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(shù)：
：塑膠跑道是指用具有橡膠性質(zhì)的合成材料彈性體鋪設(shè)的用于田徑比賽的地場(chǎng)鋪面面層。目前國(guó)內(nèi)普遍以聚氨酯為粘合劑鋪裝塑膠跑道，近幾年出現(xiàn)了以環(huán)保水性丙烯酸樹(shù)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(jìn)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?zhǔn)怯苫瘜W(xué)穩(wěn)定的飽和烴組成，只在側(cè)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(xué)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(lái)，市場(chǎng)中出現(xiàn)了大量三元乙丙橡膠顆粒。目前，現(xiàn)有專(zhuān)利中授權(quán)公告號(hào)為cn101698730b的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)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(guò)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(chǎn)品無(wú)腐蝕性，物理性能好的橡膠顆粒。但是，現(xiàn)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(chǎn)的顆粒密度較大，鋪裝用量較多；另外，在生產(chǎn)橡膠顆粒所用的原材料中，含有仲胺的促進(jìn)劑可能會(huì)生成n-亞硝胺對(duì)人體傷害較大。技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)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(wú)機(jī)活化劑1～5份、有機(jī)活化劑0.5～1.5份、環(huán)保促進(jìn)劑0.5～3份、硫化劑1～5份。通過(guò)采用上述技術(shù)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(shí)向三元乙丙橡膠中添加填充劑、軟化劑、無(wú)機(jī)活化劑、有機(jī)活化劑、環(huán)保促進(jìn)劑以及硫化劑，經(jīng)由本申請(qǐng)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(qǐng)的三元乙丙顆粒鋪設(shè)的塑膠跑道遇到炎熱天氣或者在強(qiáng)紫外線(xiàn)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(jìn)一步設(shè)置為：所述三元乙丙橡膠中乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％～80％；門(mén)尼粘度在25℃條件下為60～70。通過(guò)采用上述技術(shù)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(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和回彈值總體呈增大趨勢(shì)；在三元乙丙橡膠中，隨著門(mén)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(shí)間不斷減小，限定三元乙丙橡膠中乙烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及門(mén)尼粘度，從而有助于三元乙丙橡膠進(jìn)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(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和回彈值。本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)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(guò)采用上述技術(shù)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(nèi)，有助于對(duì)三元乙丙橡膠的補(bǔ)強(qiáng)，從而保證三元乙丙橡膠的高強(qiáng)性。本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述軟化劑為15#、26#、32#、46#、68#、100#白油中的一種。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，白油是白色礦物油，經(jīng)過(guò)特殊的深度精制后的礦物油，白油的基本組成為飽和烴結(jié)構(gòu)，芳香烴、含氮、氧、硫等物質(zhì)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(xué)穩(wěn)定性，白油具有不同的牌號(hào)，按照40℃的運(yùn)動(dòng)黏度大小來(lái)劃分白油的分類(lèi)，隨著白油牌號(hào)的增大，三元乙丙橡膠的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)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(jìn)一步設(shè)置為：所述低密度填料為空心玻璃微球。通過(guò)采用上述技術(shù)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(jí)新型輕質(zhì)材料，粒度為10～250μm，壁厚為1～2μm，空心玻璃微球具有抗壓強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、電阻率高、熱導(dǎo)系數(shù)和熱收縮系數(shù)小等特點(diǎn)，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(jìn)一步設(shè)置為：所述環(huán)保促進(jìn)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(nèi)酰胺中的一種或幾種。通過(guò)采用上述技術(shù)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(nèi)酰胺(dtdc)均作為促進(jìn)劑使用，上述促進(jìn)劑中均不含n-亞硝胺，而n-亞硝胺是強(qiáng)致癌物，對(duì)人體肝臟表現(xiàn)為中毒性肝炎和腹水，其后以ndma給小鼠和小狗染毒也出現(xiàn)肝臟退化性壞死，本申請(qǐng)所用的環(huán)保促進(jìn)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(jìn)一步設(shè)置為：所述無(wú)機(jī)活化劑為氧化鋅或者氧化鎂。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，氧化鋅或者氧化鎂在三元乙丙橡膠中，主要起到流動(dòng)性和抗氧能力，增加橡膠的拉伸強(qiáng)度和抗沖擊力；其次是在硫化過(guò)程中作為活性劑與有機(jī)促進(jìn)劑、硬脂酸、硫磺等的反應(yīng)發(fā)生在氧化鋅粒子的表面；由于氧化鋅對(duì)電子的親合能大，吸附促進(jìn)劑的能力強(qiáng)，在硬脂酸的作用下生成可溶于膠料的促進(jìn)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(luò)合物，使促進(jìn)劑更加活潑，硫化劑加入絡(luò)合物中，通過(guò)誘導(dǎo)活化作用形成很強(qiáng)的硫化劑，在此過(guò)程中氧化鋅粒子表面不斷地發(fā)生反應(yīng)，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(jìn)一步設(shè)置為：所述有機(jī)活化劑為硬脂酸。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，硬脂酸是硬脂酸與軟脂酸的混合物，是一種高級(jí)飽和脂肪酸，在本申請(qǐng)中硬脂酸作為活化劑使用，對(duì)三元乙丙橡膠的影響較大，會(huì)降低橡膠的粘度，改善工藝性能，提高橡膠的可塑性；同時(shí)，有助于配合促進(jìn)劑，起到第二促進(jìn)劑的作用，使硬化速度加快。本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述硫化劑為硫磺、過(guò)氧化二異丙苯、雙叔丁基過(guò)氧異丙基苯、1，1-二叔丁基過(guò)氧基-3，3，5-三甲基環(huán)己烷中的一種或幾種。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，硫化劑選用硫磺、過(guò)氧化二異丙苯、雙叔丁基過(guò)氧異丙基苯或者1，1-二叔丁基過(guò)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(nèi)，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(kāi)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(wú)機(jī)活化劑1～5份、有機(jī)活化劑0.5～1.5份、環(huán)保促進(jìn)劑0.5～3份、硫化劑1～5份稱(chēng)取原料，投入密煉機(jī)中混煉，混煉溫度為120～130℃，時(shí)間為30～60min；混煉后再投入開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行精煉，精煉溫度為60～70℃，時(shí)間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機(jī)中連續(xù)擠出片材，擠出機(jī)溫度為120℃，然后投入硫化罐中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時(shí)后造粒分級(jí)得成品。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，經(jīng)由密煉機(jī)與開(kāi)煉機(jī)，對(duì)橡膠實(shí)現(xiàn)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(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)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(xiàn)有技術(shù)中添加大量的碳酸鈣、陶土等密度較大的填料導(dǎo)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(qǐng)的硫化膠所使用的促進(jìn)劑中，不含n-亞硝胺，遇到炎熱天氣以及強(qiáng)紫外線(xiàn)照射時(shí)，減少釋放毒氣，有助于提高硫化膠的環(huán)保性能；3、促進(jìn)劑包括有機(jī)促進(jìn)劑與無(wú)機(jī)促進(jìn)劑，二者產(chǎn)生協(xié)同作用，有助于加速本申請(qǐng)的橡膠的固化速度，同時(shí)，促進(jìn)劑與硫化劑共同作用，進(jìn)一步增強(qiáng)促進(jìn)劑的促進(jìn)作用。具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)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(jìn)劑cz0.5份、促進(jìn)劑tbztd0.5份、硫磺1份稱(chēng)取原料，投入密煉機(jī)中混煉，混煉溫度為120℃，時(shí)間為30min；混煉后再投入開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行精煉，精煉溫度為60℃，時(shí)間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機(jī)中連續(xù)擠出片材，擠出機(jī)溫度為120℃，然后投入硫化罐中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時(shí)后造粒分級(jí)得成品。實(shí)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(jìn)劑cz1.5份、促進(jìn)劑tbztd0.5份、硫磺3份稱(chēng)取原料，投入密煉機(jī)中混煉，混煉溫度為120℃，時(shí)間為30min；混煉后再投入開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行精煉，精煉溫度為60℃，時(shí)間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機(jī)中連續(xù)擠出片材，擠出機(jī)溫度為120℃，然后投入硫化罐中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時(shí)后造粒分級(jí)得成品。實(shí)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(jìn)劑cz1份、過(guò)氧化二異丙苯3.5份、硫磺0.5份稱(chēng)取原料，投入密煉機(jī)中混煉，混煉溫度為120℃，時(shí)間為30min；混煉后再投入開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行精煉，精煉溫度為60℃，時(shí)間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機(jī)中連續(xù)擠出片材，擠出機(jī)溫度為120℃，然后投入硫化罐中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時(shí)后造粒分級(jí)得成品。實(shí)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(jìn)劑cz1.5份、促進(jìn)劑dtdc0.5份、硫磺1份稱(chēng)取原料，投入密煉機(jī)中混煉，混煉溫度為120℃，時(shí)間為30min；混煉后再投入開(kāi)煉機(jī)中進(jìn)行精煉，精煉溫度為60℃，時(shí)間為30min，得精煉混合物；(2)將精煉混合物投入至擠出機(jī)中連續(xù)擠出片材，擠出機(jī)溫度為120℃，然后投入硫化罐中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)間為30min、溫度為160℃，壓力為7mpa；硫化后出罐，室溫冷卻12小時(shí)后造粒分級(jí)得成品。對(duì)比例：以中國(guó)專(zhuān)利cn101698730b中制備的橡膠顆粒作為對(duì)比例。檢測(cè)手段：(1)拉伸測(cè)試：以擠出機(jī)擠出的片材為待檢測(cè)試樣，按照gb/t528-2009[68]為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，利用rt-10型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試樣品的拉伸性能，通過(guò)抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率來(lái)表征復(fù)合材料的拉伸性能。(2)硬度：按照astmd224097標(biāo)準(zhǔn)方法，采用橡膠硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。(3)密度：按照gb/t533-1991的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，采用橡膠密度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。項(xiàng)目實(shí)施例一實(shí)施例二實(shí)施例三實(shí)施例四對(duì)比例拉伸強(qiáng)度(mpa)5.7865.9965.6284.6783.125斷裂伸長(zhǎng)率(％)698726679593358硬度(a)7273706868密度(g/cm3)1.2211.2351.2291.3221.423通過(guò)上表可知，本申請(qǐng)的橡膠具有較低的密度，使本申請(qǐng)的三元乙丙顆粒具有質(zhì)輕的特性，同時(shí)，本申請(qǐng)的三元乙丙顆粒的拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長(zhǎng)率均很優(yōu)異。本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)洳⒉皇菍?duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專(zhuān)利法的保護(hù)。當(dāng)前第1頁(yè)12