CN108950725A - 一种体育场用人造草坪的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种体育场用人造草坪的制备方法，首先制备人造草丝，然后取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。本发明所述的人造草坪的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的人造草坪应用于体育场，不仅具有较好的耐环境性能、热稳定性、阻燃性，还具有较好的耐磨性能、降噪性及抗静电性能，有效提高了人造草坪的使用耐久性，适合推广应用。

Description

一种体育场用人造草坪的制备方法
技术领域
本发明涉及体育场地设施工程技术领域，具体地，涉及一种体育场用人造草坪的制备方法。
背景技术
随着科技的发展和进步，人造草的应用领域在不断的扩大，目前人造草坪的应用逐渐延伸到运动、休闲、航天、建材、军事等方面；因此人造草也越来越受到人们的青睐。但是目前的普通的人造草坪在功能上仍然存在一定的局限性和弊端：1、易出现机械损伤：在外力作用下草丝表面容易出现划痕、草丝倒伏、分叉、起毛及断裂等机械损伤的现象，在经过3~5万周左右的磨损后出现很大程度的起毛、分叉、断裂及卷曲等现象；2、噪音缓冲性比较差，长期使用后草坪出现板结的现象，草坪丝出现磨损残断的现象，整个草坪没有弹性，造成草坪表面对噪音的缓冲作用非常微弱；3、抗环境干扰性差：在炎热的夏季，由于太阳光的照射普通人造草坪表面的温度非常高，通常能达到70~80摄氏度，运动员在活动的触地的时候很容易出现灼伤的现象，所以安全性相对较低；4、由于草坪大多由塑料化纤人为加工而成，具有较强的电绝缘性，在经过摩擦带电后，集聚在材料表面的电荷很难耗散而容易产生放电现象，影响了人造草坪的运动性和舒适性。
申请号为201510456171.X的中国发明专利申请公开了一种具有降温性能及良好耐候性能的人造草坪，所述人造草坪包括草皮和填充物，所述草皮包括底布以及编织在底布上的人造草丝，所述人造草丝由按照如下重量份计的组分制成：PE 80~95份、POE 5~20份、着色母粒3~10份、爽滑助剂0.5~5份、填充助剂1~20份、降温助剂10~30份；所述降温助剂为反红外线陶瓷粉和/或氧化锌粉。所述人造草坪，具有良好降温性能及良好耐候性能，但耐磨性能、降噪性能及抗静电性能有待提高。
申请号为201710314650.7的中国发明专利申请公开了一种使用PET/PBT弯曲丝纱线的人造草坪，通过PET或PBT或PET+PBT的组合新材料特性做成弯曲丝纱线，弯曲丝是通过熔融挤出拉丝、热变形后得到有一定弯曲度的弯曲丝产品，这种新材料新产品运用到人造草坪中去，虽然对人造草坪耐老化性能差、热稳定性差和阻燃性差等问题有一定的改善，但耐磨性能、降噪性能及抗静电性能有待提高。
因此，研究开发一种不仅具有较好的耐环境性能、热稳定性、阻燃性，还具有较好的耐磨性能、降噪性及抗静电性能的人造草坪的制备方法具有重要意义，也是符合目前市场需要。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种体育场用人造草坪的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的人造草坪应用于体育场，不仅具有较好的耐环境性能、热稳定性、阻燃性，还具有较好的耐磨性能、降噪性及抗静电性能，有效提高了人造草坪的使用耐久性。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种体育场用人造草坪的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备人造草丝
首先，按照如下配比准备如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯36~40份、聚丙烯15~20份、聚苯硫醚3~6份、聚氨酯乳液15~22份、石墨烯0.4~1.5份、高粘凹凸棒石粘土13~18份、着色母粒1~3份、增塑剂12~16份、纳米氢氧化镁3~7份、填充剂5~10份；
其次，将配比量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚加入混炼机中，混炼3~5min，然后再加入高粘凹凸棒石粘土、着色母粒、纳米氢氧化镁、填充剂，继续混炼3~5min，得到混合物a1；
再次，将混合物a1和增塑剂加入到双螺杆挤出机中，熔融，挤出，然后利用牵伸机进行牵伸，冷却，得到产物a2；
再次，称取配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至50~60℃，边搅拌边加入石墨烯，恒温反应2~2.5h，得到产物a3，备用；
最后，将产物a3均匀涂覆于产物a2表面，干燥，即得所述人造草丝；
（2）制备人造草坪
取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。
优选地，所述步骤（1）中包括如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯39份、聚丙烯16份、聚苯硫醚5份、聚氨酯乳液20份、石墨烯0.8份、高粘凹凸棒石粘土15份、着色母粒2份、增塑剂15份、纳米氢氧化镁6份、填充剂8份。
优选地，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却之后即得。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任一种。
优选地，所述填充剂为果壳活性炭、超细滑石粉、粉煤灰中的一种或者多种的混合。
优选地，所述步骤（1）中混炼为温度为170~180℃。
优选地，所述步骤（1）中双螺杆挤出机熔融温度为260~270℃， 牵伸倍数为4~6倍。
优选地，所述步骤（1）中石墨烯的加入方法为首先将石墨烯配置成质量浓度为0.4~0.6mg/L的水溶液，然后再将混合液滴加至反应釜中，其中滴加速度控制在30~35min滴加完毕。
优选地，所述步骤（2）中涂胶使用的胶料为石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂。
优选地，所述步骤（2）中填充物为木屑、微孔碳酸钙、木塑颗粒、橡胶颗粒中的一种或者多种的混合。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的人造草坪应用于体育场，不仅具有较好的耐环境性能、热稳定性、阻燃性，还具有较好的耐磨性能、降噪性及抗静电性能，有效提高了人造草坪的使用耐久性，适合推广应用。
（2）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法中采用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主体原料，结合聚丙烯及聚苯硫醚，使得制备得到的人造草丝不仅具有较好的韧性，还具有耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃等优良性能。
（3）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法中采用石墨烯对聚氨酯乳液进行改性处理，作为人造草丝的涂覆层，由于石墨烯独特的片层共轭结构，层层叠加形成致密的防护层，具有较好的防水、防腐蚀性能，优异的韧性、耐磨性等力学性能及较好的化学稳定性，使得制备得到的人造草丝具有较好的防水、防腐蚀性能、韧性、耐磨性及较好的化学稳定性。
（4）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法中采用核壳结构，即以聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主体原料制备得到的核结构与石墨烯改性聚氨酯乳液的涂覆层作为壳结构，使得制备得到的人造草丝具有优良力学性能的同时还具有优异的防水、防腐、耐磨及抗静电性能。
（5）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法中添加有高粘凹凸棒石粘土，提高了各组分之间的粘结牢固性及分散均匀性；由于凹凸棒石粘土特有的链层状结构及较大的比表面积，使其具有较好的吸附性能及吸音隔热性能，将其添加至人造草丝的制备中，使得制备得到的人造草坪具有较好的吸音降噪的性能，且还能有效去除环境异味。
（6）本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法中采用石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂作为涂胶使用，由于石墨烯的存在，大大提高胶粘剂的粘结效果，进而提高了人造草坪的使用耐久性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
本实施例涉及一种体育场用人造草坪的制备方法；
所述体育场用人造草坪的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备人造草丝
首先，按照如下配比准备如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯39份、聚丙烯16份、聚苯硫醚5份、聚氨酯乳液20份、石墨烯0.8份、高粘凹凸棒石粘土15份、着色母粒2份、增塑剂15份、纳米氢氧化镁6份、填充剂8份；
其次，将配比量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚加入混炼机中，混炼5min，然后再加入高粘凹凸棒石粘土、着色母粒、纳米氢氧化镁、填充剂，继续混炼5min，得到混合物a1；
再次，将混合物a1和增塑剂加入到双螺杆挤出机中，熔融，挤出，然后利用牵伸机进行牵伸，冷却，得到产物a2；
再次，称取配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至60℃，边搅拌边加入石墨烯，恒温反应2h，得到产物a3，备用；
最后，将产物a3均匀涂覆于产物a2表面，干燥，即得所述人造草丝；
（2）制备人造草坪
取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却之后即得。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
其中，所述填充剂为果壳活性炭、超细滑石粉的混合，其中两者的混合质量比为1:1。
其中，所述步骤（1）中混炼为温度为170℃。
其中，所述步骤（1）中双螺杆挤出机熔融温度为265℃， 牵伸倍数为5倍。
其中，所述步骤（1）中石墨烯的加入方法为首先将石墨烯配置成质量浓度为0.5mg/L的水溶液，然后再将混合液滴加至反应釜中，其中滴加速度控制在30min滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中涂胶使用的胶料为石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂。
其中，所述步骤（2）中填充物为木屑、微孔碳酸钙、木塑颗粒的混合。
实施例2：
本实施例涉及一种体育场用人造草坪的制备方法；
所述体育场用人造草坪的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备人造草丝
首先，按照如下配比准备如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯36份、聚丙烯15份、聚苯硫醚3份、聚氨酯乳液15份、石墨烯0.4份、高粘凹凸棒石粘土13份、着色母粒1份、增塑剂12份、纳米氢氧化镁3份、填充剂5份；
其次，将配比量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚加入混炼机中，混炼3min，然后再加入高粘凹凸棒石粘土、着色母粒、纳米氢氧化镁、填充剂，继续混炼3min，得到混合物a1；
再次，将混合物a1和增塑剂加入到双螺杆挤出机中，熔融，挤出，然后利用牵伸机进行牵伸，冷却，得到产物a2；
再次，称取配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至50℃，边搅拌边加入石墨烯，恒温反应2.5h，得到产物a3，备用；
最后，将产物a3均匀涂覆于产物a2表面，干燥，即得所述人造草丝；
（2）制备人造草坪
取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却之后即得。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
其中，所述填充剂为果壳活性炭、超细滑石粉、粉煤灰中的的混合，三者的混合质量比为1:1:0.5。
其中，所述步骤（1）中混炼为温度为170℃。
其中，所述步骤（1）中双螺杆挤出机熔融温度为260℃， 牵伸倍数为4倍。
其中，所述步骤（1）中石墨烯的加入方法为首先将石墨烯配置成质量浓度为0.4mg/L的水溶液，然后再将混合液滴加至反应釜中，其中滴加速度控制在30min滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中涂胶使用的胶料为石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂。
其中，所述步骤（2）中填充物为木屑、微孔碳酸钙、木塑颗粒的混合。
实施例3：
本实施例涉及一种体育场用人造草坪的制备方法；
所述体育场用人造草坪的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备人造草丝
首先，按照如下配比准备如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯40份、聚丙烯20份、聚苯硫醚6份、聚氨酯乳液22份、石墨烯1.5份、高粘凹凸棒石粘土18份、着色母粒3份、增塑剂16份、纳米氢氧化镁7份、填充剂10份；
其次，将配比量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚加入混炼机中，混炼5min，然后再加入高粘凹凸棒石粘土、着色母粒、纳米氢氧化镁、填充剂，继续混炼5min，得到混合物a1；
再次，将混合物a1和增塑剂加入到双螺杆挤出机中，熔融，挤出，然后利用牵伸机进行牵伸，冷却，得到产物a2；
再次，称取配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至60℃，边搅拌边加入石墨烯，恒温反应2.5h，得到产物a3，备用；
最后，将产物a3均匀涂覆于产物a2表面，干燥，即得所述人造草丝；
（2）制备人造草坪
取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。
其中，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却之后即得。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
其中，所述填充剂为超细滑石粉。
其中，所述步骤（1）中混炼为温度为180℃。
其中，所述步骤（1）中双螺杆挤出机熔融温度为270℃， 牵伸倍数为6倍。
其中，所述步骤（1）中石墨烯的加入方法为首先将石墨烯配置成质量浓度为0.6mg/L的水溶液，然后再将混合液滴加至反应釜中，其中滴加速度控制在35min滴加完毕。
其中，所述步骤（2）中涂胶使用的胶料为石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂。
其中，所述步骤（2）中填充物为木塑颗粒、橡胶颗粒中的混合。
对比例：
按照申请号为201710314650.7的中国发明专利的方法制备人造草坪。
试验：
根据GB/T 20394-2006《体育用人造草国家标准》及ISO 6356-2000《纺织铺地物－静电习性评价法－行走试验》对本发明实施例1~3制备得到的人造草坪及对比例方法制备得到的人造草坪进行性能测试，具体结果如下表所示：
项目 渗水性L/min/m2 阻燃性mm 耐腐蚀性 草丝磨损量% 耐老化等级 抗静电性 降噪效果
实施例1 86 21 草丝无明显变化，背胶无老化现象 2 7 1.8 效果明显
实施例2 82 22 草丝无明显变化，背胶无老化现象 1 7 2.1 效果明显
实施例3 83 19 草丝无明显变化，背胶无老化现象 2 7 1.9 效果明显
对比例 62 46 草丝变硬，背胶老化 10 6 4.3 无明显效果
其中，耐酸碱性测试方法为将人造草坪置于30%硫酸溶液浸泡48h，20%碳酸钠溶液浸泡48h，观察变化。
由上表可知，本发明实施例1~3制备得到的人造草坪和对比例方法制备得到的人造草坪相比，渗水性、阻燃性能明显提高，耐腐蚀性能优异，且草丝磨损量显著降低，说明本发明制备得到的人造草坪具有较好的耐磨性能；本发明制备得到的人造草坪的耐老化性能和抗静电性能得到显著提高，且具有较好的降噪效果，将其应用于体育场，大大提高了人造草坪的使用性能。
综上所述，本发明所述的体育场用人造草坪的制备方法，工艺简单、安全无污染，制备得到的人造草坪应用于体育场，不仅具有较好的耐环境性能、热稳定性、阻燃性，还具有较好的耐磨性能、降噪性及抗静电性能，有效提高了人造草坪的使用耐久性，适合推广应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备人造草丝
首先，按照如下配比准备如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯36~40份、聚丙烯15~20份、聚苯硫醚3~6份、聚氨酯乳液15~22份、石墨烯0.4~1.5份、高粘凹凸棒石粘土13~18份、着色母粒1~3份、增塑剂12~16份、纳米氢氧化镁3~7份、填充剂5~10份；
其次，将配比量的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯硫醚加入混炼机中，混炼3~5min，然后再加入高粘凹凸棒石粘土、着色母粒、纳米氢氧化镁、填充剂，继续混炼3~5min，得到混合物a1；
再次，将混合物a1和增塑剂加入到双螺杆挤出机中，熔融，挤出，然后利用牵伸机进行牵伸，冷却，得到产物a2；
再次，称取配比量的聚氨酯乳液加入到反应釜中，升温至50~60℃，边搅拌边加入石墨烯，恒温反应2~2.5h，得到产物a3，备用；
最后，将产物a3均匀涂覆于产物a2表面，干燥，即得所述人造草丝；
（2）制备人造草坪
取底布，利用簇绒机将制备得到的人造草丝编织在底布上，然后在底布上涂胶，干燥、退捻处理，然后再填充适量填充物，即得所述人造草坪。
2.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中包括如下重量份的各组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯39份、聚丙烯16份、聚苯硫醚5份、聚氨酯乳液20份、石墨烯0.8份、高粘凹凸棒石粘土15份、着色母粒2份、增塑剂15份、纳米氢氧化镁6份、填充剂8份。
3.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述高粘凹凸棒石粘土为自然风化后的凹凸棒石粘土经提纯后，然后置于马弗炉中以20℃/min的升温速度程序升温至900℃，恒温焙烧4h，冷却之后即得。
4.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的任一种。
5.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述填充剂为果壳活性炭、超细滑石粉、粉煤灰中的一种或者多种的混合。
6.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中混炼为温度为170~180℃。
7.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中双螺杆挤出机熔融温度为260~270℃， 牵伸倍数为4~6倍。
8.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中石墨烯的加入方法为首先将石墨烯配置成质量浓度为0.4~0.6mg/L的水溶液，然后再将混合液滴加至反应釜中，其中滴加速度控制在30~35min滴加完毕。
9.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中涂胶使用的胶料为石墨烯改性乙烯醋酸乙烯胶粘剂。
10.根据权利要求1所述的体育场用人造草坪的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中填充物为木屑、微孔碳酸钙、木塑颗粒、橡胶颗粒中的一种或者多种的混合。
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