CN116333483B - 跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，按重量份数计，其配方原料包括以下组分：10‑25份TPU、8‑22份TPEE、3‑10份聚丙烯腈基碳纤维、3‑8份增容剂、40‑55份填料、0.5‑1份二氧化钛、0.2‑0.3份交联剂和0.5‑1份加工助剂；本发明的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒具有优异的防滑减震效果，具有更稳定的耐候性、耐酸碱、耐水解和耐老化性，使用寿命更长，可降解、环保。
Description
技术领域
本发明涉及跑道材料技术领域，尤其是涉及一种跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒及其制备方法。
背景技术
塑胶跑道一般使用聚氨酯弹性体制造，由于聚氨酯本身弹性有限，随着时间的推移聚氨酯老化会带来弹性下降、跑道减震效果大大降低，其次，受日晒雨淋等环境因素影响，塑胶跑道在长时间使用后出现加速老化、磨损磨平等问题，无法继续起到增加运动摩擦力、减震、防挫伤的功能，容易造成运动者运动损伤。
发明内容
为了克服上述现有问题，本发明提供了跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒及其制备方法，为运动者提供了更为舒适的运动场地，降低摔伤率。
本发明的技术方案为：跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，按重量份数计，其配方原料包括以下组分：10-25份TPU、8-22份TPEE、3-10份聚丙烯腈基碳纤维、3-8份增容剂、40-55份填料、0.5-1份二氧化钛、0.2-0.3份交联剂和0.5-1份加工助剂。
所述TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)采用聚醚型TPU，其硬度范围为60-75A。
所述TPEE(热塑性聚酯弹性体橡胶)为含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和聚醚软段的线型嵌段共聚物，TPEE具有橡胶的弹性和工程塑料的强度，软段赋予它具有优异的回弹性，硬段赋予它加工性能，与橡胶相比，它具有更好的加工性能和更长的使用寿命，与工程塑料相比，同样具有强度高的特点，而柔韧性和动态力学性能更好，影响TPEE弹性的因素有分子量或软段和硬段的比例，TPEE在相同的分子量下，硬段含量越多，硬度就越高，本发明选择硬度范围在35-50D，优选35D-40D，既具有足够的硬度同时回弹率可达到60％以上。
聚丙烯腈基碳纤维作为填充补强剂使用，其本身具有强度较高、耐高温、不宜粉化、加工成型性好等特点，以及耐酸、耐腐蚀、可再生、对环境友好等特点，与TPU、TPEE复合使用，有效提高橡胶颗粒整体的耐磨性、耐老化性和环境稳定性，本发明的聚丙烯腈基碳纤维重量份数优选为TPU和TPEE总重量的20％-25％。
所述增容剂为POE-g-MAH，有效提升TPU、TPEE和聚丙烯腈基碳纤维三者的相容性。
所述填料为无机填料，为轻钙、滑石粉和云母中的至少一种。
所述二氧化钛采用金红石型纳米二氧化钛，用于提高橡胶颗粒的耐候性以及不易变色。
所述交联剂为过氧化物交联剂，采用DCP或BIPB，经氧化处理后，聚丙烯腈基碳纤维由碳原子构成的层面具有自由键，能够起吸附氧的作用，形成结合很强的碳-氧络合物，并能进一步与树脂结合，其与TPU和TPEE的分子间形成相互交织的三维网络结构，使得橡胶颗粒具有良好稳定的力学性能，耐磨、耐老化等综合性能优良。
所述加工助剂包括抗氧剂和紫外线吸收剂中的至少一种，本发明抗氧剂可采用1010或168，紫外线吸收剂可采用UV531。
优选地，本发明跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，按重量份数计，其配方原料包括以下组分：20份TPU、20份TPEE、8份聚丙烯腈基碳纤维、5份增容剂、45份填料、0.5份二氧化钛、0.24份交联剂和0.5份加工助剂。
本发明的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、取按重量份数计的原料TPU、TPEE、聚丙烯腈基碳纤维、增溶剂、填料、二氧化钛、交联剂和加工助剂倒入密炼机的混炼室中混炼；
步骤2、混炼后取出送入挤出机中挤出成胶板；
步骤3、胶板送入粉碎机粉碎，粉碎至颗粒状，制得本发明的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒。
本发明的有益效果为：
1、本发明的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒采用TPU、TPEE和聚丙烯腈基碳纤维三种原料复配而成，解决了聚氨酯本身弹性有限的问题，大大增加了橡胶颗粒的回弹性，起到优异的减震效果，为运动者提供了更为舒适的运动场地，其次TPU、TPEE和聚丙烯腈基碳纤维的分子间形成相互交织的三维网络结构，具有强耐磨性，长时间使用不易出现磨损磨平问题，使用寿命长，且耐候性、耐腐蚀性和耐水解老化性等综合性能良好。
2、本发明的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒为可降解树脂，可回收循环利用，环保安全。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，按重量份数计，其配方原料如表格1所示：
表格1实施例和对比例的配方原料
上述原料中增容剂为GR209 POE-g-MAH，填料为1500目轻钙，二氧化钛为金红石型纳米二氧化钛，交联剂为DCP，加工助剂为按重量份数1:1配比的抗氧剂1010和紫外线吸收剂UV531，TPEE选自美国杜邦，邵氏硬度40D。
实施例1至实施例6和对比例1、2按如下制备方法制得橡胶颗：
步骤1、取按重量份数计的原料TPU、TPEE、聚丙烯腈基碳纤维、增溶剂、填料、二氧化钛、交联剂和加工助剂倒入密炼机的混炼室中混炼；
步骤2、混炼后取出送入挤出机中挤出成胶板；
步骤3、胶板送入粉碎机粉碎，粉碎至颗粒状，制得橡胶颗粒。
将上述实施例1至实施例6以及对比例1、2制得的橡胶颗粒与PU胶水按重量比橡胶颗粒:胶水＝6:1混合均匀后制得跑道颗粒层样块1-6和对比例样块1-2，对跑道颗粒层样块1-6进行性能测试，测试结果如下表格2所示：
表格2性能测试结果
上述邵A硬度、拉伸强度、断裂伸长率和抗滑值参照国标GB 36246-2018进行测试，耐磨性根据GB/T 1768—2006《色漆和清漆-耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》进行测试，回弹率参照GB/T 1681-1991进行测试。
从表格2中可以看出：
1、实施例1-实施例3在其他成分不变的情况下，聚丙烯腈基碳纤维含量分别为TPU和TPEE总重量的20％、23％、25％，随着聚丙烯腈基碳纤维含量的增加回弹率下降，对比例1聚丙烯腈基碳纤维含量为TPU和TPEE总重量的10％，耐磨性差，达不到理想的耐磨效果，而对比例2聚丙烯腈基碳纤维含量为TPU和TPEE总重量的30％，回弹率明显下降，达不到好的减震效果；
2、实施例4看出TPU明显含量大于TPEE时，回弹率稍差，而实施例5TP EE含量明显大于TPU时，回弹率大于50％，但是硬度和耐磨性会稍差点。
3、综上，本发明制备的跑到用聚氨酯橡胶颗粒获得的颗粒面层具有良好的力学性能，防滑减震效果好，TPU、TPEE和聚丙烯腈基碳纤维的含量影响着各性能的效果，其中以实施例1的性能表现最优异。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，按重量份数计，其配方原料包括以下组分：10-25份TPU、8-22份TPEE、重量份数为TPU和TPEE总重量的20-25%的聚丙烯腈基碳纤维、3-8份增容剂、40-55份填料、0.5-1份二氧化钛、0.2-0.3份交联剂和0.5-1份加工助剂；所述填料为无机填料，为轻钙、滑石粉和云母中的至少一种；所述加工助剂为抗氧剂和紫外线吸收剂中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，所述TPU硬度范围为60-75A。
3.根据权利要求1所述的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，所述TPEE硬度范围为35-50D。
4.根据权利要求1所述的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，所述增容剂为POE-g-MAH。
5.根据权利要求1所述的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，所述交联剂为过氧化物交联剂。
6.根据权利要求1所述的跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒，其特征在于，按重量份数计，其配方原料包括以下组分：20份TPU、20份TPEE、8份聚丙烯腈基碳纤维、5份增容剂、45份填料、0.5份二氧化钛、0.24份交联剂和0.6份加工助剂。
7.一种跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、取按重量份数计的原料TPU、TPEE、聚丙烯腈基碳纤维、增容剂、填料、二氧化钛、交联剂和加工助剂倒入密炼机的混炼室中混炼；
步骤2、混炼后取出送入挤出机中挤出成胶板；
步骤3、胶板送入粉碎机粉碎，粉碎至颗粒状，制得跑道用防滑减震聚氨酯橡胶颗粒；
所述原料的重量份数为：10-25份TPU、8-22份TPEE、重量份数为TPU和TPEE总重量的20-25%的聚丙烯腈基碳纤维、3-8份增容剂、40-55份填料、0.5-1份二氧化钛、0.2-0.3份交联剂和0.5-1份加工助剂；所述填料为无机填料，为轻钙、滑石粉和云母中的至少一种；所述加工助剂为抗氧剂和紫外线吸收剂中的至少一种。
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