本發(fā)明涉及塑膠跑道用橡膠填充顆粒物，特別涉及一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒及其制備方法。
背景技術：
：塑膠跑道是指用具有橡膠性質的合成材料彈性體鋪設的用于田徑比賽的地場鋪面面層。目前國內普遍以聚氨酯為粘合劑鋪裝塑膠跑道，近幾年出現了以環(huán)保水性丙烯酸樹脂為粘合劑鋪裝的塑膠跑道，但是不管何種粘合劑基本都采用橡膠顆粒進行填充。三元乙丙橡膠為乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的三元共聚物，因其主鏈是由化學穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側鏈中含有不飽和雙鍵，故其耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能優(yōu)異，具有良好的耐化學品、電絕緣性能、沖擊彈性、低溫性能、低密度和高填充性及耐熱水性和耐水蒸氣性等，是做塑膠跑道顆粒的理想材料。近10年來，市場中出現了大量三元乙丙橡膠顆粒。目前，現有專利中授權公告號為cn101698730b的中國專利公開了一種橡膠顆粒，采用乙丙橡膠作為主要填料，以碳酸鈣、交聯(lián)劑、過氧化物硫化劑、石蠟油作為輔助填料，制備了耐老化性能好，產品無腐蝕性，物理性能好的橡膠顆粒。但是，現有的三元乙丙橡膠顆粒配方中填充大量的碳酸鈣、陶土等密度較大的填料，生產的顆粒密度較大，鋪裝用量較多；另外，在生產橡膠顆粒所用的原材料中，含有仲胺的促進劑可能會生成n-亞硝胺對人體傷害較大。技術實現要素：本發(fā)明的目的是提供一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒，它具有密度低，原材料環(huán)保的特性。本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒，包括如下重量份的組分：三元乙丙橡膠100份、填充劑50～200份、軟化劑20～100份、低密度填料10～50份、無機活化劑1～5份、有機活化劑0.5～1.5份、環(huán)保促進劑0.5～3份、硫化劑1～5份。通過采用上述技術方案，向三元乙丙橡膠中添加低密度填料，以保證三元乙丙橡膠體系的低密度，同時向三元乙丙橡膠中添加填充劑、軟化劑、無機活化劑、有機活化劑、環(huán)保促進劑以及硫化劑，經由本申請的配方所制備的三元乙丙顆粒具有較低的密度，并且所使用的原材料安全、環(huán)保，利用本申請的三元乙丙顆粒鋪設的塑膠跑道遇到炎熱天氣或者在強紫外線照射下，有助于減少塑膠跑道所能釋放的毒氣，具有優(yōu)良的環(huán)保性能。本發(fā)明進一步設置為：所述三元乙丙橡膠中乙烯的質量分數為70％～80％；門尼粘度在25℃條件下為60～70。通過采用上述技術方案，三元乙丙橡膠中，隨著乙烯含量的增大，三元乙丙的硬度、拉伸強度、撕裂強度和回彈值總體呈增大趨勢；在三元乙丙橡膠中，隨著門尼粘度的增加，橡膠的交聯(lián)密度和硫化速度隨之提高，橫向弛豫時間不斷減小，限定三元乙丙橡膠中乙烯的質量分數以及門尼粘度，從而有助于三元乙丙橡膠進行快速地硫化，并且硫化后的交聯(lián)度較高，使制備的三元乙丙橡膠具有較大的硬度、拉伸強度、撕裂強度和回彈值。本發(fā)明進一步設置為：所述填充劑為碳酸鈣、滑石粉、陶土、白炭黑、氧化鋅中的一種或幾種。通過采用上述技術方案，碳酸鈣、滑石粉、陶土、白炭黑或者氧化鋅作為填充劑添加在三元乙丙橡膠的體系內，有助于對三元乙丙橡膠的補強，從而保證三元乙丙橡膠的高強性。本發(fā)明進一步設置為：所述軟化劑為15#、26#、32#、46#、68#、100#白油中的一種。通過采用上述技術方案，白油是白色礦物油，經過特殊的深度精制后的礦物油，白油的基本組成為飽和烴結構，芳香烴、含氮、氧、硫等物質近似于零，分子量通常在250～450之間，具有良好的氧化安定性、化學穩(wěn)定性，白油具有不同的牌號，按照40℃的運動黏度大小來劃分白油的分類，隨著白油牌號的增大，三元乙丙橡膠的拉伸強度與斷裂伸長率均增大，邵氏硬度降低，具有優(yōu)良的軟化性，以保證塑膠跑道的高彈性。本發(fā)明進一步設置為：所述低密度填料為空心玻璃微球。通過采用上述技術方案，空心玻璃微球是一種微小、中空的圓球狀粉末，其密度比玻璃微球更小，是納米級新型輕質材料，粒度為10～250μm，壁厚為1～2μm，空心玻璃微球具有抗壓強度高、熔點高、電阻率高、熱導系數和熱收縮系數小等特點，是性能優(yōu)異的低密度填料，添加至三元乙丙橡膠中，保證了三元乙丙顆粒的低密度性。本發(fā)明進一步設置為：所述環(huán)保促進劑為n-環(huán)己基-2-苯噻唑基次磺酰胺、二芐基二硫代氨基甲酸鋅、二硫化四芐基秋蘭姆、二硫化二己內酰胺中的一種或幾種。通過采用上述技術方案，n-環(huán)己基-2-苯噻唑基次磺酰胺(cz)、二芐基二硫代氨基甲酸鋅(zbec)、二硫化四芐基秋蘭姆(tbztd)、二硫化二己內酰胺(dtdc)均作為促進劑使用，上述促進劑中均不含n-亞硝胺，而n-亞硝胺是強致癌物，對人體肝臟表現為中毒性肝炎和腹水，其后以ndma給小鼠和小狗染毒也出現肝臟退化性壞死，本申請所用的環(huán)保促進劑不含上述n-亞硝胺，具有良好的安全、環(huán)保性能。本發(fā)明進一步設置為：所述無機活化劑為氧化鋅或者氧化鎂。通過采用上述技術方案，氧化鋅或者氧化鎂在三元乙丙橡膠中，主要起到流動性和抗氧能力，增加橡膠的拉伸強度和抗沖擊力；其次是在硫化過程中作為活性劑與有機促進劑、硬脂酸、硫磺等的反應發(fā)生在氧化鋅粒子的表面；由于氧化鋅對電子的親合能大，吸附促進劑的能力強，在硬脂酸的作用下生成可溶于膠料的促進劑鋅鹽，從而提高其溶解度，并與胺或脂肪酸形成一種鋅的絡合物，使促進劑更加活潑，硫化劑加入絡合物中，通過誘導活化作用形成很強的硫化劑，在此過程中氧化鋅粒子表面不斷地發(fā)生反應，粒徑不斷減小，并消耗氧化鋅直到膠料充分硫化，有助于三元乙丙橡膠的交聯(lián)固化。本發(fā)明進一步設置為：所述有機活化劑為硬脂酸。通過采用上述技術方案，硬脂酸是硬脂酸與軟脂酸的混合物，是一種高級飽和脂肪酸，在本申請中硬脂酸作為活化劑使用，對三元乙丙橡膠的影響較大，會降低橡膠的粘度，改善工藝性能，提高橡膠的可塑性；同時，有助于配合促進劑，起到第二促進劑的作用，使硬化速度加快。本發(fā)明進一步設置為：所述硫化劑為硫磺、過氧化二異丙苯、雙叔丁基過氧異丙基苯、1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環(huán)己烷中的一種或幾種。通過采用上述技術方案，硫化劑選用硫磺、過氧化二異丙苯、雙叔丁基過氧異丙基苯或者1，1-二叔丁基過氧基-3，3，5-三甲基環(huán)己烷中的一種或幾種，添加至橡膠體系內，有助于提高橡膠體系的交聯(lián)度，以保證橡膠良好的綜合性能。本發(fā)明的另一目的在于公開了一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒的制備方法，包括如下步驟：(1)按三元乙丙橡膠100份、填充劑50～200份、軟化劑20～100份、低密度填料10～50份、無機活化劑1～5份、有機活化劑0.5～1.5份、環(huán)保促進劑0.5～3份、硫化劑1～5份稱取原料，投入密煉機中混煉，混煉溫度為120～130℃，時間為30～60min；混煉后再投入開煉機中進行精煉，精煉溫度為60～70℃，時間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機中連續(xù)擠出片材，擠出機溫度為120℃，然后投入硫化罐中進行硫化，硫化時間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時后造粒分級得成品。通過采用上述技術方案，經由密煉機與開煉機，對橡膠實現兩次精煉，有助于提高橡膠的交聯(lián)程度，以保證硫化膠具有良好的拉伸強度、斷裂伸長率等，以制備綜合性能優(yōu)的硫化膠。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、向三元乙丙橡膠中添加低密度填料，取代現有技術中添加大量的碳酸鈣、陶土等密度較大的填料導致硫化膠較重的缺陷，有助于制備低密度的三元乙丙橡膠；2、本申請的硫化膠所使用的促進劑中，不含n-亞硝胺，遇到炎熱天氣以及強紫外線照射時，減少釋放毒氣，有助于提高硫化膠的環(huán)保性能；3、促進劑包括有機促進劑與無機促進劑，二者產生協(xié)同作用，有助于加速本申請的橡膠的固化速度，同時，促進劑與硫化劑共同作用，進一步增強促進劑的促進作用。具體實施方式以下結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例一：一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒的制備方法，包括如下步驟：(1)按三元乙丙橡膠100份、碳酸鈣50份、46#白油20份、空心玻璃微球20份、氧化鋅1份、硬脂酸0.5份、促進劑cz0.5份、促進劑tbztd0.5份、硫磺1份稱取原料，投入密煉機中混煉，混煉溫度為120℃，時間為30min；混煉后再投入開煉機中進行精煉，精煉溫度為60℃，時間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機中連續(xù)擠出片材，擠出機溫度為120℃，然后投入硫化罐中進行硫化，硫化時間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時后造粒分級得成品。實施例二：一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒的制備方法，包括如下步驟：(1)按三元乙丙橡膠100份、碳酸鈣150份、46#白油30份、空心玻璃微球20份、氧化鋅2份、硬脂酸1份、促進劑cz1.5份、促進劑tbztd0.5份、硫磺3份稱取原料，投入密煉機中混煉，混煉溫度為120℃，時間為30min；混煉后再投入開煉機中進行精煉，精煉溫度為60℃，時間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機中連續(xù)擠出片材，擠出機溫度為120℃，然后投入硫化罐中進行硫化，硫化時間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時后造粒分級得成品。實施例三：一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒的制備方法，包括如下步驟：(1)按三元乙丙橡膠100份、碳酸鈣200份、46#白油100份、空心玻璃微球50份、氧化鋅5份、硬脂酸1份、促進劑cz1份、過氧化二異丙苯3.5份、硫磺0.5份稱取原料，投入密煉機中混煉，混煉溫度為120℃，時間為30min；混煉后再投入開煉機中進行精煉，精煉溫度為60℃，時間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機中連續(xù)擠出片材，擠出機溫度為120℃，然后投入硫化罐中進行硫化，硫化時間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時后造粒分級得成品。實施例四：一種低密度環(huán)保三元乙丙顆粒的制備方法，包括如下步驟：(1)按三元乙丙橡膠100份、陶土100份、32#白油50份、空心玻璃微球30份、氧化鋅3份、硬脂酸1份、促進劑cz1.5份、促進劑dtdc0.5份、硫磺1份稱取原料，投入密煉機中混煉，混煉溫度為120℃，時間為30min；混煉后再投入開煉機中進行精煉，精煉溫度為60℃，時間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機中連續(xù)擠出片材，擠出機溫度為120℃，然后投入硫化罐中進行硫化，硫化時間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時后造粒分級得成品。對比例：以中國專利cn101698730b中制備的橡膠顆粒作為對比例。檢測手段：(1)拉伸測試：以擠出機擠出的片材為待檢測試樣，按照gb/t528-2009[68]為測試標準，利用rt-10型電子萬能試驗機測試樣品的拉伸性能，通過抗拉強度和斷裂伸長率來表征復合材料的拉伸性能。(2)硬度：按照astmd224097標準方法，采用橡膠硬度計進行測試。(3)密度：按照gb/t533-1991的測試標準，采用橡膠密度計進行測試。項目實施例一實施例二實施例三實施例四對比例拉伸強度(mpa)5.7865.9965.6284.6783.125斷裂伸長率(％)698726679593358硬度(a)7273706868密度(g/cm3)1.2211.2351.2291.3221.423通過上表可知，本申請的橡膠具有較低的密度，使本申請的三元乙丙顆粒具有質輕的特性，同時，本申請的三元乙丙顆粒的拉伸強度以及斷裂伸長率均很優(yōu)異。本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。當前第1頁12