性填充物交联。
16.根据权利要求14所述的产生用于人造草皮的弹性填充物的方法，其进一步包含将所述粒化的弹性填充物放在周围条件下，以使所述弹性填充物在水存在下交联。
17.根据权利要求14所述的产生用于人造草皮的弹性填充物的方法，其中所述弹性体组合物进一步包含至少一种选自由以下各者组成的群组的添加剂：引发剂、催化剂、加工助剂、树脂稳定剂和颜料。
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