CN112457802A - Sebs预制型塑胶跑道焊接用焊条及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条及其制备方法和应用，该焊条由20~40份PE、10~40份热塑性弹性体（TPE）、5~35份聚乙烯辛烯共弹性体（POE）、5~15份EVA、2~8份相容剂、0.5~1份抗氧剂和5~25份改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙组成。本发明中焊条各组份间相容性良好，微交联结构保持良好本体强度，与SEBS基塑胶跑道粘接性能优异，可广泛用于预制型SEBS基塑胶跑道间连接与固定。

Description

SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及预制型塑胶跑道焊接领域，具体涉及一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条及其制备方法和应用。
背景技术
塑胶跑道被国际上认为是最佳的全天候室外运动场地坪材料，随着社会的进步，塑胶跑道作为运动技术进步的标准之一目前被学校、体育馆广泛运用于运动场合中。受“毒跑道”事件影响，目前，预制型塑胶跑道作为一类新型跑道逐渐进入人们的视野，其采用预制成型技术，打破以往现场摊铺型的施工工艺，具有以下优势：(1)不含橡胶颗粒，无脱粒产生；(2)预制成型，安装方便；(3)产品性能稳定，卷材厚度均一。
预制型塑胶跑道由于卷材定型后再去现场安装，如何实现不同卷材间连接是普遍存在的问题。在跑道铺设的拼接过程和后期使用破损后的修复破损或拼接不美观往往会带来年久失修和廉价的印象，而且也可能造成人员的损伤，而修补往往需要中大型的机械参与，同时需要专业人员的参与，费时费力。
现有的卷材拼接方式一般为胶水拼接和热熔焊接两种方式。胶水拼接即为在卷材的接口横截面切割打磨规整后，涂刷一层胶水，挤压一段时间使胶水自然固化后即可完成拼接，但该方式拼接过程较慢，需等胶水完全固化后才可使用，效率较低。热熔焊接即为在卷材接口处高温加热，使两侧卷材融化后接触，冷却后完成粘接过程，但该方式施工极为不便捷，且往往会造成接缝处连接不美观。CN 108547192A中提出了一种焊接连接型橡胶卷材及其制备方法，采用焊条连接橡胶卷材，但该申请中主要研究拼接工艺，直接采用与橡胶卷材同材质的焊条进行实验，并未对特定塑胶跑道适用的焊条组成进行特定设计。
发明内容
本发明的第一目的在于提供SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其主要成分按质量份计，包括：20～40份聚乙烯(PE)、10～40份热塑性弹性体(TPE)、5～35份聚乙烯辛烯共弹性体(POE)、5～15份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、2～8份相容剂、0.5～1份抗氧剂和5～25份改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
所述主要成分指决定焊条主要使用性能的成分，也可基于功能需求添加其他常规助剂，例如各类颜料、阻燃剂等。
本发明焊条材料采用特定用量配比的PE、TPE、POE、EVA、相容剂、抗氧剂和改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备得到，能够有效改善所得制品的熔融性能、加工性能、力学性能以及与跑道间的粘接性能、相容性能。
所述PE可为HDPE、UHMWPE或其组合物，可提高焊条的本体强度。
所述TPE可为SBS、SEBS、SIS、SEPS中的一种或几种组合物，可提供焊条与SEBS基塑胶跑道的粘接性。
所述EVA为乙酸乙烯酯(VA)质量含量为20％～40％，热熔粘接性好，可用于提高焊条的初粘性。
所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐。
所述抗氧剂包括2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、四(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种组合物。
所述改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙由改性聚丁二烯与纳米碳酸钙组成。其制备方法为：将改性聚丁二烯预先溶解于二氯甲烷与无水乙醇的混合溶剂中，另外将纳米碳酸钙分散于无水乙醇中，两个体系在烧瓶中充分混合，机械搅拌后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
优选的，将10～20份改性聚丁二烯预先溶解于100份二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，5～10份碳酸钙分散于50份无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
所述改性聚丁二烯的制备方法为：将端氨基聚丁二烯与硅烷偶联剂充分混合后机械搅拌，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
优选的，所述改性聚丁二烯由20份端氨基聚丁二烯与4～6份硅烷偶联剂反应制成。所述端氨基聚丁二烯分子量2000。将所述端氨基聚丁二烯与硅烷偶联剂混合后，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH570。
本发明的第二目的在于提供上述SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条的制备方法。
所述的一种用于SEBS基塑胶跑道焊接用焊条及其制备方法，其特征在于：按比例将聚乙烯、TPE、POE、EVA、相容剂、抗氧剂和改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙共混挤出，得到一种用于SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条；可选地，所述挤出采用双螺杆挤出机进行，所述挤出的温度为180-200℃。
本发明的第三目的在于提供上述SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条的应用。
本发明的焊条组分中包括TPE、EVA、PE、POE、相容剂，其中TPE与SEBS具有结构相似的相容性，可保证焊条与SEBS基塑胶跑道具有良好的粘接力；EVA常用于热熔胶领域，加入焊条体系中可提高焊条与跑道之间的粘接力；加入PE可保证焊条本身具有良好的本体强度；POE本身辛烯的柔软卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，利用POE的链段柔顺性及碳酸钙与焊条基体间良好的界面相容性，可保证焊条本身的柔顺性且碳酸钙不易析出。改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙，碳酸钙表面通过改性聚丁二烯修饰，聚丁二烯含丁二烯结构，一方面与SEBS结构中烯烃部分相似，增加碳酸钙与SEBS的相容性，另一方面聚丁二烯疏水性佳，可使碳酸钙粉末的表面性能由亲水变为亲油，防止了碳酸钙粒子团聚结块，提高了分散程度，从而改善了碳酸钙在SEBS偏油性基质中的分散性能。
本发明具有如下有益效果：
(1)焊条加工性能、便携性能优异，且与原跑道各性能样貌相似性极高。
(2)焊条制备工艺简单，操作方便，效益高，适于大规模工业化生产和定制生产。
(3)焊条具备良好的连接和修补能力，用于修补热塑弹性体跑道能够有效恢复原跑道的性能和样貌，保证跑道现场快速连接使用和延迟跑道的使用寿命。
附图说明
图1为焊条实物图。
图2为焊条与跑道拼接处实物图；a为正视图；b为底视图。
具体实施方式
实施例1
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入50g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取300gHDPE、250gSIS、300gPOE、100gEVA(VA含量33％)、50g聚乙烯接枝马来酸酐、7g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和150g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在195℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例2
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取300gHDPE、250gSIS、300gPOE、100gEVA(VA含量33％)、50g聚乙烯接枝马来酸酐、7g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和150g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在185℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例3
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入60g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取300gHDPE、250gSIS、300gPOE、100gEVA(VA含量33％)、50g聚乙烯接枝马来酸酐、7g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和150g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在195℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例4
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：100g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，50g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取300gHDPE、250gSIS、300gPOE、100gEVA(VA含量33％)、50g聚乙烯接枝马来酸酐、7g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和150g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在195℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例5
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：200g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，150g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取300gHDPE、250gSIS、300gPOE、100gEVA(VA含量33％)、50g聚乙烯接枝马来酸酐、7g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和150g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在195℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例6
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取400gHDPE、400gSEBS、350gPOE、150gEVA(VA含量22％)、80g聚乙烯接枝马来酸酐、10g 2,6-叔丁基-4-甲基苯酚和250g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在200℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例7
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取400gHDPE、100gSBS、300gPOE、150gEVA(VA含量28％)、60g聚丙烯接枝马来酸酐、7g亚磷酸三苯酯和200g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在180℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例8
(1)改性聚丁二烯制备：200g端氨基聚丁二烯(Mn＝2000)中加入40g硅烷偶联剂KH570，充分搅拌混合，60℃下机械搅拌2h，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
(2)改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙制备：150g改性聚丁二烯预先溶解于1000mL二氯甲烷与无水乙醇(2:1)混合溶剂中，75g碳酸钙分散于500mL无水乙醇中，然后两者在烧瓶中充分混合，60℃下机械搅拌2h，然后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(3)称取200g UHMWPE、200gSIS、50gPOE、50gEVA(VA含量40％)、20g聚丙烯接枝马来酸酐、5g亚磷酸三壬基苯酯和50g改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
(4)将上述原料加入双螺杆挤出机，在195℃共混挤出，得到材料，热塑弹性体跑道焊接用焊条。
实施例9
本实施例具体说明焊条的应用方式及其效果。
将实施例1～8所述焊条分别基于CN 108547192A中所示方式焊接跑道，并取和SEBS跑道相同材料制备焊条作为对照(对比例)。
效果如表1所示：
表1焊条拉伸性能及拼接性能对比表
Figure BDA0002801759220000061
实施例1中焊条本体拉伸强度1.55MPa，拉断伸长率185％，焊接后跑道间拼接处拉伸强度1.12MPa，拉断伸长率155％。对比例中焊条本体拉伸强度1.25MPa，拉断伸长率169％，焊接后跑道间拼接处拉伸强度0.70MPa，拉断伸长率90％。实施例1中性能明显优于对比例。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，其主要成分按质量份计，包括：20~40份聚乙烯PE、10~40份热塑性弹性体TPE、5~35份聚乙烯辛烯共弹性体POE、5~15份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA、2~8份相容剂、0.5~1份抗氧剂和5~25份改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述PE为HDPE、UHMWPE或其组合物。
3.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述TPE为苯乙烯类TPE。
4.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述EVA中乙酸乙烯酯VA含量为20%~40%。
5.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或聚丙烯接枝马来酸酐。
6.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-叔丁基-4-甲基苯酚、四(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基丙酸)季戊四醇酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸三壬基苯酯中的一种或几种组合物。
7.根据权利要求1所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，其特征在于，所述改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙由改性聚丁二烯与纳米碳酸钙组成，其制备方法为：将改性聚丁二烯预先溶解于二氯甲烷与无水乙醇的混合溶剂中，另外将纳米碳酸钙分散于无水乙醇中，两个体系在烧瓶中充分混合，机械搅拌后抽滤、干燥、研磨，得到改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙。
8.根据权利要求7所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条，所述改性聚丁二烯的制备方法为：将端氨基聚丁二烯与硅烷偶联剂充分混合后机械搅拌，发生迈克尔加成反应，得到改性聚丁二烯。
9.权利要求1~8任一项所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条的制备方法，其特征在于，按比例将PE、TPE、POE、EVA、相容剂、抗氧剂和改性聚丁二烯表面修饰碳酸钙共混挤出，得到所述焊条。
10.根据权利要求9所述的一种SEBS预制型塑胶跑道焊接用焊条的制备方法，其特征在于，所述挤出采用双螺杆挤出机进行，所述挤出的温度为180-200℃。
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