一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用与流程

1.本技术属于人造草坪技术领域，具体涉及一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.人造草坪诞生于上个世纪60年代的美国，它是以塑料化纤产品为原料采用人工方法制作的模拟草坪。它不像天然草坪一样需要消耗生长必需的肥料、水等资源，能满足全天24小时高强度的运动需要，同时还具有养护简单、排水迅速、场地平整度优秀的优点。人造草坪被广泛用于曲棍球、棒球、橄榄球的专用比赛场地，足球、网球、高尔夫球等运动的公众练习场或作为地面铺装美化室内环境等。
3.然而，随着体育运动对场地要求的不断提高，全民健身的大力推广，国内外的人造草系统不仅仅是用作比赛用途，越来越多面对广大群众的经营性场地投入使用，这些场地在户外高频高强度使用时，易产生强度下降、开裂等问题，尤其是在剧烈运动场地，使用寿命大打折扣。
4.因此，研发出一种组合物及其在人造草丝领域的应用，大幅提升草丝强度，进而提高人造草坪的耐磨性能和使用寿命。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供了有鉴于此，本发明提供了一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用，可以解决现有人工草坪使用寿命短的技术问题。
6.本技术第一方面提供了一种聚乙烯组合物，所述聚乙烯组合物包括：线性低密度聚乙烯、交联剂以及引发剂；
7.优选的，所述聚乙烯组合物还包括填充剂。
8.需要说明的是，填充剂可以提高聚乙烯的耐热性、硬度等机械性能，聚乙烯耐热性、硬度越高，其耐磨性越强，即通过填充剂可以改善聚乙烯组合物的耐磨性，进一步延长了人工草坪使用寿命。
9.优选的，所述聚乙烯组合物还包括稳定剂和色母粒。
10.需要说明的是，线性低密度聚乙烯为无色透明的物质，而在聚乙烯组合物中增加色母粒可以对线性低密度聚乙烯染色，丰富了聚乙烯组合物的颜色，拓展了聚乙烯组合物的应用场景，如选择绿色色母粒，可将聚乙烯组合物染色成绿色，使其适用于足球、网球、高尔夫球等运动场景；
11.而稳定剂可以避免聚乙烯组合物被氧化，颜色变淡，如稳定剂可长期维持绿色的聚乙烯组合物长时间不变色，使其长时间在足球、网球、高尔夫球等运动场景中使用而不褪色。
12.优选的，所述聚乙烯组合物还包括加工助剂。
13.需要说明的是，由于聚乙烯组合物包括线性低密度聚乙烯、色母粒、交联剂、引发
剂、稳定剂以及填充剂等多种不同的物质，因此，会出现物质不相容的情况，而加工助剂可以促进多种物质相容，改善聚乙烯组合物的流动性，降低了加工难度，如降低了加工成表面光滑、染色均匀的绿色人工草丝的难度。
14.优选的，以质量份计，所述聚乙烯组合物包括：线性低密度聚乙烯95～100份、交联剂1～3份以及引发剂0.5～1份。
15.优选的，以质量份计，所述聚乙烯组合物包括：线性低密度聚乙烯100份、交联剂1份以及引发剂0.5份。
16.需要说明的是，与交联剂1～3份以及引发剂0.5～1份相比，通过减少交联剂以及引发剂的质量，可以控制线性低密度聚乙烯的交联程度，从而使聚乙烯组合物具有可重复加工性能，达到可回收的目的，如将已经制备成人工草丝的聚乙烯组合物，在强度下降、开裂导致寿命结束时，再次将人工草丝交联，提高了人工草丝的强度，使其具有可重复使用性能。
17.优选的，所述填充剂包括碳酸镁、碳酸钙以及滑石粉中的一种或多种。
18.优选的，所述稳定剂为抗氧剂1076和/或抗氧剂ca；
19.所述色母粒为pe载体的色母粒。
20.需要说明的是，pe载体的色母粒与线性低密度聚乙烯属于同一种物质，根据相似相容原理，一方面容易上色，另一方面可以提高色母粒与线性低密度聚乙烯的混合均匀性，使染色均匀。
21.优选的，所述加工助剂为含氟聚合物。
22.优选的，以质量份计，所述聚乙烯组合物还包括色母粒4～6份、稳定剂1～5份、加工助剂0～1份以及填充剂1～5份。
23.优选的，所述交联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以及环氧基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
24.优选的，所述引发剂包括过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化2-乙基已酸叔戊酯(tapo)以及二羟基联苯(dhpb)中的一种或多种。
25.需要说明的是过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基已酸叔戊酯以及二羟基联苯为过氧化物引发剂，可在受热分解产生自由基，可引发聚乙烯与硅烷接枝反应的发生，在环境水分的作用下进一步发生交联反应。
26.本技术第二方面提供了一种聚乙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
27.步骤1，将线性低密度聚乙烯、交联剂以及引发剂混合，得到聚乙烯混合物；
28.步骤2，将所述聚乙烯混合物加入螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得到聚乙烯组合物。
29.需要说明的是，螺杆挤出机在熔融挤出过程中，引发剂受热分解产生自由基，可引发聚乙烯与硅烷接枝反应的发生，在环境水分的作用下进一步发生交联反应，从而在聚乙烯纤维内形成交联或者接枝结构，提高了线性低密度聚乙烯的交联程度，从而提高了聚乙烯组合物的强度，而冷却、拉伸、定型以及收卷可将聚乙烯组合物加工成特定的形状，如人造草丝、人造草坪所用的人造草丝等。
30.本技术第三方面提供了以上所述聚乙烯组合物在人造草坪中的应用。
31.综上所述，本技术提供了一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用；所述聚乙烯组
合物包括：线性低密度聚乙烯、交联剂以及引发剂；其中，引发剂分解产生的自由基，可引发线性低密度聚乙烯与硅烷交联剂接枝反应的发生，从而在聚乙烯纤维内形成交联或者接枝结构，提高了线性低密度聚乙烯的交联程度，聚乙烯的交联程度越高，其硬度、强度等机械性能越高，从而提高了聚乙烯的耐磨性能，延长了人造草坪使用寿命，本技术提供的一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用可以解决现有人造草坪使用寿命短的技术问题。
附图说明：
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1为部分交联人造草丝制得的人造草坪。
具体实施方式：
34.本技术提供了一种聚乙烯组合物及其制备方法和应用，可以解决现有人工草坪使用寿命短的技术问题。
35.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
36.其中，以下实施例所用试剂或原料均为市售或自制。
37.实施例1
38.称取90kgllpde、4kg色母粒、1kg交联剂、1kg引发剂和7kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及5g填充剂构成。
39.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品1。
40.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtms，引发剂为bpo，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为滑石粉。
41.实施例2
42.称取90kgllpde、4kg色母粒、2kg交联剂、1kg引发剂和7kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及5g填充剂构成。
43.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品2。
44.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtms，引发剂为bpo，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为滑石粉。
45.实施例3
46.称取90kgllpde、4kg色母粒、1kg交联剂、1kg引发剂和7kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及5g填充剂构成。
47.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以
及收卷后，得人造草丝产品3。
48.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtme，引发剂为dhpb，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为滑石粉。
49.实施例4
50.称取90kgllpde、4kg色母粒、2kg交联剂、1kg引发剂和7kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及5g填充剂构成。
51.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品4。
52.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtme，引发剂为dhpb，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为滑石粉。
53.实施例5
54.称取90kgllpde、4kg色母粒、2kg交联剂、1kg引发剂和6kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及4kg填充剂构成。
55.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品5。
56.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtme，引发剂为dhpb，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为碳酸钙。
57.实施例6
58.称取90kgllpde、4kg色母粒、2kg交联剂、1kg引发剂和6kg其它助剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及4kg填充剂构成。
59.将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品6。
60.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，交联剂为vtme，引发剂为dhpb，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为碳酸钙。
61.实施例7
62.称取90kgllpde、4kg色母、6kg其他助剂剂；其中，其它助剂由1kg稳定剂、1kg加工助剂以及4kg填充剂构成将各原料混合均匀后，加入同向单螺杆挤出机中熔融挤出，经冷却、拉伸、定型以及收卷后，得人造草丝产品7。
63.本实施例中，色母粒为pe载体母粒，稳定剂为抗氧剂ca，加工助剂为含氟聚合物，填充剂为滑石粉。
64.实施例8
65.本实施例为测定实施例1～6制得的产品1～6受热分解实验以及耐低温性能的具体实施例。
66.将人造草丝产品1～产品6分别放置于温度为170℃的密闭空间内，检测空间内苯、甲苯、二甲苯的相对含量。经放置30天后，未检测出苯、甲苯、二甲苯等有害物质，因此，本发明提供的技术方案制得的人造草丝产品，结构稳定，受热不易分解，不会造成环境污染以及损坏使用者的健康。
67.将人造草丝产品1～产品6分别放置于温度为-50℃的密闭空间内，检测空间内苯、甲苯、二甲苯的相对含量。经放置30天后，未检测出苯、甲苯、二甲苯的等有害物质，因此，本
发明提供的技术方案制得的人造草丝产品，结构稳定，受冷不易分解，不会造成环境污染以及损坏使用者的健康。
68.实施例9
69.本实施例为测定实施例1～7制得的产品1～7力学性能，即拉伸强度的具体实施例。
70.所得实验结果请参阅表1.
71.表1：产品拉伸强度结果
72.产品产品1产品2产品3产品4产品5产品6产品7拉断力(n)27.133.223.329.523.524.114.7
73.经上述拉伸实验测定可得，其中实施例7为与未经任何处理制得的人造草丝，即空白对比，如实施例7的人造草丝的拉伸强度为12-15n，与其相比，本发明提供的技术方案制得的人造草丝其拉伸强度最高可提高1倍以上。
74.综上所述，本发明提供了一种聚乙烯组合物，所述组合物的原料包括：线性低密度聚乙烯、交联剂以及引发剂，引发剂分解产生的自由基，可引发线性低密度聚乙烯与硅烷接枝反应的发生，利用硅烷交联剂交联线性低密度聚乙烯，从而在聚乙烯纤维内形成交联或者接枝结构，提高了线性低密度聚乙烯的交联程度，聚乙烯的交联程度越高，其硬度、强度等机械性能越高，从而提高了聚乙烯的耐磨性能，延长了人造草坪使用寿命，同时，碳酸镁、碳酸钙以及滑石粉等填充剂可以提高聚乙烯的耐热性、硬度等机械性能，从而进一步改善聚乙烯耐磨性，延长了人造草坪使用寿命；且抗氧剂1076和/或抗氧剂ca等稳定剂避免了染色后的聚乙烯色彩变淡变浅，避免了聚乙烯褪色后无法使用，延长了人造草坪使用寿命；本发明提供的一种聚乙烯组合物及其在人造草丝领域的应用，可以解决现有人造草坪耐磨性差，使用寿命短的技术问题；
75.同时，本技术通过降低交联剂和引发剂在聚乙烯组合物中的质量分数等手段，可以控制线性低密度聚乙烯的交联程度，从而使聚乙烯组合物具有可重复加工性能，达到可回收的目的。
76.进一步的，本技术应用与人造草坪的聚乙烯组合物中的各组分，不含有对环境有害的物质，llpde以及色母粒在拉丝过程、受热及水解过程中不会挥发，对人体不会产生损害，不破坏环境。
77.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。