一种阻燃型人造草坪及其制造方法
技术领域
本发明涉及人造草坪，具体涉及人造草坪的人造草纤维、胶水。
背景技术
人造草坪是指以绿色高分子纤维织造在底层上获得的视觉上类似于天然草坪的人造产品。人造草坪因具有打理方便、更新方便、使用周期长、维护成本低，相比天然草坪具有明显的优势。
人造草坪属于一种舶来品，但在我国有着广大的市场，广泛用于景观带、园林装饰、校园草坪、公园草坪、建筑室内装饰等。目前我国国内的人造草坪制造技术不断发展。
公开号CN109811618A公开了一种具有抗菌防霉性的人造草坪，其包括抗菌防霉人造丝，底布以及抗菌防霉乳胶的组合，本发明的主要特点在于人造草坪塑料丝和底面都具有抗菌防霉性，抗菌方面对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色链球菌等抗菌率可达99％，防霉性方面对黄曲霉菌、黑曲霉菌、青霉菌、根霉菌等防霉等级可达1级以上，而且抗菌防霉剂能够进一步提高了人造丝与胶膜拉伸强度，耐热性能。
公开号CN109735913A的专利文件公开了一种阻燃组合物及其制备方法、人造草丝、人造草坪背胶及人造草坪。本发明的阻燃组合物，包括以下质量份数的组分组成：含氮阻燃剂10～30份，含溴阻燃剂40～60份，助阻燃剂A5～10份，助阻燃剂B1～3份，所述含氮阻燃剂为三聚氰胺氰尿酸盐，所述含溴阻燃剂为十溴二苯乙烷、八溴醚、乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺中的任意一种，所述助阻燃剂A为三氧化二锑或锑化钠，所述助阻燃剂B为2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷。本发明的阻燃组合物，阻燃效果好，用于人造草丝的阻燃可以达到离火自熄的效果，且使得人造草丝保持了较好的抗老化能力和力学性能。
公告号CN110055859A的专利文件公开了一种具有耐磨阻燃性能的人造草坪；其成分包括色母粒、助剂、基本树脂、氢氧化镁、超高分量聚乙烯、聚碳酸酯和有机磷酸酯；本发明中的超高分子量聚乙烯是一种高分子化合物，具有超强的耐磨性、自润滑性，强度比较高、化学性质稳定、抗老化性能强，添加至人造草坪中可以增强人造草坪的耐磨性能；氢氧化镁受热分解时释放出结合水，吸收大量的潜热，可以降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。
相比天然草坪，人造草坪最重要的性能之一就是要具有良好的阻燃性能，避免火灾的发生和蔓延。目前人造草坪属于HDPE、PP等是由碳和氢构成的有机高分子材料，如HDPE的分子结构与石蜡很相似，因此非常容易燃烧，易造成火灾事故。在国外，许多部门使用的塑料很早就提出了明确的阻燃要求，并制订了燃烧标准和法律规格。因此，阻燃性的优劣已然成为人造草坪的重要考核项目。开发阻燃型人造草坪也成为国内人造草坪生产企业的重要研究课题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种阻燃型人造草坪及其制造方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种阻燃型人造草坪，将人造草纤维编织到草坪底布正面，然后在所述草坪底布背面涂覆胶水，最后烘干固化而成，所述人造草纤维的原料按质量份计包含：
所述胶水为聚氨酯胶水，原料按质量份计包含：
A组分：
B组分：
异氰酸酯10-30份。
所述基体树脂为聚乙烯PE、聚丙烯PP或PA塑料。其中所述PE为LLDPE、HDPE中的一种或两种。
优选地，所述炭化剂为三嗪衍生物，为卤代三嗪，包括溴代三嗪、氯代三嗪。
优选地，所述协同剂为ZnO、Sb2O3。协同剂与卤代三嗪具有协同效应，阻燃效果显著提高。卤代三嗪易脱卤，即高温下卤素游离，本身具有阻燃效果；与ZnO、Sb2O3并用时生成SbOX、SbX3、ZnX2，均属于沸点较高的物质和挥发性物质，这可以促进卤素的移动和炭化物的生成，卤代三嗪本身也容易脱卤，脱卤后剩余元素即可快速炭化，产生较好的阻燃效果。此外，生成的SbOX、SbX3、ZnX2可以捕获气相中的水汽，这些都有助于调高阻燃效果。
优选地，所述相容剂为PE-g-Mah。PE分子为非极性分子，与大多数阻燃剂都不能很好的相容，为了提高树脂基体对添加物的相容性，添加了PE-g-Mah。
优选地，所述PPA母粒为PPA含氟加工母粒，用于改善聚合物的加工性能，便于挤出拉丝。
优选地，所述抗老化母粒为抗氧剂、光稳定剂、紫外光吸收剂中的一种或几种；其中，所述光稳定剂为耐酸性光稳定剂，选自巴斯夫的XT100、XT55、克莱恩N30中的一种或几种，添加量占人造草纤维的4-10‰。
聚氨酯胶水是涂覆在草坪底布背面的，草坪底布一般也是PE或PP的聚合物，因此有必要同时提高草坪底布的阻燃性。
优选地，所述聚氨酯胶水的A组分中还含有MnO2，MnO2的含量为氢氧化铝和氢氧化镁总重量的0.01-2％。MnO2作为催化剂存在，促进氢氧化铝的分解，氢氧化铝的阻燃原理是在高温下吸热分解，产物为水和氧化物，具有良好的抑烟功能。而MnO2有助于促进氧化铝结晶，从而促进氢氧化铝的热分解，提高底布的阻燃性。
优选地，所述填料为多孔矿物，选自沸石、硅藻土、海泡石、高岭土、含硅铁尾矿、凹凸棒中的一种或几种混合物，填料在加入组分A前与煤粉按(3-5):1的质量比例混合煅烧，煅烧温度大于800℃，煅烧后在加入到组分A中。填料混合在胶水中，并涂覆在底布背面，填料为经过与煤粉一起煅烧后的多孔结构，在煅烧过程中，煤粉将填料原多孔结构中的填塞物灼烧，使孔隙结构暴露，提高表面积，燃烧时吸烟、吸热，并牢固吸附草坪底布、草坪纤维高温下产生的炭化物，形成更为致密、稳定炭层，增强阻燃的效果。
上述阻燃型人造草坪的制造方法：
(1)直丝制备：按比例准备所有原料，取5-10份的基体树脂和聚磷酸铵、炭化剂、红磷、协同剂、相容剂于搅拌机内混合均匀，送入挤出机挤出造粒，得到阻燃母料；将阻燃母料与剩余的基体树脂、色母粒、抗老化母粒、PPA母粒再送入挤出机拉丝，得到阻燃型人造草纤维直丝；
(2)曲丝制备：另外按比例准备所有原料，取5-10份的基体树脂和聚磷酸铵、炭化剂、红磷、协同剂、相容剂于搅拌机内混合均匀，送入挤出机挤出造粒，得到阻燃母料；将阻燃母料与剩余的基体树脂、色母粒、抗老化母粒、PPA母粒再送入挤出机拉丝，拉出的丝吹送入210℃的空气变形管中，得到阻燃型人造草纤维曲丝；
(3)将人造草纤维直丝和人造草纤维曲丝以任意比例编织到草坪底布的正面；按比例将聚氨酯胶水中组分A和组分B的原料混合均匀，涂覆到人造草坪背面，于烘箱中烘干即得到阻燃型人造草坪。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请的人造草坪纤维中，APP在高温下可形成膨胀碳质层，起到隔热、隔氧的阻燃作用，磷在高温下氧化和吸收水分，可生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸等，对焦炭的形成又可起到催化作用。炭化剂的加入进一步加速了焦炭的形成，氧化锌的加入对酯化和成炭反应具有明显的脆化作用，促使生成更多的剩炭，形成稳定的炭层。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的阻燃型人造草坪包含：阻燃人造草纤维、阻燃聚氨酯胶水、底布。
底布：PP底布或添加阻燃母粒的PP底布，阻燃母粒即人造草纤维采用的阻燃母粒。
阻燃人造草纤维包括直丝、曲丝中的一种或两种。
所述直丝为PE直丝，所述阻燃剂包括APP(聚磷酸铵)、红磷、炭化剂(三嗪衍生物：溴代三嗪、氯代三嗪)、协同剂(ZnO、Sb2O3)、相容剂(PE-g-Mah)、NOR-116(氮烷氧基受阻胺稳定剂)中的一种或几种。
所述曲丝为PE聚乙烯或PP聚丙烯或PA塑料曲丝，所述阻燃剂包括APP(聚磷酸铵)、红磷、炭化剂(三嗪衍生物：溴代三嗪、氯代三嗪)、协同剂(ZnO、Sb2O3)、相容剂(PE-g-Mah)、氮烷氧基受阻胺稳定剂(NOR-116)中的一种或几种。
聚氨酯胶水的组分A中添加由海泡石、高岭土、含硅铁尾矿、煤粉按照1.7:5.3:0.7:2.1的重量比按1130℃煅烧12小时获得的粉末。
实施例1：
一种阻燃型人造草坪，
直丝：
LLDPE 46份
阻燃母粒1
色母粒4份
抗老化母粒4份
PPA母粒 2份
曲丝：
聚氨酯胶水：
A组分：
B组分：异氰酸酯 20份
其中催化剂为二丁基锡二月桂酸酯，作为组分A和组分B交联固化的催化剂。
按LLDPE 10份、APP 8份、炭化剂15份、氧化锌2份、相容剂5份、NOR-116 4份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按180℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒1。将上述直丝配方比例混合均匀后通过220℃单螺杆挤出机拉丝，得到阻燃人造草纤维直丝。
按PP 10份、APP 5份、炭化剂12份、氧化锌2份、NOR-116 1份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按180℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒2。将上述曲丝配方比例混合均匀后通过230℃单螺杆挤出机拉丝，经210℃空气变形管变形，得到阻燃人造草纤维曲丝。
将上述人造草纤维，直丝和曲丝按照自由比例经过簇绒机编织到PP底布上，通过背胶线，将上述聚氨酯胶水A、B组分按配方比例混合均匀后涂覆到人造草坪背面，烘箱温度设定为120℃。得到阻燃人造草坪。
实施例2：
直丝：
LLDPE46份
阻燃母粒3
色母粒 4份
抗老化母粒 4份
PPA母粒1.5份
曲丝：
LLDPE31份
HDPE 30份
阻燃母粒4
色母粒 3份
抗老化母粒 4份
PPA母粒1份
聚氨酯胶水：
其中催化剂为二丁基锡二月桂酸酯，作为组分A和组分B交联固化的催化剂。
B组分：异氰酸酯 16份
按LLDPE 5份、APP 5份、炭化剂12份、红磷10份、氧化锌2.0份、氧化锑1.0份、相容剂8份、NOR-116 2份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按180℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒3。
将上述直丝配方比例混合均匀后通过220℃单螺杆挤出机拉丝，得到阻燃人造草纤维直丝。
按LLDPE 10份、APP 3份、炭化剂8份、红磷8份、氧化锌1份、NOR-116 1份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按180℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒4。
将上述曲丝配方比例混合均匀后通过230℃单螺杆挤出机拉丝，经200℃空气变形管变形，得到阻燃人造草纤维曲丝。
将上述人造草纤维经过簇绒机编织到PP底布上，通过背胶线将上述聚氨酯胶水A、B组分按配方比例混合均匀后涂覆到人造草坪背面，烘箱温度设定为120℃。得到阻燃人造草坪。
实施例3：
直丝：
LLDPE 37份
阻燃母粒5
色母粒4份
抗老化母粒4份
PPA母粒 3份
曲丝：
PA66份
阻燃母粒6
色母粒3份
抗老化母粒3份
PPA母粒 1份
聚氨酯胶水：
其中催化剂为二丁基锡二月桂酸酯，作为组分A和组分B交联固化的催化剂。
B组分：异氰酸酯 24份
按LLDPE 5份、APP 12份、炭化剂25份、红磷2份、氧化锌2份、氧化锑1份、相容剂5、NOR-116 1份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按180℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒5。
将上述直丝配方比例混合均匀后通过220℃单螺杆挤出机拉丝，得到阻燃人造草纤维直丝。
按PA 10份、APP 4份、炭化剂10份、氧化锌2份、NOR-116 1份的比例使用高速搅拌机混合均匀，按240℃设定温度双螺杆挤出造粒，得到阻燃母粒6。
将上述曲丝配方比例混合均匀后通过260℃单螺杆挤出机拉丝，经280℃空气变形管变形，得到阻燃人造草纤维曲丝。
将上述人造草纤维经过簇绒机编织到PP底布上，通过背胶线，将上述聚氨酯胶水A、B组分按配方比例混合均匀后涂覆到人造草坪背面，烘箱温度设定为120℃。得到阻燃人造草坪。
阻燃性能测试：
取实施例1-3的草坪，连同底布切割出10cm×10cm面积的草坪样品，用明火分别持续灼烧样品的正面、背面、边缘，无喷出火苗、火不蔓延、离火即熄，阻燃效果好。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
