跑道材料及其制备方法和应用pdf本发明属于跑道材料技术领域，具体涉及一种跑道材料，包含星型SEBS、氢化S‑(B/S)‑S、橡胶填充油、无机填充料、塑料和防老剂；所述的星型SEBS的化学式为BnY；其中，B为氢化的苯乙烯‑丁二烯嵌段聚合物臂或氢化的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段聚合物臂；Y为偶联剂残基；n为3或4；所述的氢化S‑(B/S)‑S为氢化的三嵌段聚合物，其中，第一嵌段和第三嵌段为苯乙烯嵌段，中间嵌段为丁二烯与苯乙烯无规共聚嵌段。本发明研究发现，基于所述的星型SEBS、氢化S‑(B/S)‑S的协同配合，能够改善无机填料的相
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114517018 A (43)申请公布日 2022.05.20 (21)申请号 4.X C08K 3/26 (2006.01) C08K 5/134 (2006.01) (22)申请日 2020.11.19 E01C 13/00 (2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22号 申请人 中石化巴陵石油化工有限公司 (72)发明人 方辉周伟平段世宏朱建军 (74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 专利代理师 盛武生魏娟 (51)Int.Cl. C08L 91/06 (2006.01) C08L 53/02 (2006.01) C08L 23/14 (2006.01) C08L 83/04 (2006.01) 权利要求书2页 说明书6页 (54)发明名称 跑道材料及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明属于跑道材料技术领域，具体涉及一 种跑道材料，包含星型SEBS、氢化S‑(B/S)‑S、橡 胶填充油、无机填充料、塑料和防老剂；所述的星 型SEBS的化学式为B Y；其中，B为氢化的苯乙烯‑ n 丁二烯嵌段聚合物臂或氢化的苯乙烯‑丁二烯‑ 苯乙烯嵌段聚合物臂；Y为偶联剂残基；n为3或4； 所述的氢化S‑(B/S)‑S为氢化的三嵌段聚合物， 其中，第一嵌段和第三嵌段为苯乙烯嵌段，中间 嵌段为丁二烯与苯乙烯无规共聚嵌段。本发明研 究发现，基于所述的星型SEBS、氢化S‑(B/S)‑S的 协同配合，能够改善无机填料的相兼容性能，改 善跑道的性能。该材料具有和热塑性塑料及无机 A 填料良好相容性和包裹性、抗湿滑性和低充油比 8 下良好的加工性，使跑道具有良好的力学性能和 1 0 7 耐候性。 1 5 4 1 1 N C CN 114517018 A 权利要求书 1/2页 1.跑道材料凯发K8国际，其特征在于，包含星型SEBS、氢化S-(B/S)-S、橡胶填充油、无机填充料、塑 料和防老剂； 所述的星型SEBS的化学式为B Y；其中，B为氢化的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物臂或氢化 n 的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物臂；Y为偶联剂残基；n为3或4； 所述的氢化S-(B/S)-S为氢化的三嵌段聚合物，其中，第一嵌段和第三嵌段为苯乙烯嵌 段，中间嵌段为丁二烯与苯乙烯无规共聚嵌段凯发K8国际。 2.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的星型SEBS中，所述的Y为Si，所述 的n为4。 3.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的星型SEBS的数均分子量为 15，苯乙烯质量百分含量为25-40％。 4.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的星型SEBS为SEBSYH-604、SEBSYH- 602中的至少一种。 5.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的氢化S-(B/S)-S数均分子量为 5，苯乙烯质量百分含量为30-50％，第二嵌段中的苯乙烯质量百分含量5- 30％。 6.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的氢化S-(B/S)-S为SEBSYH-511、 SEBSYH-512中的至少一种。 7.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的橡胶填充油为环烷基橡胶油或石 蜡基橡胶油。 8.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的无机填充料为碳酸钙、高岭土、滑 石粉中的一种或多种。 9.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯 中的一种或两种。 10.如权利要求1所述的跑道材料，其特征在于，所述的防老剂为β(4-羟基-3,5-二叔丁 基苯基)丙酸十八酯(抗氧剂1076)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊 四醇二亚磷酸酯(抗氧剂TH-24)、硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTP)中任意一种或多种混 合物。 11.如权利要求1～10任一项所述的跑道材料，其特征在于，各成分的重量份为： 优选地，星型SEBS：氢化S-(B/S)-S的重量比例为1～2.5:1；进一步优选为1.5～2.5:1。 12.如权利要求1～11任一项所述的跑道材料，其特征在于，还包含助剂， 2 2 CN 114517018 A 权利要求书 2/2页 所述的助剂优选为硅酮母粒； 优选地，所述的助剂的重量份小于或等于2份。 13.如权利要求1～12任一项所述的跑道材料，其特征在于，还包含抗紫外剂和颜料； 抗紫外剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(uv531)、(2-羟基-4-甲氧苯基)苯基酮 (uv9)、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并(uv326)、3,5-二叔丁基-4- 羟基苯甲酸正十六酯(uv2908)中任意一种或多种混合物； 优选地，所述的抗紫外剂的用量小于或等于0.5份 优选地，颜料为无机型颜料；颜料的用量小于或等于3-5份。 14.一种权利要求1～13任一项所述的跑道材料的制备方法，其特征在于，将各成分混 合经双螺杆挤出机挤出得到。 15.一种权利要求1～13任一项所述的跑道材料的应用，其特征在于，将其用于制备运 动跑道。 3 3 CN 114517018 A 说明书 1/6页 跑道材料及其制备方法和应用 技术领域： [0001] 本发明涉及跑道材料技术领域，具体涉及一种环保型运动跑道的材料。 背景技术： [0002] 随着国家经济的发展和人们生活质量的提高，人们在运动场所进行锻炼时，对场 地的环保要求越来越高，要求无味无毒，国家提倡全民健身和人们对运动健身的热情越来 越高，国家建设运动场所也越来越多，不仅需要考虑跑道质量和环保，以后如何重新回收利 用这些跑道材料也受到国家重视，且国家要求场地材料尽可能进行回收利用。 [0003] 现阶段市场上，主流材料采用SBR或EPDM等热固性橡胶制成预制型的跑道和SBR或 EPDM制成的颗粒通过聚氨酯胶水粘结固化成透气型跑道。这种材料需要进行硫化，加工复 杂易产生废品，加工环境气味大，设备投资和占用场地大，人员多。铺设的场地和跑道在使 用过程中仍然会不停的挥发出有毒气体，严重危害锻炼者的身体健康。 [0004] 氢化苯乙烯类弹性体SEBS是常温下具有橡胶的良好回弹性，在高温下表现出树脂 的流动性，可以直接加工成型，无需硫化，加工工艺简单。边角余料可以循环使用，废旧料可 再生利用，减少制作成本，且环保。SEBS的溶解性和填料的共混性良好，可改善共混物加工 性能，还可提高共混物的使用温度范围，跑道在冬夏季使用过程中仍具有良好的弹性。并 且，SEBS的填充胶料耐室外暴晒性能优异。所以SEBS成为运动跑道更优选的材料。 [0005] 专利CN109082063A使用SEBS生产跑道弹性填充颗粒，在摊铺时仍然使用聚氨酯类 胶水进行颗粒粘结，而聚氨酯胶水中含有二异氰酸酯单体、挥发性溶剂和多种催化剂(含 铅、汞、锡等重金属)有害物质，并散发气味。专利CN106009714A中SEBS跑道料配方中的热塑 性塑料含量较高，材料的硬度偏高影响制品的冲击吸收性能，交联剂的加入会影响制品的 加工性能，且工艺控制不稳时会出现残次品和散发刺激性气味。 [0006] 氢化苯乙烯类弹性体SEBS进行加工生产体育跑道时必须添加少量的填充油保证 SEBS共混料的耐老化和力学性能较好，添加大量的无机填料降低材料的成本。 发明内容： [0007] 本发明的目的在于提供一种跑道材料，旨在在降低橡胶填充油使用量的前提下， 还有效改善填料的相兼容性，改善跑道的性能。 [0008] 本发明第二目的在于，提供一种所述的跑道材料的制备方法。 [0009] 本发明第三目的在于，提供一种所述的跑道材料在用作运动跑道中的用途，可以 提高体育跑道材料的吸震效果，防止运动员关节受到震动，降低运动员的运动损耗。 [0010] 一种跑道材料，包含星型SEBS、氢化S-(B/S)-S、橡胶填充油、无机填充料、塑料和 防老剂(本发明也称为抗氧剂)； [0011] 所述的星型SEBS的化学式为B Y；其中，B为氢化的苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物臂或 n 氢化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物臂；Y为偶联剂残基；n为3或4； [0012] 所述的氢化S-(B/S)-S为氢化的三嵌段聚合物，其中，第一嵌段和第三嵌段为苯乙 4 4 CN 114517018 A 说明书 2/6页 烯嵌段，中间嵌段为丁二烯与苯乙烯无规共聚嵌段。 [0013] 为了解决跑道材料中存在的无机填料和聚合物相兼容性不理想，需要添加较多橡 胶填充油来改善相兼容性，但过多的橡胶填充油又会带来系列不利影响的技术问题，本发 明创新地研究发现，基于所述的星型SEBS、氢化S-(B/S)-S的协同配合，能够意外地改善无 机填料的相兼容性能，改善跑道的性能。该材料具有和热塑性塑料及无机填料良好相容性 和包裹性、抗湿滑性和低充油比下良好的加工性，使跑道制品具有良好的力学性能和耐候 性，此外，还能够显著改善跑道的冲击吸收性能，减少运动损伤。 [0014] 本发明中，所述的星型SEBS优选为3臂和4臂的偶联聚合物；当然，允许还含有少量 1臂、2臂的聚合物。 [0015] 作为优选，所述的星型SEBS可以采用现有手段制备，例如，可以利用SiCl 和聚合 4 物臂形成的星型聚合物，然后用茂钛催化体系加氢制得。 [0016] 作为优选，所述的星型SEBS的聚合物臂为SBS的三嵌段聚合物。 [0017] 作为优选，所述的星型SEBS中，所述的Y为Si，所述的n为4。 [0018] 作为优选，所述的星型SEBS的数均分子量为15，苯乙烯质量百分含量 为25-40％。 [0019] 作为优选，所述的星型SEBS为SEBSYH-604、SEBSYH-602中的至少一种。 [0020] 作为优选，所述的氢化S-(B/S)-S数均分子量为5，苯乙烯质量百分含 量为30-50％，第二嵌段中的苯乙烯质量百分含量5-30％。本发明中，所述的氢化手段均可 以采用现有设备和方法实现。例如，采用茂钛催化体系进行加氢。 [0021] 作为优选，氢化S-(B/S)-S为SEBSYH-511、SEBSYH-512中的至少一种。 [0022] 所述的橡胶填充油为环烷基橡胶油或石蜡基橡胶油。 [0023] 作为优选，所述的无机填充料为碳酸钙、高岭土、滑石粉中的一种或多种。 [0024] 作为优选，所述的热塑性塑料为聚丙烯(均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中任意一种或 两种)、聚乙烯、聚苯乙烯中的一种或两种。 [0025] 所述的防老剂(本发明也称为抗氧剂)为β(4-羟基-3,5-二叔丁基苯基)丙酸十八 酯(抗氧剂1076)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、四[β-(3,5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯 (抗氧剂TH-24)、硫代二丙酸二月桂酯(抗氧剂DLTP)中任意一种或多种混合物。 [0026] 作为优选凯发K8国际，所述的跑道材料中，各成分的重量份为： [0027] [0028] 本发明研究发现，所述的星型SEBS相较于氢化S-(B/S)-S的比例大于或等于1，有 助于进一步在降低填充油的前提下，还有助于改善跑道的性能。 5 5 CN 114517018 A 说明书 3/6页 [0029] 进一步优选，星型SEBS：氢化S-(B/S)-S的重量比例为1～2.5:1；进一步优选为1.5 ～2.5:1。研究发现，在该优选的比例下，可以意外地改善跑道的性能，特别是冲击吸收性 能。 [0030] 作为优选，所述的跑道材料中，各成分的重量份为： [0031] [0032] 进一步优选，所述的跑道材料中，各成分的重量份为： [0033] [0034] 作为优选，所述的跑道材料，还包含助剂，助剂为硅酮母粒。 [0035] 优选地，所述的助剂的用量小于或等于2重量份，优选为0.3～1.5份；进一步优选 为0.3～0.5份。 [0036] 作为优选，所述的跑道材料，还选择性包含抗紫外剂和颜料。 [0037] 作为优选，抗紫外剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(uv531)、(2-羟基-4-甲氧苯 基)苯基酮(uv9)、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并(uv326)、3,5-二 叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯(uv2908)中任意一种或多种混合物，优选uv531。进一步优 选，所述的抗紫外剂的重量份小于或等于0.5份；优选为0.1-0.5份。 [0038] 作为优选，颜料为无机型颜料。优选的颜料的重量份小于或等于5份，优选为3～5 份。 [0039] 本发明还提供了一种所述的跑道材料的制备方法，将各成分混合经双螺杆挤出机 挤出得到。 [0040] 本发明制备方法，基于所述的成分的协同，可以改善加工性以及无机填料的包裹 效果，此外，所述的制备方法工艺简单，无需硫化，边角余料可以回收利用，安全环保，可兼 顾运动跑道的性能又有利于加工生产，制成的运动跑道性能优异，吸震效果优异且抗湿滑 和使用温度范围宽。 [0041] 优选的制备方法：包括以下步骤： [0042] [1]按份数称取以上原材料 6 6 CN 114517018 A 说明书 4/6页 [0043] [2]混合：使氢化S-(B/S)-S和星型SEBS混合物充分吸收橡胶填充油，然后与其他 组分一起加入搅拌机中混合均匀。 [0044] [3]挤片：用带强制喂料的双螺杆挤出机中高温熔融共混均匀后再经单螺杆挤出 成片材。 [0045] [4]压制成型：单螺杆挤出的片材出模头后直接导入双辊中挤压，一面压制成均匀 的花纹，一面压制成分布均匀的镂空状，制成预制型运动跑道卷材。 [0046] 在所述挤片步骤中，双螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为180-185℃、 190-200℃、190-200℃，机头温度170-190℃。单螺杆挤出机各段温度自加料口开始，依次为 130-150℃、150-170℃、170-190℃、模口温度150-170℃。 [0047] 本发明还提供了一种所述的跑道材料的应用，将其用于制备运动跑道，增加了跑 道材料的吸震效果，有效降低运动员受伤几率和提高运动员训练比赛成绩。 [0048] 本专利的有益效果： [0049] 本发明所述的跑道材料，基于所述的氢化S-(B/S)-S和星型SEBS以及其他成分的 协同，可以改善塑料和无机填料的相容性，无需再加相容剂，降低熔融共混料的熔体粘度， 有利于进行加工；此外，还有助于改善跑道的吸震和强度，使跑道各项指标优于相应标准。 [0050] 另外，本发明所述的跑道材料，制备和加工过程中，无气味无毒，具备良好的抗滑 性、优异的吸震效果和耐老化性，使用年限后可回收再利用。 具体实施方式： [0051] 以下实施和对比例，除特别声明外，线型SEBS选用中国石油化工股份有限公司巴 陵分公司提供的牌号为SEBSYH-503(中间嵌段为聚丁二烯嵌段)。星型SEBS选用中国石油化 工股份有限公司巴陵分公司提供的牌号为SEBSYH-602(聚合物臂为SB二嵌段)和SEBSYH- 604(聚合物臂为SBS三嵌段)，氢化S-(B/S)-S选用中国石油化工股份有限公司巴陵分公司 提供的牌号为SEBSYH-511(中间嵌段为B/S的共聚嵌段)。 [0052] 抗氧剂为抗氧剂1076； [0053] 助剂为硅酮母粒； [0054] 共聚聚丙烯(中石化燕山石化共聚PP1647) [0055] 实施例1 [0056] 三嵌段偶联星型SEBSYH-60412重量份；氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)8重量份；石 蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5 重量份。混合均匀造粒，进行性能测试。 [0057] 实施例2 [0058] 三嵌段偶联星型SEBSYH-60410重量份；氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)10重量份；石 蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5 重量份。混合均匀造粒，进行性能测试。 [0059] 实施例3 [0060] 三嵌段偶联星型SEBSYH-60414重量份；氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)6重量份；石 蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5 重量份。混合均匀造粒，进行性能测试。 7 7 CN 114517018 A 说明书 5/6页 [0061] 实施例4 [0062] 三嵌段偶联星型SEBSYH-6048重量份；氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)12重量份；石 蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5 重量份。混合均匀造粒，进行性能测试。 [0063] 对比例1 [0064] 称取原料线重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5重量份。将上述原料在高速混合搅拌机中 混合均匀造粒，混合温度为10-50，混合时间为5-15分钟。 [0065] 对比例2 [0066] 两嵌段偶联星型SEBS YH-60220重量份；石蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量 份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5重量份。混合均匀造粒，进行性能测 试。 [0067] 对比例3 [0068] 三嵌段偶联星型SEBSYH-604 20重量份；石蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量 份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5重量份。混合均匀造粒，进行性能测 试。 [0069] 对比例4 [0070] 氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)20重量份；石蜡基白油20重量份；共聚聚丙烯4重量 份；重质碳酸钙56重量份；抗氧剂0.4重量份；助剂0.5重量份。混合均匀造粒，进行性能测 试。 [0071] 表1物性测试结果 [0072] [0073] 注：熔融指数MFR为负载5Kg，190℃的熔指，冲击吸收的国标为35-50％。 8 8 CN 114517018 A 说明书 6/6页 [0074] 以上测试结果表明：没有加入SEBSYH-511的SEBS运动跑道材料加工性能差，无法 加工，回弹性较好，吸震性能差，冲击吸收无法达标，氢化S-(B/S)-S(SEBSYH-511)与 SEBSYH-604比例为1:2.5到1:1之间时材料具有良好的力学性能和加工性能，吸震性能好具 有良好的冲击吸收性能，应用于制作预制型SEBS体育跑道，既具有良好的性能和低成本，又 具有良好的加工性能，制品真正是绿色安全，使用年限后回收利用。 9 9
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