CN110054899A - 人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒及其制备方法，其原料包括SEBS 12‑24份、塑料13‑24份、碳酸钙75‑106份、矿物油16‑24份、抗静电剂1.5‑4.5份、助剂1‑2.5份和硬脂酸0.5‑1.5份，碳酸钙经硬脂酸改性后获得活性碳酸钙，之后预混SEBS、矿物油、塑料获得预混料，最后将预混料、活性碳酸钙、助剂和抗静电剂共混造粒，制得所述弹性体颗粒。本发明的方法制得的颗粒在保证机械性能的基础上，基于简洁、环保、低廉的方法实现颗粒抗静电，有效消除铺设和运动过程中产生的静电，消除静电危害。

Description

人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性材料技术领域，具体涉及一种人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒及其制备方法。
背景技术
随着经济发展的不断加快，人们的生活水平也在不断提高，对于运动的要求也在不断提高。传统的人造草坪场地也在越来越严苛的大众目光下暴露出了很多问题，其中，静电成为一个令人造草坪相关材料的生产商及用户头疼的问题。
根据材料表面电阻值的大小，可以将之分为三大类：
1）制品表面电阻大于1010为绝缘级别；
2）制品表面电阻大于等于105且小于等于109为防静电级别；
3）制品表面电阻小于105为导电级别。
人造草坪填充颗粒是填充在草丝间，具有确保草丝直立及赋予草坪一定弹性的作用，使人造草坪用有天然草坪使用感。但静电会使草丝与草丝之间、草丝与颗粒之间、颗粒与鞋或裤子之间相互吸附在一起，不仅会造成草丝倒伏，而且会使颗粒粘附在运动员的鞋、裤子之上带离运动场地造成损失。虽然很多草丝制造商就已经研发出抗静电草丝材料，但是仅靠草丝抗静电远远不够的，需要整个草坪系统都具有抗静电性，才能有效消除铺设和运动过程中产生的静电，从而减轻静电带来的危害。
中国专利CN102898770B公开了一种人造草坪用热塑性橡胶填充颗粒的制备方法，虽然其公开的配方中有添加抗静电剂，但对于其制品的抗静电性能并无具体描述，本发明与其相比，不仅能够保证颗粒的机械性能符合使用要求，而且保证制品的表面电阻小于109Ω，达到抗静电效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种人造草坪用热塑性弹性体颗粒及其制备方法，与现有的技术相比，其不仅机械性能满足运动场地的使用要求，且导电性能良好，能有效消除运动时摩擦产生的静电荷，消除静电对场地及运动员的不良影响。
为实现以上目的，本发明采用以下方案：
一种人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其原料包含以下质量含量的各组分：
SEBS 12-24份
塑料 13-24份
碳酸钙 75-106份
矿物油 16-24份
抗静电剂 1.5-4.5份
助剂 1-2.5份
硬脂酸 0.5-1.5份
SEBS 12-24份
进一步的，所述的SEBS为星型结构，其分子量大于30万。
进一步的，所述的塑料为LDPE或PP，优选为LDPE。
进一步的，所述的碳酸钙为颗粒大小在500~5000目的超细碳酸钙，更进一步优选为颗粒大小在1500~5000目的超细碳酸钙。
进一步的，所述的矿物油为环烷基或石蜡基矿物油，优选为环烷油。
进一步的，所述的抗静电剂为十八胺聚氧乙烯醚、十二胺聚氧乙烯醚、单硬脂酸甘油酯或聚乙二醇中的一种或几种。
进一步的，所述的助剂包括抗氧剂、光稳定剂、颜料。抗氧剂优选为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或几种，光稳定剂优选为UV-944；其中抗氧剂和光稳定剂的质量比为2.5-3:0.5-1.5。
本发明还提供了上述颗粒的制备方法，包括如下步骤：
（1）将原料碳酸钙加入高混机，搅拌加热后加入硬脂酸，1500-2500rpm转速下共混1-10min，获得活性碳酸钙；
（2）将SEBS、矿物油、塑料依次加入预混机，以1500-2000rpm的转速共混2-10min后，获得预混料；
（3）将预混料与活性碳酸钙加入高混机，加入助剂、抗静电剂，以1500-2500rpm的转速共混1-5min混合均匀后通过螺杆挤出机熔融共混后挤出，通过模头成型，在水下切粒后脱水包装。
进一步的，所述步骤（3）中，颗粒制备的塑化温度为180-240℃。
本发明所述的热塑性弹性体颗粒主要用于人造草坪的填充。与现有的热塑性弹性体颗粒生产技术相比，本发明：
（1）采用分子量大于30万的SEBS，高分子量的SEBS分子量更长，容易形成更多的物理缠结点，因此材料的拉伸强度更佳。采用星型SEBS，其结构相比于线型的SEBS，分子间存在更多、更强的缠结点，因此比线型结构SEBS，具有更佳的耐磨性、回弹性和应力松弛性，但拉伸强度弱于线型SEBS。两者的协同作用可以使该热塑性弹性体同时拥有良好的拉伸、压缩、回弹和应力松弛性能，确保了所制备的热塑性弹性体颗粒的机械性能。
（2）采用LDPE塑料、活化的超细碳酸钙结合抗静电剂，进一步增强抗静电剂的作用。LDPE分子链上有很多支链，因此其分子链难以规整堆砌，形成晶体，结晶度较低。这种分子结构更易于抗静电物质从材料内部迁移至表面，达到长效抗静电效果。目数越大的碳酸钙颗粒粒度越小，且经过硬脂酸处理后不易团聚，与SEBS相容性更好，能够更均匀地分布在材料内部，不仅起到增容的作用，而且对材料的机械性能有一定的提升。同时粒度越小的活性碳酸钙颗粒能有效降低材料中塑料的结晶度，增强其抗静电效果。
（3）本发明的抗静电剂是具有亲水基的物质，能够有效吸收空气中的水分，在制品表面形成一层很薄的水膜，从而达到消除静电的效果。另外，基于塑料和活性碳酸钙的促进作用，可减少抗静电剂的添加量，从而减少对制品原机械性能的影响，基本可以忽略不计。
（4）本发明的方法制备的颗粒在保证机械性能的基础上，基于简洁、环保、低廉的方法实现颗粒抗静电，有效消除铺设和运动过程中产生的静电，消除静电危害。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1-10采用的CaCO3为颗粒大小在1500-5000目的超细碳酸钙；SEBS为星型结构，分子量大于30万。
实施例1
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。
将CaCO3加入高混机，搅拌加热至70℃左右加入硬脂酸，以1500-2500rpm的转速共混1-10min，获得活性碳酸钙。
将SEBS、矿物油、LDPE依次加入预混机，以1500-2000rpm的转速共混2-10min后，获得预混料。
将预混料与活性碳酸钙加入高混机，加入助剂、抗静电剂，以1500-2500rpm的转速共混1-5min混合均匀后通过螺杆挤出机熔融共混后挤出，通过模头成型，在水下切粒后脱水包装。塑化温度为180-240℃。
实施例2
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
十八胺聚氧乙烯醚 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例3
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
十二胺聚氧乙烯醚 3kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例4
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
聚乙二醇 4.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例5
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 3kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例6
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 4.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例7
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 24kg
LDPE 19kg
CaCO<sub>3</sub> 86kg
环烷油 19kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1.8kg
硬脂酸 1kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.8kg，光稳定剂UV-944共1.0kg。制备方法与实施例1相同。
实施例8
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 22kg
LDPE 24kg
CaCO<sub>3</sub> 75kg
环烷油 24kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 2.5kg
硬脂酸 0.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共1kg，光稳定剂UV-944共1.5kg。制备方法与实施例1相同。
实施例9
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
石蜡油 16kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
实施例10
SEBS 12kg
PP 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
对照组1
静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中，本对照组采用的CaCO3目数、SEBS分子量与分子结构与实施例1-10一致。助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
对照组2
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中，SEBS为线型结构，分子量为22-25万，CaCO3为颗粒大小在1500-5000目的超细碳酸钙。助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
对照组3
抗静电热塑性弹性体颗粒的制备：
SEBS 12kg
LDPE 13kg
CaCO<sub>3</sub> 106kg
环烷油 16kg
单硬脂酸甘油酯 1.5kg
助剂 1kg
硬脂酸 1.5kg
其中CaCO3为颗粒大小在400-500目的重质碳酸钙；SEBS为星型结构，分子量大于30万。助剂包含抗氧剂1010和抗氧剂168以1：1混配共0.4kg，光稳定剂UV-944共0.6kg。制备方法与实施例1相同。
表1颗粒性能对比表
编号 硬度（邵A） 拉升强度（MPa） 垂直变形（mm） 表面电阻（Ω）
实施例1 74 3.6 6.8 10<sup>8</sup>
实施例2 74 3.6 6.8 10<sup>8</sup>
实施例3 74 3.6 6.8 10<sup>7</sup>
实施例4 74 3.6 6.8 10<sup>8</sup>
实施例5 74 3.6 6.8 10<sup>7</sup>
实施例6 73 3.6 6.8 10<sup>7</sup>
实施例7 72 3.7 6.9 10<sup>8</sup>
实施例8 70 3.9 7.0 10<sup>8</sup>
实施例9 73 3.6 6.8 10<sup>8</sup>
实施例10 77 4.1 6.7 10<sup>9</sup>
对照组1 74 3.6 6.8 大于10<sup>12</sup>
对照组2 73 3.5 6.8 10<sup>8</sup>
对照组3 75 3.4 6.9 10<sup>9</sup>
其中，实施例1、实施例7、实施例8三者相比，实施例8与实施例7的抗静电性能相近且均优于实施例1。
可以看出，采用本发明制备的热塑性弹性体颗粒，在其机械强度达到使用要求的前提下，表面电阻均能达到抗静电级别，具有良好的抗静电效果。

Claims (10)

1.一种人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，其原料包含以下质量含量的各组分：
。
2.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的SEBS为星型结构，分子量大于30万。
3.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的塑料为LDPE或PP，优选为LDPE。
4.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的碳酸钙为颗粒大小在500~5000目的超细碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的矿物油为环烷基或石蜡基矿物油，优选为环烷油。
6.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的抗静电剂为十八胺聚氧乙烯醚、十二胺聚氧乙烯醚、单硬脂酸甘油酯或聚乙二醇中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的助剂包括抗氧剂、光稳定剂、颜料。
8.根据权利要求7所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或几种，所述光稳定剂为UV-944；其中抗氧剂和光稳定剂的质量比为2.5-3:0.5-1.5。
9.权利要求1-8任一项所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将原料碳酸钙加入高混机，搅拌加热后加入硬脂酸，1500-2500rpm转速下共混1-10min，获得活性碳酸钙；
（2）将SEBS、矿物油、塑料依次加入预混机，以1500-2000rpm的转速共混2-10min后，获得预混料；
（3）将预混料与活性碳酸钙加入高混机，加入助剂、抗静电剂，以1500-2500rpm的转速共混1-5min混合均匀后通过螺杆挤出机熔融共混后挤出，通过模头成型，在水下切粒后脱水包装。
10.根据权利要求9所述的人造草坪用抗静电热塑性弹性体颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，颗粒制备的塑化温度为180-240℃。
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