CN114369279A - 一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法 - Google Patents

一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法。该方法是将面层材料和底层材料经层压贴合后，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，然后在温度为60‑200℃的鼓风烘道中处理10‑60min，最后裁切得到环保型硅橡胶预制型跑道卷材。本发明采用具有优异性能的硅橡胶为基体，通过配方设计以及制备工艺相结合，制备出具有优异性能的以硅橡胶为面层的预制型跑道。采用该技术制备的预制型跑道具有优异无气味、耐老化、缓冲性能等特点。

Description

一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法
技术领域：
本发明属于硅橡胶跑道制备技术领域，具体涉及一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法。
背景技术：
跑道是体育场或居民健身运动场所不可或缺的配套设施，按照制备方式不同主要分为浇筑型塑胶跑道和预制型橡胶跑道。早在1961年，美国率先制备出世界上第一块浇筑型塑胶跑道，由于该跑道具有很好的弹性、耐磨性、舒适性等特点，在随后的几十年里广泛应用于国际体育赛事中。塑胶跑道是利用聚氨酯预聚体、扩链剂、橡胶颗粒、无机填料、颜料等浇筑而成。但是浇筑型塑胶跑道在施工及后期使用过程中，未充分反应的二异氰酸酯及粘合剂中的有机溶剂等有毒小分子会不断释放到环境中，严重影响人们的身体健康。预制型跑道主要是由橡胶基体、填料、加工助剂等充分混合，经过硫化成型制得。预制型跑道除了具备塑胶跑道所具备的高弹、耐磨、舒适性的特点之外，还具有施工简单等特点，近年来成为高端体育场的主流产品。目前市场上的预制型跑道面层主要采用天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等。然而这些橡胶在制备过程中，一般会加入各种有机防老剂、有机促进剂、有机增塑剂、有机软化剂及硫磺等，在高温交联成型的过程中，这些有机助剂会发生复杂的化学反应，并产生有机气体。因此传统的橡胶预制型跑道不可避免的存在着长期释放气味的问题，不利于人们的身体健康。
发明内容：
本发明主要针对传统天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶预制型跑道长期使用时气味大、易老化等不足，提供一种环保型硅橡胶预制型跑道组成及其制备方法，
所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法为：将面层材料和底层材料经层压贴合后，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，然后在温度为60-200℃的鼓风烘道中处理10-60min，最后裁切得到环保型硅橡胶预制型跑道卷材。
所述的面层材料包括以下原料组分：
Figure BDA0003453655890000021
所述的面层材料的制备方法为：
(1)将硅橡胶加入到温度为60-100℃的密炼机中混炼2min，随后加入增强剂、填充剂、羟基硅油、内脱模剂混炼5-10min，提高密炼机温度到150-180℃，在此温度下再混炼处理5-60min，排料冷却备用；
(2)将步骤(1)制得的胶料在双辊开炼机上加入着色剂和交联剂，充分混炼得到混炼胶，冷却备用；
(3)在温度为30-50℃的三辊压延机上压延得到面层材料。
所述的底层材料包括以下原料组分：
Figure BDA0003453655890000022
所述的底层材料的制备方法为：
(1)首先将碳基橡胶加入到温度为60-100℃的密炼机中混炼2min，随后加入增强剂、填充剂、羟基硅油混炼5-10min，温度达到100-130℃时排胶，冷却备用；
(2)将步骤(1)中得到的胶料在双辊开炼机上加入发泡剂、着色剂、交联剂和助交联剂，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用；
(3)在温度为50-100℃的三辊压延机上压延得到底层材料。
所述碳基橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
所述发泡剂为4,4'-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、碳酸氢钠、聚合物发泡微球中的一种或几种；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、N,N-间苯撑双马来酰亚胺中的一种或几种。
所述增强剂为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、炭黑、短纤维、碳纳米管、水滑石、石墨烯中的一种或几种。
所述填充剂为碳酸钙、粘土、硅藻土中的一种或几种。
所述交联剂为过氧化二异丙苯、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环已烷中的一种或几种。
所述内脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙二醇、氟树脂粉末中的一种或几种。
采用本发明方法制备的预制型跑道具有优异缓冲性能、抗湿滑性能、耐磨、耐老化、耐候性强、长寿命、无气味等特点。
附图说明：
图1为本发明制备的环保型硅橡胶预制型跑道样品的照片。
具体实施方式：
实施例1
1、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000031
制备过程：
(1)将硅橡胶加入到温度为60℃的密炼机中混炼2min，随后加入沉淀法白炭黑、碳酸钙、羟基硅油、硬脂酸锌混炼10min，提高密炼机温度到180℃在此温度下混炼处理5min，排料冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入氧化铁红和双25，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为30℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
2、制备底层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000041
制备过程：
(1)首先将乙丙橡胶加入到温度为60℃的密炼机中混炼2min，随后加入沉淀法白炭黑、硅藻土、羟基硅油混炼10min，温度达到110℃时排胶，冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入聚合物微球物理发泡剂、氧化铁红、 DCP和TAC，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为60℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
将以上得到的面层和底层经贴合设备进行层压贴合，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，将硫化后产品在温度为150℃鼓风烘道中处理60min，最终经过裁切得到硅橡胶预制型跑道卷材。
实施例2
1、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000051
制备过程：
(1)将硅橡胶加入到温度为100℃的密炼机中混炼2min，随后加入沉淀法白炭黑、粘土、羟基硅油、聚乙二醇混炼5min，提高密炼机温度到150℃在此温度下混炼处理60min，排料冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入钴蓝和TMCH，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为50℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
2、制备底层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000052
制备过程：
(1)首先将天然橡胶加入到温度为100℃的密炼机中混炼2min，随后加入沉淀法白炭黑、碳酸钙、羟基硅油混炼5min，温度达到130℃时排胶，冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入偶氮二甲酰胺、钴蓝、双25和TAC 充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为50℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
将以上得到的面层和底层经贴合设备进行层压贴合，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，将硫化后产品在温度为60℃鼓风烘道中处理60min，最终经过裁切得到预制型硅橡胶跑道卷材。
实施例3
1、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000061
制备过程：
(1)将硅橡胶加入到温度为80℃的密炼机中混炼2min，随后加入碳纳米管、硅藻土、羟基硅油、硬脂酸锌混炼8min，提高密炼机温度到160℃在此温度下混炼处理30min，排料冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入氧化铁红和无味DCP，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)采用在温度为40℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
2、制备底层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000062
Figure BDA0003453655890000071
制备过程：
(1)首先将丁苯橡胶加入到温度为80℃的密炼机中混炼2min，随后加入石墨烯、粘土、羟基硅油混炼8min，温度达到120℃时排胶，冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入偶氮二甲酰胺、氧化铁红、TMCH和 TAC充分混炼得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为60℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
将以上得到的面层和底层经贴合设备进行层压贴合，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，将硫化后产品在温度为200℃鼓风烘道中处理10min，最终经过裁切得到预制型硅橡胶跑道卷材。
实施例4
1、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000072
制备过程：
(1)将硅橡胶加入到温度为90℃的密炼机中混炼2min，随后加入沉淀法白炭黑、碳酸钙、羟基硅油、氟树脂粉末混炼6min，提高密炼机温度到150℃在此温度下混炼处理50min，排料冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入氧化铁红和双25，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)采用在温度为30℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
2、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000081
制备过程：
(1)首先将丁腈橡胶加入到温度为90℃的密炼机中混炼2min，随后加入水滑石、硅藻土、羟基硅油混炼6min，温度达到125℃时排胶，冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入二苯磺酰肼醚发泡剂、氧化铁红、无味DCP和TAC，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)采用在温度为70℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
将以上得到的面层和底层经贴合设备进行层压贴合，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，将硫化后产品在温度为190℃鼓风烘道中处理20min，最终经过裁切得到预制型硅橡胶跑道卷材。
实施例5
1、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000082
Figure BDA0003453655890000091
制备过程：
(1)将硅橡胶加入到温度为70℃的密炼机中混炼2min，随后加入石墨烯、粘土、羟基硅油、硬脂酸锌混炼9min，提高密炼机温度到160℃在此温度下混炼处理40min，排料冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入钴蓝和DCP，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)采用在温度为40℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
2、制备面层材料，原料组成如下：
Figure BDA0003453655890000092
制备过程：
(1)首先将聚氨酯橡胶加入到温度为80℃的密炼机中混炼2min，随后加入碳纳米管、碳酸钙、羟基硅油混炼10min，温度达到130℃时排胶，冷却备用。
(2)将(1)中的胶料在双辊开炼机上加入聚合物微球发泡剂、钴蓝、无味DCP 和TAC，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用。
(3)在温度为80℃的三辊压延机上压延制备片材料，片材停放备用。
将以上得到的面层和底层经贴合设备进行层压贴合，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，将硫化后产品在温度为150℃鼓风烘道中处理60min，最终经过裁切得到硅橡胶预制型跑道卷材。
本发明实施例中制备的硅橡胶预制型跑道(厚度13mm)主要性能与国标GB36246-2018预制型跑道(厚度为13mm)指标要求对比结果如下表所示：
Figure BDA0003453655890000101
以上已对本发明的性能以及工艺较佳实施例进行了详细说明，但本发明并不局限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背发明精神的前提下还可以做出种种等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体操作为：将面层材料和底层材料经层压贴合后，采用鼓式硫化机进行连续硫化成型，然后在温度为60-200℃的鼓风烘道中处理10-60min，最后裁切得到环保型硅橡胶预制型跑道卷材。
2.根据权利要求1所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述的面层材料包括以下原料组分：
Figure FDA0003453655880000011
3.根据权利要求2所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述的面层材料的制备方法为：
(1)将硅橡胶加入到温度为60-100℃的密炼机中混炼2min，随后加入增强剂、填充剂、羟基硅油、内脱模剂混炼5-10min，提高密炼机温度到150-180℃，在此温度下再混炼处理5-60min，排料冷却备用；
(2)将步骤(1)制得的胶料在双辊开炼机上加入着色剂和交联剂，充分混炼得到混炼胶，冷却备用；
(3)在温度为30-50℃的三辊压延机上压延得到面层材料。
4.根据权利要求1所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述的底层材料包括以下原料组分：
Figure FDA0003453655880000012
Figure FDA0003453655880000021
5.根据权利要求4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述的底层材料的制备方法为：
(1)首先将碳基橡胶加入到温度为60-100℃的密炼机中混炼2min，随后加入增强剂、填充剂、羟基硅油混炼5-10min，温度达到100-130℃时排胶，冷却备用；
(2)将步骤(1)中得到的胶料在双辊开炼机上加入发泡剂、着色剂、交联剂和助交联剂，充分混炼，最后得到混炼胶，冷却备用；
(3)在温度为50-100℃的三辊压延机上压延得到底层材料。
6.根据权利要求4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述碳基橡胶为天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
7.根据权利要求4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述发泡剂为4,4'-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、二苯磺酰肼醚、碳酸氢钠、聚合物发泡微球中的一种或几种；所述助交联剂为三烯丙基异三聚氰酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、N,N-间苯撑双马来酰亚胺中的一种或几种。
8.根据权利要求2或4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述增强剂为气相法白炭黑、沉淀法白炭黑、炭黑、短纤维、碳纳米管、水滑石、石墨烯中的一种或几种。
9.根据权利要求2或4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述填充剂为碳酸钙、粘土、硅藻土中的一种或几种。
10.根据权利要求2或4所述的环保型硅橡胶预制型跑道的制备方法，其特征在于，所述交联剂为过氧化二异丙苯、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基环已烷中的一种或几种。
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