本發(fā)明屬于高分子材料復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途。

背景技術(shù)：

塑膠跑道與傳統(tǒng)的煤渣跑道相比，具有平整度好、抗壓強(qiáng)度高、彈性適當(dāng)和耐磨性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在國際上被公認(rèn)為最優(yōu)異的室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地。自20世紀(jì)60代美國發(fā)展塑膠跑道以來，塑膠跑道被廣泛應(yīng)用于學(xué)校、體育場(chǎng)、公園等運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地和休閑場(chǎng)所。

目前塑膠跑道主要通過膠黏劑將橡膠顆粒黏結(jié)鋪設(shè)而成，常用的黏結(jié)劑主要為聚氨酯膠黏劑。實(shí)際塑膠跑道應(yīng)用中，在聚氨酯膠黏劑加入大量廢舊輪胎橡膠顆粒鋪設(shè)而成。廢舊輪胎橡膠顆粒耐老化性能差，與聚氨酯膠黏劑的黏合力比較弱，而且含有大量的芳烴化合物，環(huán)境污染嚴(yán)重。利用飽和的乙丙橡膠制備橡膠顆粒，有利于提高塑膠跑道的使用壽命，但乙丙橡膠是飽和的非極性聚合物，與聚氨酯粘合劑的黏合力比較弱，所得的塑膠跑道表面橡膠顆粒脫落，導(dǎo)致跑道平整度差，需要經(jīng)常維護(hù)或維修；而且顏料容易從乙丙橡膠顆粒表面游離，塑膠跑道容易褪色。現(xiàn)有專利公開了一種含活性氫化合物的乙丙橡膠顆粒及其生產(chǎn)方法，在乙丙橡膠中添加活性氫化合物，提高乙丙橡膠顆粒與聚氨酯膠黏劑的黏結(jié)強(qiáng)度，但其組成成份復(fù)雜，需要硫化等復(fù)雜的加工工藝。目前現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中，主要利用三元乙丙橡膠制備塑膠跑道用橡膠顆粒，一方面是三元乙丙橡膠具有優(yōu)異的耐候性能，另一方面通過調(diào)節(jié)三元乙丙橡膠的第三組分含量來增加聚氨酯膠黏粘劑的黏結(jié)強(qiáng)度，該方法具有成本高、生產(chǎn)效率低；同時(shí)，三元乙丙橡膠顆粒含有大量的芳烴軟化劑，環(huán)境污染嚴(yán)重。

因此，開發(fā)環(huán)保友好、黏結(jié)強(qiáng)度高、力學(xué)性能優(yōu)異的彈性體，是塑料跑道發(fā)展的一個(gè)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有塑膠跑道用彈性體材料污染環(huán)境、黏結(jié)強(qiáng)度低、力學(xué)性能差和耐候性不足等缺點(diǎn)，提供一種可用作塑膠跑道材料的、環(huán)保友好、黏結(jié)強(qiáng)度高、力學(xué)性能優(yōu)異和耐候性好的熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途。

本發(fā)明的技術(shù)目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明提供一種熱塑性復(fù)合彈性體，包括如下重量份數(shù)的各原料：

所述熱塑性彈性體為極性熱塑性彈性體與非極性熱塑性彈性體的復(fù)合物；

其中，所述極性熱塑性彈性體為丙烯酸酯橡膠(acm)、熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)中的一種或兩種的混合物；所述非極性熱塑性彈性體為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、聚烯烴彈性體(poe)中的一種或兩種的混合物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱塑性復(fù)合彈性體包括如下重量份數(shù)的各原料：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱塑性彈性體中，極性熱塑性彈性體與非極性熱塑性彈性體的復(fù)配比為1：(0.5-6)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)為線型結(jié)構(gòu)，重均分子量為20-60萬；熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)為端羥基聚氨酯彈性體；所述的多元醇為聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一種或兩種的混合物，羥值為28-280mgkoh/g。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)的重均分子量為35-50萬；所述的多元醇的羥值為56-112mgkoh/g。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的相容劑選自甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝改性的氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs-g-gma)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝改性的聚烯烴彈性體(poe-g-gma)中的一種或兩種的混合物；

所述的填充劑為滑石粉、重質(zhì)碳酸鈣、膨潤土、白碳黑、碳黑和云母粉中一種或幾種的混合物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述的助劑包括防老劑、光穩(wěn)定劑、潤滑劑、增塑劑、著色劑等，均為本領(lǐng)域常見的原料。

第二方面，本發(fā)明提供一種所述熱塑性復(fù)合彈性體的制備方法，包括如下步驟：

將石蠟油加入到部分熱塑性彈性體中，混合均勻，保溫，得混合物??；將多元醇加入到另一部分熱塑性彈性體中，混合均勻，得混合物ⅱ；

將混合物ⅰ、混合物ⅱ、剩余部分熱塑性彈性體、相容劑、填充劑、助劑混合均勻，熔融擠出，即得熱塑性復(fù)合彈性體。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述混合均勻的方式為：1000-1500rpm條件下攪拌；所述保溫的條件為：40-75℃、8-36h。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熔融擠出中：擠出機(jī)的溫度為180-260℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為120-350rpm。

第三方面，本發(fā)明提供一種所述熱塑性復(fù)合彈性體作為塑膠跑道材料的用途。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)具備如下有益效果：

本發(fā)明基于極性熱塑性彈性體、非極性熱塑性彈性體的復(fù)合彈性體，在原料種類及重量含量優(yōu)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保友好(不含任何芳烴化合物和低沸點(diǎn)化合物)、黏結(jié)強(qiáng)度高、彈性和力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異整體效果。

進(jìn)一步地，本申請(qǐng)通過熱塑性聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)的優(yōu)選，氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物分子量及多元醇的羥值范圍的篩選，對(duì)極性熱塑性彈性體、非極性熱塑性彈性體復(fù)合比例的優(yōu)化、以及各原料重量份數(shù)的優(yōu)選，使所得熱塑性復(fù)合彈性體在拉伸強(qiáng)度、伸長率、撕裂強(qiáng)度、邵氏硬度、壓縮永久變形、黏結(jié)強(qiáng)度體現(xiàn)更佳的效果，更加適于作為制備塑膠跑道的材料。

本申請(qǐng)以熱塑性彈性體代替橡膠，不需硫化等操作工序，生產(chǎn)工藝簡單。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

以下實(shí)施例分別提供一種熱塑性復(fù)合彈性體的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：將石蠟油加入到部分熱塑性彈性體中，混合均勻，保溫，得混合物??；將多元醇加入到另一部分熱塑性彈性體中，混合均勻，得混合物ⅱ；

步驟二、將混合物ⅰ、混合物ⅱ、剩余部分熱塑性彈性體、相容劑、填充劑、助劑混合均勻，熔融擠出，即得熱塑性復(fù)合彈性體。

該制備方法中，混合均勻的方式為：1000-1500rpm條件下攪拌，保溫的條件為40-75℃、8-36h；

其中，熔融擠出中擠出機(jī)的溫度為180-260℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為120-350rpm；

該制備方法中的參數(shù)均是基于熱塑性復(fù)合彈性體原料種類及其含量的特性優(yōu)選而來。

在上述制備方法實(shí)施過程中，可根據(jù)所選材料的種類進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，舉例如下：

當(dāng)極性熱塑性彈性體為丙烯酸酯橡膠(acm)、熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)兩種的組合物，非極性熱塑性彈性體為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、聚烯烴彈性體(poe)兩種的組合物時(shí)，具體制備方法調(diào)參見實(shí)施例1、實(shí)施例3。

當(dāng)極性熱塑性彈性體為丙烯酸酯橡膠(acm)、熱塑性聚氨酯彈性體(tpu)中的一種，非極性熱塑性彈性體為氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)、聚烯烴彈性體(poe)中的一種時(shí)，具體制備方法調(diào)整為如實(shí)施例4、5。

本發(fā)明實(shí)施例中采用的羥基聚氨酯彈性體包括但不限于如下現(xiàn)有技術(shù)公開的種類：2012104908295制備得到的端羥基超支化聚氨酯、2010100117040公開的線型端羥基聚氨酯樹脂、011230592公開的具有叔氨基甲酸酯鍵的羥基官能聚氨酯、2011104150625制備的端羥基聚氨酯樹脂、201510243233x提供的端羥基改性聚氨酯樹脂。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表1；所述制備方法如下：將62.6份石蠟油加入到21.6份sebs(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，然后于40℃保溫12h，得混合物??；將3.9份多元醇加入到3.9份tpu(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻得混合物ⅱ；

將混合物ⅰ、混合物ⅱ、4.6份poe(熱塑性彈性體)、1.3份acm、3.1份sebs-g-gma(相容劑)、46.9份重質(zhì)碳酸鈣、35.7份滑石粉、23.4份云母粉(填充劑)和3.3份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為150-210rpm。

本實(shí)施例制備的熱塑性復(fù)合彈性體顆?？捎糜谥苽渌苣z跑道。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表1；所述制備方法如下：

將46.2份石蠟油加入到15.4份sebs(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，然后于70℃保溫12h，得混合物??；將4.6份多元醇加入到9.4份tpu(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻得混合物ⅱ；

將混合物ⅰ、混合物ⅱ、3.0份acm、4.5份poe-g-gma(相容劑)、74.8份重質(zhì)碳酸鈣、41.5份白碳黑、19.7份膨潤土(填充劑)和2.9份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為200-225℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為200-280rpm。

本實(shí)施例制備的熱塑性復(fù)合彈性體顆?？捎糜谥苽渌苣z跑道。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表1；所述制備方法如下：

將37.0份石蠟油加入到14.8份sebs(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，然后于50℃保溫12h，得混合物??；將2.5份多元醇加入到4.2份tpu(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm攪拌使其混合均勻得混合物ⅱ；

將混合物ⅰ、混合物ⅱ、4.6份acm、2.8份poe、2.3份poe-g-gma(相容劑)、50.4份重質(zhì)碳酸鈣(填充劑)和2.4份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為190-250rpm。

本實(shí)施例制備的熱塑性復(fù)合彈性體顆?？捎糜谥苽渌苣z跑道。

表1

實(shí)施例4

實(shí)施例4提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表2；用途同實(shí)施例3；制備方法如下：

將1.0份多元醇加入到8.8份tpu(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻得混合物ⅱ；

將26.0份石蠟油、混合物ⅱ、17.6份poe、0.5份poe-g-gma(相容劑)、35.0份重質(zhì)碳酸鈣(填充劑)和1.0份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為120-150rpm。

實(shí)施例5

實(shí)施例5提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表2；所述用途同實(shí)施例3；所述制備方法如下：

將35.0份石蠟油加入到17.6份sebs(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，然后于50℃保溫12h，得混合物??；

將混合物ⅰ、2.0份多元醇、8.8份acm、1.0份poe-g-gma(相容劑)、150.0份重質(zhì)碳酸鈣(填充劑)和4.5份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300-350rpm。

實(shí)施例6

實(shí)施例6提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表2；所述制備方法、用途同實(shí)施例3。

實(shí)施例7

實(shí)施例7提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表2；所述制備方法、用途同實(shí)施例3。

表2

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表3；所述制備方法如下：

將37.0份石蠟油加入到10.0份sebs(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，然后于50℃保溫12h，得混合物??；

將混合物ⅰ、2.5份多元醇、16.4份poe、2.3份poe-g-gma(相容劑)、50.4份重質(zhì)碳酸鈣(填充劑)和2.4份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為190-250rpm。

對(duì)比例2

本對(duì)比例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表3；所述制備方法如下：

將2.5份多元醇加入到10.0份tpu(熱塑性彈性體)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻得混合物ⅱ；

將37.0份石蠟油、混合物ⅱ、16.4份acm、2.3份poe-g-gma(相容劑)、50.4份重質(zhì)碳酸鈣(填充劑)和2.4份常用著色劑加入高速混合機(jī)中，于1000-1500rpm條件下攪拌使其混合均勻，熔融擠出造粒，即得熱塑性復(fù)合彈性體顆粒。

其中，熔融擠出造粒中：擠出機(jī)的溫度為190-205℃，擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為190-250rpm。

對(duì)比例3

本對(duì)比例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表3；所述制備方法同實(shí)施例3。

對(duì)比例4

本對(duì)比例提供了一種熱塑性復(fù)合彈性體及其制備方法、用途；所述熱塑性復(fù)合彈性體的原料組成請(qǐng)參見表3；所述制備方法同實(shí)施例3。

表3

性能測(cè)試

對(duì)上述各例提供的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)方法如下：

拉伸強(qiáng)度：檢測(cè)方法參照iso37；

伸長率：檢測(cè)方法參照iso37；

撕裂強(qiáng)度：檢測(cè)方法參照iso34-1；

邵氏硬度：檢測(cè)方法參照is07619；

撕裂強(qiáng)度：檢測(cè)方法參照astmd-1922；

壓縮永久變形：檢測(cè)方法參照iso815-1；

黏結(jié)強(qiáng)度：檢測(cè)方法參照gb/t7124-86。

性能測(cè)試結(jié)果如下表4：

表4

通過上表4的結(jié)果分析可知：實(shí)施例4-7提供的熱塑性復(fù)合彈性體采用極性熱塑性彈性體、非極性熱塑性彈性體的復(fù)合彈性體，在原料種類及重量含量優(yōu)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保友好(不含任何芳烴化合物和低沸點(diǎn)化合物)、黏結(jié)強(qiáng)度高、彈性和力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異整體效果。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案存在優(yōu)選方案，具體體現(xiàn)在實(shí)施例1-3：實(shí)施例1-3相對(duì)于實(shí)施例4-7屬于本發(fā)明的優(yōu)選例，通過極性熱塑性彈性體、非極性熱塑性彈性體復(fù)合比例的優(yōu)化，多元醇的羥值范圍的篩選，對(duì)氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物結(jié)構(gòu)及分子量優(yōu)選及各原料重量份數(shù)的優(yōu)選，使得熱塑性復(fù)合彈性體在拉伸強(qiáng)度、伸長率、撕裂強(qiáng)度、邵氏硬度、撕裂強(qiáng)度、壓縮永久變形、黏結(jié)強(qiáng)度體現(xiàn)更佳的效果，更加適于作為塑膠跑道制備材料。具體地，發(fā)明人優(yōu)化極性熱塑性彈性體、非極性熱塑性彈性體復(fù)合比例的目的在于使得復(fù)合彈性體與聚氨酯膠黏劑具有良好的親合性、提高其黏結(jié)強(qiáng)度；同時(shí)，選用帶有活性端羥基的聚氨酯彈性體、多元醇，目的在于使得復(fù)合彈性體與聚氨酯膠黏劑的端基發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，從而提高了聚氨酯膠黏劑與彈性體顆粒的黏結(jié)強(qiáng)度；通過優(yōu)選多元醇的羥值的目的在于促進(jìn)聚氨酯膠黏劑對(duì)彈性體顆粒的浸潤，調(diào)節(jié)彈性體顆粒分子鏈間或與聚氨酯膠黏劑分子鏈間交聯(lián)程度，有利于提高彈性體顆粒強(qiáng)度，所得的塑膠跑道壓縮形變小、耐久性優(yōu)異；另外對(duì)氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sebs)結(jié)構(gòu)及分子量的篩選目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)合彈性體的高強(qiáng)度和高彈性；優(yōu)化原料重量含量的目的在于優(yōu)化復(fù)合彈性體力學(xué)強(qiáng)度、延伸性、硬度等性能。

為突出本發(fā)明配方中原料的重要性，發(fā)明人還設(shè)置了對(duì)比例，對(duì)比例1-4是實(shí)施例3的對(duì)比例，其中對(duì)比例1與實(shí)施例3的對(duì)比之處在于熱塑性彈性體僅采用了非極性熱塑性彈性體，對(duì)比例2與實(shí)施例3的對(duì)比之處在于熱塑性彈性體僅采用了極性熱塑性彈性體，對(duì)比例3與實(shí)施例3的對(duì)比之處在于sebs為星型、重均分子量15萬，對(duì)比例4與實(shí)施例3的對(duì)比之處在于聚醚多元醇的羥值為20mgkoh/g，檢測(cè)結(jié)果顯示，對(duì)比例在拉伸強(qiáng)度、伸長率、硬度、撕裂強(qiáng)度、壓縮永久變形、黏結(jié)強(qiáng)度方面均差于實(shí)施例。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。