CN109651827A - 全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道及其制备方法，所述由以下重量份的组份制成：热塑性弹性体15‑35份，油性填充剂10‑50份，增容树脂5‑15份，无机粉末填充物20‑80份，功能性助剂2‑15份，将所述组分混和均匀后通过双螺杆挤出机熔融混炼，混炼均匀的熔融态物料从扁平模口处挤出，在热塑性状态下进入定型双辊冷却挤压定型，获得表面粗糙的防滑花纹和底部镂空，冷却定型后的预制塑胶跑道。本发明的预制塑胶跑道使用的高分子材料均为热塑性材料，具备无气味、弹性好、耐用度高、综合成本低、环保无毒、且全可回收利用等优点。

Description

全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道及其制备方法
技术领域
本发明属于塑胶跑道领域，具体涉及全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道及其制备方法。
背景技术
在我国，每年有着近3000万平米的塑胶跑道需求量，随着人们对生活品质要求的上升，价格较高、品质较好的预制跑道越来越受到市场的青睐。
CN104831600A发布了一种非渗水型自结纹塑胶跑道，主体部分基础层是由混合型聚氨酯胶、催化剂和黑颗粒混合，固化消泡而成的，在基础层之上是自结纹清浆层与自结纹花浆层，这两层的主要成份是聚氨酯胶浆。该种跑道纹路均匀，耐磨性好，不存在脱粒情况，使用寿命长，但其聚氨酯用量大，成本较高。
CN101698988A发布了一种塑胶跑道及其制备方法，该种跑道由天然橡胶、丁苯橡胶、白炭黑等经密炼、开炼、挤出、硫化而制得。该种跑道弹性好，但其橡胶用量大、成本售价均高。
CN104523109A发布了一种弹性安全地垫及其制备方法，分为面层和底层，均采用橡胶为主要原料，面层材料坚韧，耐磨、耐候，适于长时间的户外使用，底层采用高度闭孔发泡配方，面层和底层的材料分别制备，最后复合成型后，再经过硫化化学反应而成。该种跑道缓震保护性能好，但其加工复杂，生产效率低，能耗大。
CN107698923A发布了一种可回收利用的塑胶跑道，制备过程取消硫化过程，因此环保无污染；同时分子间作用力比硫化后共价键作用力弱，因此塑胶跑道可回收利用。该跑道制作简单，但是TPU用量大，TPU在市面上价格昂贵，跑道成本及售价均高，此外，滑石粉是片状的，选用滑石粉做填充料对跑道的冲击韧性有负面影响。
总的来说，市场上的预制跑道或是以较昂贵的聚氨酯胶水粘结各种颗粒，多是EPDM颗粒，制成卷材，这种跑道整体成本较高，或是以各式橡胶硫化加工而成，其加工复杂，生产效率低，生产能耗大。且这两种跑道均使用热固性材料，到达使用寿命后难以回收。本发明的目的在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种全热塑性环保型预制塑胶跑道及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，所述的跑道由以下重量份的组份制成：
热塑性弹性体10-35份
油性填充剂10-50份
增容树脂5-15份
无机粉末填料20-80份
功能性助剂2-15份
其中，所述热塑性弹性体的材质为SEBS、SEPS、SBS、TPV、TPE、EVA中的一种或多种混合。
优选的，所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道由以下重量份的组份制成：
热塑性弹性体15-30份
油性填充剂25-50份
增容树脂5-13份
无机粉末填料30-60份
功能性助剂2-10份
优选的，所述的热塑性弹性体材料选用SEBS、SEPS、SBS中的一种或多种。
所述的油性填充剂为环烷油、DOP、环氧大豆油、环氧酯中的一种或多种，优选环烷油。
所述的增容树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯醚中的一种或多种，优选聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或多种。
所述的无机粉末填料为碳酸钙、粘土、云母粉中的一种或多种，优选目数为400-2500目的碳酸钙。
所述的功能性助剂为抗氧剂、抗紫外线剂、界面改性剂中的一种或多种，其中抗氧剂优选抗氧剂1010、168中的一种或多种，抗紫外线剂优选531、944中的一种或多种，界面改性剂优选硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、软脂酸、铝酸酯、硼酸酯、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或多种。
所述的组分还可包括着色剂0.1-5份。
本发明的另一目的在于提供上述跑道的制备方法，包括以下步骤：
（1）将热塑性弹性体、油性填充剂、增容树脂、无机粉末填料、功能性助剂在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为1-10分钟；
（2）将上述混合均匀的物料通过双螺杆挤出机或单螺杆挤出机挤出成卷材，挤出温度控制在100-200℃；
（3）将上述卷材由模头处直接导入双辊中挤压，其中一辊将跑道表面挤压出粗糙的凸起状花纹，另一辊将跑道底部挤压出镂空状，制成所述跑道。
本发明的跑道采用的高分子材料均是热塑性材料，相容性、均一性好，利用材料自身热塑性的特点，无需聚氨酯胶水，通过热压即能制得条带状跑道，从源头上杜绝“毒跑道”的毒害，大大降低整体成本；同时热塑性材料加工简便，混料，挤出后即可使用，利于后续加工；在达到使用寿命后，可回收破碎造粒，再次利用。
具体实施方式
实施例1
称取原料SEBS10份，环烷油12份，聚乙烯5份，硬脂酸0.6份，400目的碳酸钙35份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例2
称取原料SEPS15份，EVA2份，DOP25份，聚丙烯13份，硅烷偶联剂3份，粘土20份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例3
称取原料TPV30份，环氧大豆油50份，聚苯乙烯10份，马来酸酐改性聚乙烯2份，云母粉80份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例4
称取原料SEBS10份、SEPS10份、SBS15份，环烷油40份，聚乙烯10份，2500目的碳酸钙60份，马来酸酐接枝POE 3份，抗氧剂1010 1份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例5
称取原料TPE15份、环烷油10份、环氧大豆油5份、聚氯乙烯3份、聚苯醚2份、钛酸酯偶联剂2份、硬脂酸2份、硼酸酯2份、抗氧剂168 2份、抗紫外线剂944 2份、粘土10份、云母粉30份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例6
称取原料SEBS10份、SBS10份、环烷油10份、聚丙烯2份、聚乙烯3份、软脂酸2份、碳酸钙20份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例7
称取原料SEPS30份、环烷油50份、聚苯醚15份、马来酸酐改性聚乙烯5份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、抗紫外线剂531 4份、抗氧剂1010 4份、1500目碳酸钙60份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例8
称取原料SEBS35份，环烷油45份，聚丙烯13份，1500目碳酸钙35份，抗氧剂1010取1份，抗氧剂168取1份，抗紫外线剂944取1份，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟。
将混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出厚度为13.5mm，挤出成型的温度为160-200℃，模头的温度为160℃。
将上述卷材导入双辊中挤压，双辊温度为30℃，并不断通水冷却，使卷材底部形成镂空状，卷材表面形成粗糙花纹，制成所述塑胶跑道。
实施例9
本实施例对各实施例制备的跑道样品进行力学性能检测，结果如表1所示：
检测依据为田径场地设施标准手册
表1 跑道力学性能
限量值 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度/MPa 0.5 6.5 6.8 5.5 7.0
拉断伸长率/% 40 246.9 240.3 190.5 239.4
冲击吸收/% 35-50 45.2 40.2 35.4 43.3
垂直变形/mm 0.6-2.5 2.22 1.98 1.58 2.15
抗滑值BPN(20℃) 47 51 53 55 54
限量值 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
拉伸强度/MPa 0.5 6.8 7.8 6.9 6.7
拉断伸长率/% 40 252.7 278.2 254.5 245.2
冲击吸收/% 35-50 45 48 46.2 42.3
垂直变形/mm 0.6-2.5 2.58 2.78 2.48 2.19
抗滑值BPN(20℃) 47 53 48 54 54
经过对比发现，选用SEBS和SEPS制备出来的实施例样品拥有相比其他实施例更好的机械性能，SEBS不含不饱和和双键，具有较好的紫外线稳定性、抗氧性和热稳定性、耐水解性，适用于制备塑胶跑道材料。此外，氢化的聚异戊二烯产品(SEPS产品)不像氢化的聚丁二烯(SEBS产品)那样，它有较短的甲基单元系列，因此不会结晶。EP橡胶段中没有结晶，所以SEPS比部分结晶的SEBS更柔软，SEPS的弹性和滞后行为都比相对应的SEBS更好；当用油作为橡胶段的增塑剂时，以SEPS为基础胶的热塑性弹性体的柔韧性得到进一步加强。氢化聚异戊二烯聚合物固有的特性使以SEPS为基础的苯乙烯热塑性弹性体具有超强的柔韧性和高弹性，相比于SEBS有更佳的机械性能和稳定性。另外，选用粒径越小的碳酸钙，在熔融共混的过程中，热塑性弹性体和增容树脂在微观上体现出更好的包覆效果，在产品上则表现为更为优异的机械性能。

Claims (10)

1.一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述的跑道由以下重量份的组份制成：
热塑性弹性体10-35份
油性填充剂10-50份
增容树脂5-15份
无机粉末填料20-80份
功能性助剂2-15份
其中，所述热塑性弹性体的材料为SEBS、SEPS、SBS、TPV、TPE、EVA中的一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于所述的跑道由以下重量分的组分制成：
热塑性弹性体15-30份
油性填充剂25-50份
增容树脂5-13份
无机粉末填料30-60份
功能性助剂2-10份。
3.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述热塑性弹性体的材质为SEBS、SEPS、SBS中的一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述的油性填充剂为环烷油、DOP、环氧大豆油、环氧酯中的一种或多种；优选环烷油。
5.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述的增容树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯醚中的一种或多种；优选聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述的无机粉末填料为碳酸钙、粘土、云母粉中的一种或多种；优选目数为400-2500目的碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述的功能性助剂包括抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010、168中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述功能性助剂包括抗紫外线剂；所述抗紫外线剂为531、944中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道，其特征在于，所述功能性助剂包括界面改性剂；所述界面改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硬脂酸、软脂酸、铝酸酯、硼酸酯、马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝POE中的一种或多种。
10.权利要求1～9任一项所述的一种全可回收环保型热塑性预制塑胶跑道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将热塑性弹性体、油性填充剂、增容树脂、无机粉末填料、功能性助剂在高速混合搅拌机中混合均匀，混合温度为10-80℃，混合时间为3-10分钟；
（2）将上述混合均匀的物料在双螺杆挤出机上熔融共混，挤出成卷材，挤出温度控制在160-200℃；
（3）将上述卷材由模头处直接导入双辊中挤压，其中一辊将跑道表面挤压出粗糙的凸起状花纹，另一辊将跑道底部挤压出镂空状，制成所述跑道。
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