CN112778604A - 一种足球场装配式模板材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于装配式模板材料技术领域，更具体的涉及一种足球场装配式模板材料及其制备方法。种足球场装配式模板材料，制备原料包括：基材、弹性材料母粒。弹性材料母粒的制备原料按重量份计，包括：聚四氢呋喃醚二醇1～10份、异氰酸酯5～30份、稀释剂10‑20份、C1～C4多元醇1～5份、助剂1～8份、辛酸亚锡0.05～0.1份。经本申请发明的足球场装配式模板材料具有以下优点：材料环保，不产生异味和有害挥发气体；成本低，较传统足球场地降低30％以上，经济效益高；具有较好的抗拉、抗压、抗弯折性能，对运动员的冲击力较小，保护运动员的膝盖不受伤害。

Description

一种足球场装配式模板材料及其制备方法
技术领域
本发明属于装配式模板材料技术领域，更具体的涉及一种足球场装配式模板材料及其制备方法。
背景技术
随着国家对中小学青少年身体健康和体育发展的要求，足球逐渐成为学生们体育课中的必修课，但是足球这项运动对足球场的要求比较高，硬质场地、非环保场地等都会对运动员身体造成伤害。
发展中国足球事业，足球场的配置也成为比较重要的内容。传统的足球场采用人造草坪，传统意义上认为，人造草坪的发展源于天然草自身的局限性。然而，早期的人造草坪并不是为足球而设计的，因此在人工场地上进行高水平比赛的观念并没有完全被足球界接受。直到专门为足球设计的草坪出现，这种观念才有所转变，甚至最新一代的人造草坪被认为是迄今为止最适合于足球的草坪。为了进一步推动足球运动的发展，有许多研究者将足球场的改进作为研究的重点。比如通过对足球场材料的改进，以期达到减震、环保的目的。
但是，近几年，足球场依然面临其材料受拉伸、压力、弯折等外力作用，导致足球场的使用寿命降低或者使运动员的健康得不到保障。
发明内容
为了解决上述技术问题，制备一种具有较好机械性能、对运动员冲击性能小、环保的足球场材料，本申请的第一方面提供了一种足球场装配式模板材料，制备原料包括：基材、弹性材料母粒。
作为一种优选的技术方案，所述的基材选自EPP材料、POE材料、EVA材料、PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PS材料中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的弹性材料母粒的制备原料按重量份计，包括：聚四氢呋喃醚二醇1～10份、异氰酸酯5～30份、稀释剂10-20份、C1～C4多元醇1～5份、助剂1～8份、辛酸亚锡0.05～0.1份。
作为一种优选的技术方案，所述的聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-250、PTMEG-650、PTMEG-1000、PTMEG-1400、PTMEG-1800、PTMEG-2000、PTMEG-3000中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的聚四氢呋喃醚二醇的羟值为110～58mgKOH/g。
作为一种优选的技术方案，所述的助剂包括偶联剂、无机填料、pH调节剂中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述的无机填料选自纳米二氧化钛、云母粉、炭黑、纳米二氧化硅、滑石粉中的至少一种。
作为一种优选的技术方案，所述的云母粉的粒径为10～50μm。
作为一种优选的技术方案，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂和/或酞酸酯偶联剂。
本发明的第二方面提供了一种足球场装配式模板材料的制备方法，包括以下步骤：将制备得到的弹性材料母粒和基材通过共挤的方式制备得到的足球场装配式模板材料。
有益效果：经本申请发明的足球场装配式模板材料具有以下优点：
1.材料环保，不产生异味和有害挥发气体；
2.成本低，较传统足球场地降低30％以上，经济效益高；
3.具有较好的抗拉、抗压、抗弯折性能，对运动员的冲击力较小，保护运动员的膝盖不受伤害。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种足球场装配式模板材料，制备原料包括：基材、弹性材料母粒。
在一些优选的实施方式中，所述的足球场装配式模板材料，制备原料按重量百分比计，包括基材50～70wt％、弹性材料母粒30～50wt％。
在一些优选的实施方式中，所述的基材选自EPP材料、POE材料、EVA材料、PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PS材料中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的基材选自EPP材料。
EPP材料
EPP是发泡聚丙烯的缩写(Expanded polypropylene)，是一种新型泡沫塑料的简称。EPP是聚丙烯塑料发泡材料，是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。EPP还是一种环保材料，可回收再利用，可以自然降解，不会造成白色污染。
EPP材料，购于山东蝶动星宇新材料科技有限公司。
在一些优选的实施方式中，所述的弹性材料母粒的制备原料按重量份计，包括：聚四氢呋喃醚二醇1～10份、异氰酸酯5～30份、稀释剂10-20份、C1～C4多元醇1～5份、助剂1～8份、辛酸亚锡0.05～0.1份。
在一些优选的实施方式中，所述的聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-250、PTMEG-650、PTMEG-1000、PTMEG-1400、PTMEG-1800、PTMEG-2000、PTMEG-3000中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-1400。
在一些优选的实施方式中，所述的聚四氢呋喃醚二醇的羟值为110～58mgKOH/g。
在一些优选的实施方式中，所述的聚四氢呋喃醚二醇的羟值为77～83mgKOH/g。
四氢呋喃醚二醇，购于日本三菱公司。
在一些优选的实施方式中，所述的助剂包括偶联剂、无机填料、pH调节剂中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述的无机填料选自纳米二氧化钛、云母粉、炭黑、纳米二氧化硅、滑石粉中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述的云母粉的粒径为10～50μm。
在一些优选的实施方式中，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂和/或酞酸酯偶联剂。
在一些优选的实施方式中，所述的偶联剂选自异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。
在一些优选的实施方式中，所述的异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷重量比为4：1。
在本申请中，申请人经过大量创造性实验探究得到，经本申请制备的模板材料具有较好的抗冲击性能、抗压性能和拉伸性能，申请人推测可能的原因：本申请中选择的特定粒径的云母粉，云母粉在弹性材料的合成过程中可以与反应物之间形成规整的穿插结构，起到提高材料力学性能的结构；另外本申请中选自的异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷复配的方式，提高了云母粉在本体系中的分散性能，进而保证了本申请材料的抗拉、抗压、抗弯折性能，对运动员的冲击力较小，保护运动员的膝盖不受伤害；并且，本申请中的技术方案，材料环保，不产生异味和有害挥发气体，成本低，较传统足球场地降低30％以上，经济效益高。
在一些优选的实施方式中，所述的异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯。
在一些优选的实施方式中，弹性材料母粒的制备方法包括以下步骤：
1)在DMF中加入四氢呋喃醚二醇，搅拌混合，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯，在氮气氛围下，升温至50-70℃，反应30-90分钟然后加入C1～C4多元醇、辛酸亚锡，搅拌，反应1-2小时；
2)向步骤1)中偶联剂和云母粉，充分混合，用红外光谱检测反应终点，待检测不到NCO(NCO基团的吸收峰为2226cm-1)时，反应结束；
3)将反应后的产物加入造粒挤出机，得到弹性材料母粒。
所述的“C1～C4多元醇”指的是C原子数为1～4的多元醇，可以列举的为1，4-丁二醇，但不仅限于此。
本发明的第二方面提供了一种足球场装配式模板材料的制备方法，包括以下步骤：将制备得到的弹性材料母粒和基材通过共挤的方式制备得到的足球场装配式模板材料。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种足球场装配式模板材料，制备原料按重量百分比计包括：基材80wt％、弹性材料母粒20wt％。
弹性材料母粒的制备原料按重量份计，包括：聚四氢呋喃醚二醇6份、异佛尔酮二异氰酸酯11份、稀释剂15份、1，4-丁二醇2份、助剂3份、辛酸亚锡0.05份。
所述的基材为EPP材料，购于山东蝶动星宇新材料科技有限公司。
所述的聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-1400，羟值为77～83mgKOH/g，购于日本三菱公司。
所述的稀释剂选自二氯甲烷。
所述的助剂选自偶联剂0.6份，填料2.4份；
所述的偶联剂选自异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯(CAS：61417-49-0)和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷(CAS：2487-90-3)，其重量比为4：1。
所述的填料选自白云母，白云母的粒径为10～50μm，购于滁州万桥绢云母有限公司。
弹性材料母粒的制备方法包括以下步骤：
1)在DMF中加入四氢呋喃醚二醇，搅拌混合，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯，在氮气氛围下，升温至60℃，反应50分钟然后加入1，4-丁二醇、辛酸亚锡，搅拌，反应1小时；
2)向步骤1)中偶联剂和云母粉，充分混合，用红外光谱检测反应终点，待检测不到NCO(NCO基团的吸收峰为2226cm-1)时，反应结束；
3)将反应后的产物加入造粒挤出机，得到弹性材料母粒。
一种足球场装配式模板材料的制备方法，包括以下步骤：将制备得到的弹性材料母粒和EPP材料送至共混机，在900rpm的转速搅拌混合，然后送至造粒挤出机，在230℃条件下挤出造粒，得到足球场装配式模板材料。
实施例2
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是基材选自PE材料，购于新罗区海盛塑胶改性助剂厂。
实施例3
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是基材选自POM材料，购于东莞市台益塑胶有限公司。
实施例4
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是弹性材料的制备原料聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-3000，购于日本三菱公司。
实施例5
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是弹性材料的制备原料聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-250，购于日本三菱公司。
实施例6
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是偶联剂选自异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯(CAS：61417-49-0)。
实施例7
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是填料选自滑石粉，购于河北桓禾矿产品有限公司。
实施例8
一种足球场装配式模板材料，其具体实施方式同实施例1，与实施例1不同的是填料选自二氧化硅，购于北京安必奇生物科技有限公司。
性能测试：
1.缺口抗冲击性能测试：将实施例1-8制备的模板材料进行缺口抗冲击性能测试，测试方法参照GB/T 1943-2008，并将测试结果统计于下表。
2.断裂伸长率测试：将实施例1-8制备的模板材料进行断裂伸长率性能测试，测试方法参照GB/T 15585-1995，并将测试结果统计于下表。
3.抗压性能测试：将实施例1-8制备的模板材料进行抗压性能测试，测试方法参照GB/T5486-2008，并将测试结果统计于下表。
实验 抗冲击性能/KJ/m<sup>2</sup> 断裂伸长率/％ 抗压性能/MPa
实施例1 93.2 1130 53.8
实施例2 65.3 980 42.1
实施例3 72.5 1020 38.6
实施例4 56.4 1680 35.2
实施例5 61.2 650 29.8
实施例6 86.7 1042 46.3
实施例7 79.6 720 42.5
实施例8 81.4 690 45.6
通过以上性能测试可以看出，经本申请制备的模板材料不仅具有较好的抗冲击性能还具有较好的抗压性能和适宜的拉伸性能，扩大了模板材料的应用价值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种足球场装配式模板材料，其特征在于，制备原料包括：基材、弹性材料母粒。
2.根据权利要求1所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的基材选自EPP材料、POE材料、EVA材料、PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PS材料中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的弹性材料母粒的制备原料按重量份计，包括：聚四氢呋喃醚二醇1～10份、异氰酸酯5～30份、稀释剂10-20份、C1～C4多元醇1～5份、助剂1～8份、辛酸亚锡0.05～0.1份。
4.根据权利要求3所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的聚四氢呋喃醚二醇选自PTMEG-250、PTMEG-650、PTMEG-1000、PTMEG-1400、PTMEG-1800、PTMEG-2000、PTMEG-3000中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的聚四氢呋喃醚二醇的羟值为110～58mgKOH/g。
6.根据权利要求3所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的助剂包括偶联剂、无机填料、pH调节剂中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的无机填料选自纳米二氧化钛、云母粉、炭黑、纳米二氧化硅、滑石粉中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的云母粉的粒径为10～50μm。
9.根据权利要求6所述的足球场装配式模板材料，其特征在于，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂和/或酞酸酯偶联剂。
10.一种根据权利要求1所述的足球场装配式模板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将制备得到的弹性材料母粒和基材通过共挤方式制备得到的足球场装配式模板材料。
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