專利名稱：：一種增強(qiáng)型人造草坪纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種纖維及其制備方法，更具體地說涉及一種增強(qiáng)型人造草坪纖維及其制備方法，屬于人造草坪
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：天然草坪場地是大型國際比賽的首選場地，可滿足運(yùn)動(dòng)功能和保護(hù)功能，但存在著耐久性耐候性差，管理費(fèi)用高，不適應(yīng)大人流、高密度運(yùn)動(dòng)的缺點(diǎn)。與天然草坪相比，人造草坪除在使用性能上接近天然草坪外，還有著明顯的優(yōu)點(diǎn)全天候24小時(shí)使用，受雨、雪天氣影響小；維護(hù)簡單，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等。人造草纖維的發(fā)展經(jīng)歷了第一代的尼龍，第二代的聚丙烯，第三代的聚乙烯這樣的發(fā)展階段，尼龍的耐久性比較好，但是存在吸水后其力學(xué)性能與干燥時(shí)會(huì)發(fā)生變化，從而改變草坪的固有特性，聚丙烯耐候性較差，容易出現(xiàn)纖化現(xiàn)象，且其表面摩擦系數(shù)較大，易對運(yùn)動(dòng)員的滑行造成傷害，第三代的聚乙烯雖然比前幾代草坪的運(yùn)動(dòng)性能大有改善，但是對于激烈的高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，人造草纖維還是呈現(xiàn)出一定的不足在軸向拉伸后草評纖維更易在該方向上裂開，纖維的裂開部分不久將折斷，在人造草坪運(yùn)動(dòng)場中形成纏結(jié)或裸露的強(qiáng)運(yùn)動(dòng)斑紋，這對草坪的運(yùn)動(dòng)性能如震動(dòng)吸收、垂直球反彈等產(chǎn)生負(fù)面影響，對運(yùn)動(dòng)員易造成損傷等。通過專利檢索發(fā)現(xiàn)，目前對人造草纖維的研究主要集中在兩個(gè)方面，一是聚乙烯化合物的共混改性，如專利EP02077589.6通過第一合成化合物和第二合成化合物共混的角度解決上述問題。二是從草絲的外形方面，提高草纖維的挺度，如專利WO2006085751,而將納米無機(jī)填料用于人造草坪纖維，提高纖維強(qiáng)度的專利還未見有報(bào)道。無機(jī)納米粒子以其自身具有獨(dú)特的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊性質(zhì)而可以與高分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的物化作用，達(dá)到對聚合物增強(qiáng)增韌的效果。目前，以無機(jī)納米粒子為填料，制備納米復(fù)合材料的技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航天、工程塑料、包裝等多個(gè)
技術(shù)領(lǐng)域：
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發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和問題，提供了一種增強(qiáng)型人造草坪纖維，該種人造草坪纖維適用于學(xué)校、游泳池防滑地面、高爾夫球場走道，尤其適用于足球場、網(wǎng)球場、橄欖球場等運(yùn)動(dòng)比較頻繁、比較激烈的場所。本發(fā)明還提供該增強(qiáng)型人造草坪纖維的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維，由基體樹脂、增強(qiáng)母粒和功能性材料組成，各組分重量百分比如下基體樹脂6094%增強(qiáng)母粒530%功能性材料0.110%。本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的增強(qiáng)母料由無機(jī)納米粒子、載體樹脂和分散劑組成，其各組份重量百分比如下載體樹脂4079.5%無機(jī)納米粒子2059.5%分散劑0.15%。本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的載體樹脂為線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或幾種，其熔融指數(shù)為0.230g/10min，優(yōu)選為l20g/10min。再進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的無機(jī)納米粒子為納米碳酸轉(zhuǎn)、納米滑石粉、納米二氧化硅、納米硅藻土、納米硅灰石中的一種或幾種混合物，無機(jī)納米粒子的粒徑為10200nm，優(yōu)選為10100nm。再進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的分散劑為偶聯(lián)劑、液體石蠟、硅油的一種或幾種。本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的基體樹脂為聚烯烴類，優(yōu)選為聚乙烯類；所述的功能性材料為色母粒、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧劑、抗靜電劑、潤滑劑中的一種或幾種的組合物。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維的制備方法包括兩個(gè)步驟一、增強(qiáng)母粒的制備；二、增強(qiáng)型人造草纖維的制備，其具體工序?yàn)?增強(qiáng)母粒的制備(1)將無機(jī)納米粒子、分散劑、載體樹脂混合后在高速混合機(jī)中混合均勻，混合的溫度為5015(TC，混合的時(shí)間為1060分鐘；(2)將上述混合均勻的物料通過單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)溫度控制為100200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200500r/min;*增強(qiáng)型人造草纖維的制備(1)把增強(qiáng)母粒、基體樹脂和功能性材料共混，經(jīng)單螺桿或雙螺桿在15030(TC的溫度下熔融，擠壓成薄膜，或通過熔融紡絲的工藝，擠出形成單絲纖維；(2)將該薄膜或單纖維冷卻固化，切割成厚50300um、寬230mm的窄條；單絲纖維則不需要切割；(3)在80-150'C的溫度下沿窄條的拉伸方向使該窄條牽伸48倍；(4)用烘箱對該牽伸的窄條在80150'C的溫度下進(jìn)行110%的松弛熱處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維強(qiáng)度和柔韌性有了大幅度提高，適用于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度比較大、比較激烈的場合，減少因草纖維受損而影響運(yùn)動(dòng)性能。本發(fā)明的制備方法簡單，成本低。圖1為模擬人工磨損測試示意圖，其中l(wèi)為磨損裝置的滾輪，2為滾輪上的尼龍鞋丁，3為本發(fā)明的人造草纖維，4為人造草坪的基底層。使用時(shí)滾輪在人造草坪上作橫向和縱向兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，尼龍鞋丁在滾輪上隨機(jī)分布，模擬運(yùn)動(dòng)員足球鞋在人造草坪運(yùn)動(dòng)場上的運(yùn)動(dòng)，該裝置已獲得了國際足聯(lián)的認(rèn)可。具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實(shí)施例。實(shí)施例1:原料(1)納米碳酸鈣50kg(粒徑為10nm)、硅垸偶聯(lián)劑2kg、LLDPE50kg(熔融指數(shù)為2g/10min);(2)增強(qiáng)母粒5kg、LLDPE樹脂89kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。*增強(qiáng)母粒的制備(1)將納米碳酸鈣、硅垸偶聯(lián)劑和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為150°C，混合時(shí)間為IO分鐘；(2)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。參增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用4)110mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等在230'C的溫度下熔融從T型模頭擠出成膜狀，以15m/mhi的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化成膜，將薄膜切割成窄條狀，在90'C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍，之后在90'C的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約10mm、厚度約100ym約8000旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。制備的增強(qiáng)型人造草纖維的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、熱收縮率以及耐磨損性的測定結(jié)果見表1，其中，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的測定依照GB/T1040進(jìn)行，采用拉伸速率100mm/min，標(biāo)距100mm。收縮率是測定在13(TC的硅油中浸泡10分鐘縱方向的收縮率。耐磨性測試是先將人造草纖維織成一定規(guī)格的人造草坪，然后通過圖1所示的試驗(yàn)裝置對人造草坪的草纖維進(jìn)行模擬人工磨損的測試，通過拍照，比較磨損12200周次后，人造草纖維外觀的變化。實(shí)施例2原料(1)納米碳酸鈣50kg(粒徑為10nm)、硅烷偶聯(lián)劑2kg、LLDPE50kg(熔融指數(shù)為2g/10min);(2)增強(qiáng)母粒15kg、LLDPE樹月旨74kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。增強(qiáng)母粒的制備(1)將納米碳酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為90°C,混合時(shí)間為30分鐘；(2)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-15(TC,螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。參增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用4)110mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等在230'C的溫度下熔融從T型模頭擠出成膜狀，以15m/min的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化成膜，將薄膜切割成窄條狀，在90'C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍，之后在9(TC的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約10mm、厚度約100um約8000旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、耐磨損性能，結(jié)果見表l。實(shí)施例3原料(1)納米碳酸鈣50kg(粒徑為10nm)、硅烷偶聯(lián)劑2kg、LLDPE50kg(熔融指數(shù)為2g/10min);(2)增強(qiáng)母粒30kg、LLDPE樹脂64kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。參增強(qiáng)母粒的制備(1)將納米碳酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為50°C，混合時(shí)間為60分鐘；(2)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。參增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用cH10mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等在230'C的溫度下熔融，從T型模頭擠出成膜狀，以15m/min的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化成膜，將薄膜切割成窄條狀，在9(TC的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍，之后在90'C的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約10mm、厚度約100ym約8000旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、耐磨損性能，結(jié)果見表l。實(shí)施例4原料(1)納米碳酸鈣50kg(粒徑為100nm)、鋁酸酯偶聯(lián)劑2kg、LLDPE50kg(熔融指數(shù)為2g/10min);(2)增強(qiáng)母粒5kg、LLDPE樹脂89kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。增強(qiáng)母粒的制備(3)將納米碳酸鈣、硅垸偶聯(lián)劑和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為90。C，混合時(shí)間為30分鐘；(4)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-15(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。參增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用4)110mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑等在23(TC的溫度下熔融從T型模頭擠出成膜狀，以15m/min的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化成膜，將薄膜切割成窄條狀，在90'C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍，之后在9(TC的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約10mm、厚度約100ym約8000旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、耐磨損性能，結(jié)果見表l。實(shí)施例5原料(l)納米碳酸鈣50kg(粒徑為20nm)、硅油2kg、LDPE50kg(熔融指數(shù)為7g/10min);(2)增強(qiáng)母粒5kg、LLDPE樹脂89kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。*增強(qiáng)母粒的制備(5)將納米碳酸鈣、硅油和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為90°C，混合時(shí)間為30分鐘；(6)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用4)90mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑等在230'C度溫度下熔融，經(jīng)由紡絲模頭擠出，形成單纖維，以20m/min的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化，在9(TC的溫度下沿拉伸方向牽伸4倍，之后在9(TC的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約lmm、厚度約200Pm約1250旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、耐磨損性能，結(jié)果見表l。實(shí)施例6原料(l)納米碳酸鈣50kg(粒徑為50nm)、硅油2kg、LDPE50kg(熔融指數(shù)為7g/10min);(2)增強(qiáng)母粒5kg、LLDPE樹脂89kg、色母粒5kg、抗氧劑0.5kg、光穩(wěn)定劑0.5kg。*增強(qiáng)母粒的制備(7)將納米碳酸鈣、硅油和載體樹脂LLDPE在高速混合機(jī)中混合均勻，混合溫度為90'C，混合時(shí)間為30分鐘；(8)將上述物料在雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)溫度范圍為100-150°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。參增強(qiáng)型人造草纖維的制備使用4)90mm的單螺桿擠出機(jī)將共混均勻的的增強(qiáng)母粒、LLDPE、色母粒、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、加工助劑等在23(TC的溫度下熔融，經(jīng)由紡絲模頭擠出，形成單纖維，以20m/min的速度拉伸，同時(shí)冷卻固化，在9(TC的溫度下沿拉伸方向牽伸4倍，之后在90'C的熱風(fēng)循環(huán)式烘箱中進(jìn)行松式熱處理，制造出寬約lmm、厚度約200ym約1250旦尼爾的增強(qiáng)型人造草纖維。測試其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率、耐磨損性能，結(jié)果見表l。比較例l、2為采用與實(shí)施例1、5中相同的人造草纖維的制備工藝，但是不添加增強(qiáng)母粒，制備相同規(guī)格的人造草纖維作為比較例，分別測試比較例中纖維的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、收縮率和耐磨損性能，測試結(jié)果見表l。表l:實(shí)施例與比較例纖維測試結(jié)果比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表中可以看出本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草纖維具有拉伸強(qiáng)度大，熱收縮率小，不易縱向開裂，耐磨性能好的特點(diǎn)。權(quán)利要求1、一種增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于由以下重量百分比的原料制成基體樹脂60～94％增強(qiáng)母粒5～30％功能性材料0.1～10％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的增強(qiáng)母料由無機(jī)納米粒子、載體樹脂和分散劑組成，其各組份重量百分比如下載體樹脂4079.5%無機(jī)納米粒子2059.5%分散劑0.15%。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的載體樹脂為線性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的一種或幾種，其熔融指數(shù)為0.230g/10min。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的載體樹脂的熔融指數(shù)為520g/10min。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的無機(jī)納米粒子為納米碳酸鈣、納米滑石粉、納米二氧化硅、納米硅藻土、納米硅灰石中的一種或幾種混合物，無機(jī)納米粒子的粒徑為10200nm。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的無機(jī)納米粒子的粒徑為10100nm。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的分散劑為偶聯(lián)劑、液體石蠟、硅油的一種或幾種。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的基體樹脂為聚烯烴類；所述的功能性材料為色母粒、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、抗氧劑、抗靜電劑、潤滑劑中的一種或幾種的組合物。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的增強(qiáng)型人造草坪纖維，其特征在于所述的聚烯烴類基體樹脂為聚乙烯類。10、一種如權(quán)利要求19任一所述的增強(qiáng)型人造草評纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟增強(qiáng)母粒的制備(1)將無機(jī)納米粒子、分散劑、載體樹脂混合后在高速混合機(jī)中混合均勻，混合的溫度為50150°C，混合的時(shí)間為1060分鐘；(2)將上述混合均勻的物料通過單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)溫度控制為100200°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200500r/min;*增強(qiáng)型人造草纖維的制備(1)把增強(qiáng)母粒、基體樹脂和功能性材料共混，經(jīng)單螺桿或雙螺桿在150300'C的溫度下熔融，擠壓成薄膜，或通過熔融紡絲的工藝，擠出形成單絲纖維；(2)將該薄膜或單纖維冷卻固化，切割成厚50300um、寬230mm的窄條；單絲纖維則不需要切割；(3)在80-150。C的溫度下沿窄條的拉伸方向使該窄條牽伸48倍；(4)用烘箱對該牽伸的窄條在8015(TC的溫度下進(jìn)行110%的松弛熱處理。全文摘要本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)型人造草坪纖維及其制備方法，屬于人造草坪
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。該增強(qiáng)型人造草坪纖維強(qiáng)度和柔韌性有了大幅度提高，適用于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度比較大、比較激烈的場合，減少因草纖維受損而影響運(yùn)動(dòng)性能。本發(fā)明的增強(qiáng)型人造草坪纖維，由基體樹脂、增強(qiáng)母粒和功能性材料組成，各組分重量百分比如下基體樹脂60～94％、增強(qiáng)母粒5～30％、功能性材料0.1～10％。文檔編號D01F8/06GK101476174SQ20091002843公開日2009年7月8日申請日期2009年1月20日優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日發(fā)明者麗季,峰李,王強(qiáng)眾,陳金桂申請人:江蘇共創(chuàng)人造草坪有限公司