一种阻燃填充颗粒及其制备方法、人造草坪

申请号 CN202310586667.3 申请日 2023-05-23 公开(公告)号 CN116535805A 公开(公告)日 2023-08-04
申请人 广州傲胜人造草股份有限公司; 发明人 朱江峰;
摘要 本 发明 公开了一种阻燃填充颗粒及其制备方法,适用于填充人造草坪,阻燃填充颗粒包括以下重量份数的原料:10‑20份氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、10‑20份填充油、30‑60份补强填料、5‑30份阻燃剂、1‑5改性剂及1‑5份色粉,阻燃剂为玻璃微珠,玻璃微珠的光滑无机表面使其在SEBS中易于流动,且少量添加便可有效提高填充颗粒的 阻燃性 能,进而实现难以点燃的效果,同时还具有隔离的效果,铺设于人造草坪可在火灾发生时有效延缓火势的蔓延;本发明还公开了包括防火人造草丝和上述的阻燃填充颗粒的人造草坪,防火性能更加优异,可以尽可能地避免火灾发生,或者在火灾中尽可能地保护生命安全和降低经济损失,尤其适合作为人员活动频繁的露天场所的人造草坪。
权利要求

1.一种阻燃填充颗粒,适用于填充人造草坪,其特征在于,包括以下重量份数的原料:
10‑20份热塑性弹性体、10‑20份填充油、30‑60份补强填料、5‑30份阻燃剂、1‑5改性剂及1‑5份色粉;
所述热塑性弹性体为氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物,所述阻燃剂为玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的阻燃填充颗粒,其特征在于,所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径600‑3000目。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃填充颗粒,其特征在于,所述填充油为白矿油。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃填充颗粒,其特征在于,所述改性剂为聚丙烯。
5.根据权利要求4所述的阻燃填充颗粒,其特征在于,所述补强填料是,粒径
600‑1500目。
6.根据权利要求1述的阻燃填充颗粒,其特征在于,由以下重量份数的原料制成:15份热塑性弹性体、12.5份填充油,45份补强填料、18份阻燃剂、3份改性剂及3份色粉。
7.根据权利要求1所述的阻燃填充颗粒,其特征在于,所述阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
8.一种阻燃填充颗粒的制备方法,其特征在于,热塑性弹性体保持搅拌状态,将填充油缓慢加入热塑性弹性体中充分混合均匀,再依次添加改性剂、阻燃剂、补强填料和色粉,高速搅拌均匀,挤出制粒。
9.一种人造草坪,其特征在于,填充权利要求1至7任一权利要求所述的阻燃填充颗粒。
10.根据权利要求9所述的人造草坪,其特征在于,包括防火人造草丝和所述阻燃填充颗粒;
所述防火人造草丝包含玻璃微珠。

说明书全文

一种阻燃填充颗粒及其制备方法、人造草坪

技术领域

[0001] 本发明属于人造草技术领域,具体涉及一种阻燃填充颗粒及其制备方法、人造草坪。

背景技术

[0002] 人造草坪有四季常绿、美观耐用、维护次数少和全天候使用等优点,越来越受人们的喜爱。人造草坪可从用途分类为运动型人造草坪和休闲型人造草坪,休闲型人造草坪就是为园林景观绿化用的人造草坪或者用于屋顶隔热的人造草坪,运动型人造草坪大多应用于操场和运动场等频繁剧烈摩擦草丝的使用场景。
[0003] 人造草坪的草丝底部设有底布,底布上铺设有填充颗粒,填充颗粒的作用在于:一是支撑人造草丝保持竖立状态;二是保护人造草坪的底布,延长人造草坪的使用寿命;三是增加摩擦、弹性,有利于运动员跑动和球类运动的反弹,同时在运动员摔倒时可以抵消部分冲击力,从而对运动员具有一定的保护作用。
[0004] 由于人造草坪一般放置于户外,可能会出现烟头等火源未完全熄灭便被丢弃在人造草坪上,进而引燃人造草坪中的助燃材料(如底布等),造成火灾,存在安全隐患和可能造成经济损失,因此,有必要对人造草坪的填充颗粒进行阻燃研究,具有阻燃性能的填充颗粒不仅自身难以点燃,避免成为助燃物,还可以有效隔离火源和底布。

发明内容

[0005] 针对相关技术中的问题,本发明提出一种阻燃填充颗粒及其制备方法、人造草坪,以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的:
[0007] 一种阻燃填充颗粒,适用于填充人造草坪,包括以下重量份数的原料:10‑20份热塑性弹性体、10‑20份填充油、30‑60份补强填料、5‑30份阻燃剂、1‑5改性剂及1‑5份色粉;
[0008] 所述热塑性弹性体为氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物,所述阻燃剂为玻璃微珠。
[0009] 与其他热塑性弹性体相比较,所述热塑性弹性体为氢化苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)具有优异的耐候性和耐磨性,尤其适合制成在露天场地使用的人造草坪的填充颗粒,使用寿命长。
[0010] 为了使SEBS具有阻燃性能需加入阻燃剂,但是现有的常规阻燃剂大多为极细的粉料,而SEBS为分子量较高的三嵌段共聚物,熔体粘度较大,两者难以混匀,因此,本申请设计有填充油以减少SEBS分子间的作用力,改善阻燃剂在SEBS中的分散效果。
[0011] 但是填充油为易燃物,过量添加对本发明阻燃性能的提升存在不良影响,因此,发明人从阻燃剂切入,本发明采用玻璃微珠作为阻燃剂,与其他粉料阻燃剂相比,玻璃微珠的光滑无机表面使其在SEBS中易于流动,且少量添加便可有效提高填充颗粒的阻燃性能,进而实现难以点燃的效果,同时还具有隔离的效果,铺设于人造草坪可在火灾发生时有效延缓火势的蔓延,填充有本发明的阻燃填充颗粒的人造草坪与现有的人造草坪相比较,防火性能更加优异,可以尽可能地避免火灾发生,或者在火灾中尽可能地保护生命安全和降低经济损失。
[0012] 优选地,所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径600‑3000目。
[0013] 优选地,所述填充油为白矿油,其与SEBS具有良好的相容性,可以有效改善SEBS共聚物的加工性能。
[0014] 优选地,所述改性剂为聚丙烯(PP),所述聚丙烯为中国石化公司生产的型号为Y2600(Z30S)的聚丙烯,少量PP可以有效降低SEBS的熔体粘度,与所述填充油协同,进一步提升SEBS的可加工性,同时,PP还可以改善SEBS弹性体体系的力学性能。
[0015] 优选地,所述补强填料是600‑1500目的且份数为特定选择,因为SEBS充油后,分子间的空隙被填充油充满,少量的碳酸钙无法实现明显的补强作用,过量的碳酸钙则会团聚,形成破坏集中点,从而导致本发明的填充颗粒性能下降。
[0016] 优选地,由以下重量份数的原料制成:13‑15份热塑性弹性体、12‑13份填充油,40‑50份补强填料、10‑25份阻燃剂、2‑4份改性剂及2‑4份色粉(酞青绿)。
[0017] 优选地,由以下重量份数的原料制成:15份热塑性弹性体、12.5份填充油,45份补强填料、18份阻燃剂、3份改性剂及3份色粉(酞青绿)。
[0018] 优选地,所述阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0019] 具体地,所述阻燃填充颗粒的宽度为4‑5mm,高度为3‑4mm。
[0020] 外凸的所述凸条和内陷的所述弧面配合,是本发明的阻燃填充颗粒在结构上的弹性设计,为运动员提供更好的脚感,同时阻燃填充颗粒被踩踏后更易恢复原状;所述凸条若少于四条,则被踩压后的受力不利于弹性恢复,容易发生不可恢复的变形,使用寿命短,所述凸条若多于四条则容易发生滚动,容易被运动员或雨滴带动,进而导致球场的阻燃填充颗粒分布不均匀。
[0021] 一种阻燃填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体保持搅拌状态,将填充油缓慢加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,再依次添加改性剂、阻燃剂、补强填料和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,挤出制粒,所述挤出制粒生产温度为170‑210℃。
[0022] 一种人造草坪,填充上述的阻燃填充颗粒,具有优良的阻燃性能和弹性,尤其适合作为人员活动频繁的露天场地的人造草坪。
[0023] 优选地,所述人造草坪包括防火人造草丝和上述的阻燃填充颗粒;
[0024] 所述防火人造草丝包含玻璃微珠,制得的人造草丝也具有优异的阻燃效果,与阻燃填充颗粒协同,进一步提升人造草坪的防火阻燃性能。
[0025] 具体地,所述防火人造草丝包含以下重量份数的原料:40‑60份防火母粒、40‑60份低密度聚乙烯颗粒、4‑8份色母粒(化铬绿)、1‑3份爽滑剂(PPA加工助剂)和1‑3份抗老化剂。
[0026] 所述抗老化剂为抗氧剂( AO‑B225抗氧剂,北京天罡助剂有限责任公司)和光稳定剂( HS‑944光稳定剂,北京天罡助剂有限责任公司)按1:2的重量比混合制成。
[0027] 所述防火母粒,包含以下重量份数的原料:30‑50份实心玻璃微珠(粒径600‑3000目)、40‑50份低密度聚乙烯颗粒、15‑20份低密度聚乙烯粉料、0.5‑3.5份分散剂(EBS分散剂)和0.5‑3.5份抗老化剂(紫外线吸收剂 UV‑430,广州志一化工有限公司)。
[0028] 所述防火人造草丝的制备方法,包括以下步骤:
[0029] (1)制粒;根据上述防火母粒的组成及配比配置原料,再用双螺杆挤出机挤出造粒,温度设定190‑200℃,经共混挤出‑切‑烘干后,制得防火母粒;
[0030] (2)拉丝:根据上述人造草丝的组分及配比配置原料,温度设定230‑240℃,牵伸比5‑6倍,经共混挤出‑牵引‑牵伸‑定型‑络筒‑加捻,制得防火人造草丝。
附图说明
[0031] 图1为本发明的阻燃填充颗粒的结构示意图。
[0032] 附图标记
[0033] 1、阻燃填充颗粒;101、凸条;102、弧面。

具体实施方式

[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0035] 实施例1
[0036] 一种阻燃填充颗粒,由以下重量的原料制成:10kg SEBS、10kg白矿油,30kg碳酸钙(600目)、5kg玻璃微珠、1kgPP(中国石化公司,型号Z30S)及1kg色粉(酞青绿)。
[0037] 所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径600目。
[0038] 阻燃填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体(SEBS)搅拌状态,将填充油(白矿油)加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,让填充油在SEBS中充分溶胀,再添加改性剂(PP)、玻璃微珠、补强填料(碳酸钙)和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,170℃挤出制粒。
[0039] 参照图1,制得的阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0040] 具体地,所述阻燃填充颗粒的宽度为4mm,高度为3mm。
[0041] 实施例2
[0042] 一种阻燃填充颗粒,由以下重量的原料制成:15kg SEBS、15kg白矿油,45kg碳酸钙(1000目)、18kg玻璃微珠、3kgPP(中国石化公司,型号Z30S)及3kg色粉(酞青绿)。
[0043] 所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径1800目。
[0044] 阻燃填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体(SEBS)搅拌状态,将填充油(白矿油)加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,让填充油在SEBS中充分溶胀,再添加改性剂(PP)、玻璃微珠、补强填料(碳酸钙)和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,190℃挤出制粒。
[0045] 参照图1,制得的阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0046] 具体地,所述阻燃填充颗粒的宽度为4.5mm,高度为3.5mm。
[0047] 实施例3
[0048] 一种阻燃填充颗粒,由以下重量的原料制成:20kg SEBS、20kg白矿油,60kg碳酸钙(1500目)、30kg玻璃微珠、5kgPP(中国石化公司,型号Z30S)及5kg色粉(酞青绿)。
[0049] 所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径3000目。
[0050] 阻燃填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体(SEBS)搅拌状态,将填充油(白矿油)加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,让填充油在SEBS中充分溶胀,再添加改性剂(PP)、玻璃微珠、补强填料(碳酸钙)和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,210℃挤出制粒。
[0051] 参照图1,制得的阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0052] 具体地,所述阻燃填充颗粒的宽度为5mm,高度为4mm。
[0053] 实施例4
[0054] 一种人造草坪包括防火人造草丝和实施例1的阻燃填充颗粒。
[0055] 所述防火人造草丝,由以下重量的原料制成:40kg防火母粒、40kg低密度聚乙烯颗粒、4kg色母粒、1kg爽滑剂(芥酸酰胺)和1kg抗老化剂。
[0056] 所述防火母粒,由以下重量份数的原料制成:30份实心玻璃微珠(粒径600目)、40份低密度聚乙烯颗粒、15份低密度聚乙烯粉料、0.5份分散剂(聚乙烯蜡)和0.5份抗老化剂(紫外线吸收剂 UV‑430,广州志一化工有限公司)。
[0057] 所述抗老化剂为抗氧剂( AO‑B225抗氧剂,北京天罡助剂有限责任公司)和光稳定剂( HS‑944光稳定剂,北京天罡助剂有限责任公司)按1:2的重量比混合制成。
[0058] 防火人造草丝的制备方法,包括以下步骤:
[0059] (1)防火母粒的原料先用双螺杆挤出机挤出造粒,温度设定190℃,经共混挤出‑水切‑烘干后,制得防火母粒;
[0060] (2)再将所述防火母粒和其他原料混合,温度设定230℃,牵伸比5倍,经共混挤出‑牵引‑牵伸‑定型‑络筒‑加捻,制得防火人造草丝。
[0061] 实施例5
[0062] 一种人造草坪包括防火人造草丝和实施例2的阻燃填充颗粒。
[0063] 所述防火人造草丝,由以下重量的原料制成:50kg防火母粒、50kg低密度聚乙烯颗粒、6kg色母粒、2kg爽滑剂(PPA加工助剂)和2kg抗老化剂。
[0064] 所述防火母粒,由以下重量份数的原料制成:40份实心玻璃微珠(粒径1800目)、40份低密度聚乙烯颗粒、18份低密度聚乙烯粉料、2份分散剂(EBS分散剂)和2份抗老化剂(紫外线吸收剂 UV‑430,广州志一化工有限公司)。
[0065] 所述抗老化剂为抗氧剂( AO‑B225抗氧剂,北京天罡助剂有限责任公司)和光稳定剂( HS‑944光稳定剂,北京天罡助剂有限责任公司)按1:2的重量比混合制成。
[0066] 防火人造草丝的制备方法,包括以下步骤:
[0067] (1)防火母粒的原料先用双螺杆挤出机挤出造粒,温度设定195℃,经共混挤出‑水切‑烘干后,制得防火母粒;
[0068] (2)再将所述防火母粒和其他原料混合,温度设定235℃,牵伸比5.5倍,经共混挤出‑牵引‑牵伸‑定型‑络筒‑加捻,制得防火人造草丝。
[0069] 实施例6
[0070] 一种人造草坪包括防火人造草丝和实施例3的阻燃填充颗粒。
[0071] 所述防火人造草丝,由以下重量的原料制成:60kg防火母粒、60kg低密度聚乙烯颗粒、8kg色母粒、3kg爽滑剂(PPA加工助剂)和3kg抗老化剂。
[0072] 所述防火母粒,由以下重量份数的原料制成:50份实心玻璃微珠(粒径3000目)、50份低密度聚乙烯颗粒、20份低密度聚乙烯粉料、3.5份分散剂(聚乙烯蜡)和3.5份抗老化剂(紫外线吸收剂 UV‑430,广州志一化工有限公司)。
[0073] 所述抗老化剂为抗氧剂( AO‑B225抗氧剂,北京天罡助剂有限责任公司)和光稳定剂( HS‑944光稳定剂,北京天罡助剂有限责任公司)按1:2的重量比混合制成。
[0074] 防火人造草丝的制备方法,包括以下步骤:
[0075] (1)防火母粒的原料先用双螺杆挤出机挤出造粒,温度设定200℃,经共混挤出‑水切‑烘干后,制得防火母粒;
[0076] (2)再将所述防火母粒和其他原料混合,温度设定240℃,牵伸比6倍,经共混挤出‑牵引‑牵伸‑定型‑络筒‑加捻,制得防火人造草丝。
[0077] 对比例1
[0078] 一种填充颗粒,由以下重量的原料制成:15kgSEBS、15kg白矿油,45kg碳酸钙(1000目)、3kgPP(中国石化公司,型号Z30S)及3kg色粉(酞青绿)。
[0079] 填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体(SEBS)搅拌状态,将填充油(白矿油)加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,让填充油在SEBS中充分溶胀,再添加改性剂(PP)、补强填料(碳酸钙)和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,190℃挤出制粒。
[0080] 参照图1,制得的填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0081] 具体地,所述填充颗粒的宽度为4.5mm,高度为3.5mm。
[0082] 对比例2
[0083] 一种阻燃填充颗粒,由以下重量的原料制成:15kgSEBS、15kg白矿油,45kg碳酸钙(1000目)、18kgMg(OH)2、3kgPP(中国石化公司,型号Z30S)及3kg色粉(酞青绿)。
[0084] 所述玻璃微珠为实心玻璃微珠,粒径1800目。
[0085] 阻燃填充颗粒的制备方法,热塑性弹性体(SEBS)搅拌状态,将填充油(白矿油)加入热塑性弹性体中充分混合均匀后,让填充油在SEBS中充分溶胀,再添加改性剂(PP)、玻璃微珠、补强填料(碳酸钙)和色粉,使用挤出设备高速分散均匀,190℃挤出制粒。
[0086] 参照图1,制得的阻燃填充颗粒的主体为柱状结构,所述柱状结构的侧壁向外凸出形成四条弧面凸条,四条所述弧面凸条沿所述柱状结构的长度方向设置且呈圆周均匀分布,所述凸条之间设有向所述柱状结构内部凹陷的弧面连接。
[0087] 具体地,所述阻燃填充颗粒的宽度为4.5mm,高度为3.5mm。
[0088] 对比例3
[0089] 一种人造草丝,由以下重量的原料制成:50kg主母粒、50kg低密度聚乙烯颗粒、6kg色母粒、2kg爽滑剂(PPA加工助剂)和2kg抗老化剂。
[0090] 所述主母粒由以下重量份数的原料制成:40份低密度聚乙烯颗粒、18份低密度聚乙烯粉料、2份分散剂(EBS分散剂)和2份抗老化剂(紫外线吸收剂 UV‑430,广州志一化工有限公司)。
[0091] 所述抗老化剂为抗氧剂( AO‑B225抗氧剂,北京天罡助剂有限责任公司)和光稳定剂( HS‑944光稳定剂,北京天罡助剂有限责任公司)按1:2的重量比混合制成。
[0092] 人造草丝的制备方法,包括以下步骤:
[0093] (1)主母粒的原料先用双螺杆挤出机挤出造粒,温度设定195℃,经共混挤出‑水切‑烘干后,制得主母粒;
[0094] (2)再将所述主母粒和其他原料混合,温度设定235℃,牵伸比5.5倍,经共混挤出‑牵引‑牵伸‑定型‑络筒‑加捻,制得人造草丝。
[0095] 性能测试
[0096] (1)阻燃性测试
[0097] 实施例1至3和对比例1至2搭配对比例3的人造草丝所得的人造草坪,按照GB/T 11049-2008进行地毯燃烧性能室温片剂测试。结果如下表所示:
[0098]
[0099] (2)缓冲性能的检测:
[0100] 实施例1至3制成的人造草坪样品,以FIFA人造草坪品质概念中的测试方法进行检测,球滚动(Ball Roll)的测试方法为FIFA03/05‑1,冲击吸收(Shock Absorption)的测试方法为FIFA04/05‑1和FIFA 10/05‑1,扭矩(Retational Resistance)的测试方法为FIFA 06/05‑1和FIFA 10/05‑1。
[0101] 检测结果如下表所示:
[0102] 检测项目 球滚动(m) 冲击吸收(%) 扭矩(40kg砝码,N)实施例1 6.81 62.7 38.9
实施例2 6.21 63.5 38.7
实施例3 5.84 66.3 41.5
[0103] 根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
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