一种高性能人造草丝及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物技术领域，更具体地，本发明涉及一种高性能人造草丝及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，人造草坪的使用量不断增大。其中，人造草丝是人造草坪最核心的材料，其性能直接决定了人造草坪的质量。然而，现有的人造草丝一般基于聚丙烯制备而成，其强度较低、耐候性较差、抗冲击性能也不好，于此同时也不具备阻燃效果，这大大抑制了人造草坪的技术革新。
鉴于以上原因，需要基于聚丙烯，进行配方升级，以制备一种强度高、耐候性好、抗冲击性能佳且具备一定阻燃性能的新型人造草丝。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种高性能人造草丝，其制备原料包括：
100重量份的聚丙烯、10-30重量份的粉状磺化聚苯乙烯、1-10重量份的粉状聚苯并咪唑、0.5-2重量份的白油、0.5-2重量份的聚乙烯蜡、5-20重量份的填料。
优选地，所述的高性能人造草丝，其制备原料包括：
100重量份的聚丙烯、25重量份的粉状磺化聚苯乙烯、7重量份的粉状聚苯并咪唑、0.8重量份的白油、1重量份的聚乙烯蜡、15重量份的填料。
在一种实施方式中，所述聚丙烯树脂的重均分子量为200000-700000；优选为500000。
在一种实施方式中，所述粉状磺化聚苯乙烯的重均分子量为200000-400000；优选为300000。
在一种实施方式中，所述粉状磺化聚苯乙烯的磺化度为5%-25%；优选为10%-20%；更优选为15%。
在一种实施方式中，所述粉状磺化聚苯乙烯的平均粒径为5-10微米；优选为6-9微米；更优选为8微米。
在一种实施方式中，所述粉状聚苯并咪唑的重均分子量为50000-200000；优选为80000。
在一种实施方式中，所述粉状聚苯并咪唑的平均粒径为1-10微米；优选为2-8微米；更优选为3微米。
在一种实施方式中，所述填料选自二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼中的至少一种；优选地，所述填料为二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的混合物；更优选地，所述填料为二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的混合物按重量比1：2：2的混合物。
在一种实施方式中，所述二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的平均粒径分别为50-100纳米、300纳米-1微米以及1微米-3微米；优选地，所述二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的平均粒径分别为70纳米、500纳米以及2微米。
在一种优选地实施方式中，所述高性能人造草丝，其制备原料还包括：10-20重量份的溶剂，所述溶剂为二甲基亚砜和乙醇按重量比1：1的混合物。
本发明另一方面还提供了高性能人造草丝的制备方法，包括如下步骤：
（1）将所述的物料在120℃的干燥机中，干燥5-10小时，优选干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）引入粉状磺化聚苯乙烯，以提高体系刚性及拉伸强度，并提高耐候性；
（2）引入粉状聚苯并咪唑，以提高体系的抗冲性能、阻燃性能和耐候性；
（3）多种填料间的协同作用可以获得更完美的微观结构，从而进一步提高体系的强度和耐候性；
（4）混合溶剂的使用可以提高体系的相容性，获得更完美的微观相结构；
（5）通过大量实验，对体系中各组分的分子量、粒径以及重量配比进行优化，出乎预料地获得了协同效果，得到了综合性能好的人造草丝。
具体实施方式
原料：
不同牌号磺化聚苯乙烯购自阿拉丁试剂，并使用研磨机将其研磨至所需的平均粒径。
不同分子量聚苯并咪唑购自CELAZOLE，并使用研磨机将其研磨至所需的平均粒径。
其它原料均购自西域试剂。
具体原料编号为：
A1：聚丙烯，重均分子量为200000
A2：聚丙烯，重均分子量为700000
A3：聚丙烯，重均分子量为500000
B1：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为5%，重均分子量为200000，平均粒径为5微米
B2：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为25%，重均分子量为200000，平均粒径为5微米
B3：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为15%，重均分子量为200000，平均粒径为5微米
B4：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为15%，重均分子量为400000，平均粒径为5微米
B5：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为15%，重均分子量为300000，平均粒径为5微米
B6：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为15%，重均分子量为300000，平均粒径为10微米
B7：粉状磺化聚苯乙烯，磺化度为15%，重均分子量为300000，平均粒径为8微米
B8：粉状聚苯乙烯，重均分子量为200000，平均粒径为5微米
C1：粉状聚苯并咪唑，重均分子量为50000，平均粒径为1微米
C2：粉状聚苯并咪唑，重均分子量为200000，平均粒径为1微米
C3：粉状聚苯并咪唑，重均分子量为80000，平均粒径为1微米
C4：粉状聚苯并咪唑，重均分子量为80000，平均粒径为10微米
C5：粉状聚苯并咪唑，重均分子量为80000，平均粒径为3微米
D1：白油
E1：聚乙烯蜡
F1：二氧化硅，平均粒径70纳米
F2：二氧化硅与羟基磷灰石按重量比1：4的混合物，其中所述二氧化硅和羟基磷灰石的平均粒径分别为70纳米、500纳米
F3：二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的混合物按重量比1：2：2的混合物，其中所述二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的平均粒径分别为70纳米、500纳米以及800纳米
F4：二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的混合物按重量比1：2：2的混合物，其中所述二氧化硅、羟基磷灰石以及氮化硼的平均粒径分别为70纳米、500纳米以及2微米
G1：二甲基亚砜
G2：乙醇
G3：二甲基亚砜和乙醇按重量比1：1的混合物
实施例1
（1）将100重量份的A1、10重量份的B1、1重量份的C1、0.5重量份的D1、0.5重量份的E1、5重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例2
（1）将100重量份的A1、25重量份的B1、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例3
（1）将100重量份的A2、25重量份的B1、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例4
（1）将100重量份的A3、25重量份的B1、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例5
（1）将100重量份的A3、25重量份的B2、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例6
（1）将100重量份的A3、25重量份的B3、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例7
（1）将100重量份的A3、25重量份的B4、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例8
（1）将100重量份的A3、25重量份的B5、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例9
（1）将100重量份的A3、25重量份的B6、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例10
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例11
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C2、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例12
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C3、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例13
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C4、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例14
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例15
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F2在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例16
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F3在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例17
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F4在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例18
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F4、10重量份的G1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例19
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F4、10重量份的G2在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
实施例20
（1）将100重量份的A3、25重量份的B7、7重量份的C5、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F4、10重量份的G3在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
对比例1
（1）将100重量份的A3、25重量份的B8、7重量份的C1、0.8重量份的D1、1重量份的E1、15重量份的F1在120℃的干燥机中，干燥6小时；
（2）然后，将干燥后所得的上述步骤（1）的物料加入螺杆挤出机中，以195℃的熔融温度，3拉伸倍数进行纺丝绕卷，制得高性能人造草丝。
测试
检测实施例1-20以及对比例1的高性能人造草丝的性能，测试结果见表1。
其中，耐候性的评估标准为：将上述人造草丝浸泡在质量分数为5%的氢氧化钠水溶液中，50℃下48小时后，测试其强度保持率，保持率越高性能越佳。
表1
