一种具有高抗老化性的人造草丝及其制备方法
技术领域
本申请涉及人造草丝加工技术领域，更具体地说，它涉及一种具有高抗老化性的人造草丝及其制备方法。
背景技术
目前，由人造草丝制作而成的人造草坪广泛适用于各类体育场地、休闲景观场地，但是相关技术中，人造草丝的制作主要是以PE原材料为主，再辅以抗氧化剂、光稳定剂制作而成，其使用寿命具有一定局限性，按照FIFA要求，在UVA340nm、照射量4896KJ，无明显老化现象，但是在UVA340nm、照射量8000KJ，具有明显老化现象，且在UVA340nm、照射量9600KJ，老化现象严重，且无法正常使用，因此，急需研究一种具有高抗老化性的人造草丝。
发明内容
为了提高人造草丝的抗老化性和适用范围，本申请提供一种具有高抗老化性的人造草丝及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种具有高抗老化性的人造草丝，采用如下的技术方案：
一种具有高抗老化性的人造草丝，其由包含以下重量份的原料制成，MH8%2050-70份、PE20-30份、HDPE%205-10份、复合光稳定剂1-3份、复合抗氧化剂1-3份、色母粒3-4份、助剂0.7-1.2份；
所述复合光稳定剂由包含以下重量百分数的原料制成，巴斯夫紫外吸收剂2040%2010-30％、PP粉料70-90％；
所述复合抗氧化剂由包含以下重量百分数的原料制成，抗氧化剂1010%2040-60％、抗氧化剂16840-60％。
通过采用上述技术方案，原料之间的协同作用，人造草丝，老化168h后，老化后拉断力保留率在90-97％，在UVA340nm、照射量9600KJ，耐气候色牢度为5级，无老化现象，提高了人造草丝的抗老化性，也提高了人造草丝的使用范围。这可能是由于在PE中加入了MH8、HDPE，不仅增加了人造草丝的密实度，而且还增加了人造草丝的刚度和耐磨性，从而提高了人造草丝的抗老化性，而且本申请中还采用巴斯夫紫外吸收剂2040，并在巴斯夫紫外吸收剂2040中加入PP粉料，巴斯夫紫外吸收剂2040具有良好的抗紫外老化性，PP粉料能够降低巴斯夫紫外吸收剂2040之间发生团聚，同时PP粉料还能够和PE、MH8、HDPE具有良好的相容性，并增加人造草丝的均匀度，提高人造草丝的抗老化性。
优选的，其由包含以下重量份的原料制成，MH8%2055-65份、PE%2023-27份、HDPE%206-9份、复合光稳定剂1.5-2.5份、复合抗氧化剂1.5-2.5份、色母粒3-4份、助剂0.9-1.1份；所述复合光稳定剂由包含以下重量百分数的原料制成，巴斯夫紫外吸收剂2040%2015-25％、PP粉料75-85％；
所述复合抗氧化剂由包含以下重量百分数的原料制成，抗氧化剂1010%2045-55％、抗氧化剂168%2045-55％。
通过采用上述技术方案，对人造草丝的原料配比进一步优化，提高人造草丝的抗老化性。
优选的，所述MH8为陶氏DOWLEX2036P，PE为扬子石化PE7042，HDPE为扬子石化HDPE5000S。
通过采用上述技术方案，由于DOWLEX2036P成本高于扬子石化PE7042，并使人造草丝的成本增加了约10％，但是，DOWLEX2036P、扬子石化HDPE5000S和扬子石化PE7042相比，其分子结构更紧密，且不易被外界所打散和破坏，并增加了人造草丝的刚度和耐磨性，在UVA340nm、照射量9600KJ，无明显老化现象，而全部采用扬子石化PE7042，在UVA340nm、照射量4896KJ，无明显老化现象，在UVA340nm、照射量9600KJ，出现明显老化，且无法正常使用，本申请中的人造草丝，使用寿命提高了约90％。
优选的，所述助剂为润滑剂。
通过采用上述技术方案，不仅增加了人造草丝混料的均匀性，而且还能够有效的提高人造草丝表面的光滑度。
优选的，所述润滑剂为芥酸。
通过采用上述技术方案，芥酸属于脂肪酸类化合物，不仅能够起到良好的润滑效果，而且还具有成本低廉、不污染环境的优点。
优选的，按重量份数计，所述人造草丝的原料中还包括改性负离子粉5-10份；
所述改性负离子粉由硅烷、铝酸酯对负离子粉改性得到，且负离子粉、硅烷、铝酸酯的重量配比为(15-20):(3-5):(1-2)。
通过采用上述技术方案，在人造草丝的原料中加入改性负离子粉，不仅能够释放出负离子，达到净化空气的效果，而且通过硅烷、铝酸酯对负离子粉进行改性，使硅烷、铝酸酯包覆在负离子粉表面，增加负离子粉于在人造草丝的均匀性，降低改性负离子粉的添加对人造草丝抗老化性的影响。
优选的，所述负离子粉为电气石负离子粉，硅烷为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，铝酸酯为异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯。
通过采用上述技术方案，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯包覆在电气石负离子粉表面，通过乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯之间的协同作用，不仅增加了改性负离子粉在人造草丝内的均匀性，而且还降低了改性负离子粉的成本。
优选的，所述改性负离子粉采用以下方法制备：
在正丁醇中加入负离子粉，搅拌并进行充分混合，然后超声处理30-50min，之后加入硅烷、铝酸酯，升温至80-90℃，保温回流处理6-8h，冷却、离心分离、洗涤、干燥，得到改性负离子粉。
通过采用上述技术方案，正丁醇作为溶剂，使负离子粉分散在正丁醇中，采用超声处理，对团聚的负离子粉进行分散，增加负离子粉于正丁醇内的均匀性，之后加入硅烷、铝酸酯，使硅烷、铝酸酯包覆在负离子粉表面，使改性负离子粉的制备简便、稳定，并提高了改性负离子粉在人造草丝内的均匀性。
第二方面，本申请提供一种具有高抗老化性的人造草丝的制备方法，采用如下的技术方案：
一种具有高抗老化性的人造草丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、将复合光稳定剂、复合抗氧化剂、改性负离子粉，进行充分混合，研磨，得到混合料a；
S2、将MH8、PE、HDPE，进行充分混合，然后加入混合料a、色母粒、助剂，进行充分混合，得到混合料b；
S3、混合料b经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝。
优选的，螺杆挤出的温度为210-230℃，时间为0.5-1.5h。
通过采用上述技术方案，对人造草丝的原料进行混料，然后经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝，使人造草丝的制备简便、稳定。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的具有高抗老化性的人造草丝，通过原料之间的协同作用，人造草丝，老化168h后，老化后拉断力保留率在90-97％，在UVA340nm、照射量9600KJ，耐气候色牢度为5级，无老化现象，提高了人造草丝的抗老化性，也提高了人造草丝的使用范围。
2、在人造草丝的原料中加入改性负离子粉，不仅能够释放出负离子，达到净化空气的效果，而且通过硅烷、铝酸酯对负离子粉进行改性，降低改性负离子粉的添加对人造草丝抗老化性的影响。
3、本申请的具有高抗老化性的人造草丝制备方法，具有制备简便、稳定的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
表1实施例1-5中人造草丝的原料含量(单位：kg)
实施例
实施例1
一种具有高抗老化性的人造草丝，其原料配比见表1所示。
一种具有高抗老化性的人造草丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、将复合光稳定剂、复合抗氧化剂，进行充分混合，研磨，得到混合料a。
其中，复合光稳定剂为巴斯夫紫外吸收剂2040、PP粉料混料组合而成，巴斯夫紫外吸收剂2040的重量添加量为20％，PP粉料的重量添加量为80％，PP粉料选自东莞市楹圣塑胶化工有限公司。
复合抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168混料组合而成，抗氧化剂1010的重量添加量为50％，抗氧化剂168的重量添加量为50％，且抗氧化剂1010、抗氧化剂168均选自东莞市汇意化工材料有限公司。
S2、将MH8、PE、HDPE，进行充分混合，然后加入混合料a、色母粒、助剂，进行充分混合，得到混合料b。
其中，MH8为陶氏DOWLEX2036P，PE为扬子石化PE7042，HDPE为扬子石化HDPE5000S；助剂为润滑剂，润滑剂为芥酸，芥酸选自武汉荣灿生物科技有限公司；色母粒为专用绿色母粒，且选自上海胜宝环保科技有限公司。
S3、混合料b经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝。
其中，螺杆挤出的温度为210℃，时间为1.5h。
实施例2-5
一种具有高抗老化性的人造草丝，实施例2-5人造草丝的原料、制备方法和实施例1相同，实施例2-5和实施例1的区别之处在于，人造草丝的原料配比不同，实施例2-5人造草丝的原料配比见表1所示。
实施例6
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，复合光稳定剂不同。
复合光稳定剂为巴斯夫紫外吸收剂2040、PP粉料混料组合而成，巴斯夫紫外吸收剂2040的重量添加量为10％，PP粉料的重量添加量为90％，PP粉料选自东莞市楹圣塑胶化工有限公司。
实施例7
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，复合光稳定剂不同。
复合光稳定剂为巴斯夫紫外吸收剂2040、PP粉料混料组合而成，巴斯夫紫外吸收剂2040的重量添加量为30％，PP粉料的重量添加量为70％，PP粉料选自东莞市楹圣塑胶化工有限公司。
实施例8
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，复合光氧化剂不同。
复合抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168混料组合而成，抗氧化剂1010的重量添加量为40％，抗氧化剂168的重量添加量为60％，且抗氧化剂1010、抗氧化剂168均选自东莞市汇意化工材料有限公司。
实施例9
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，复合光氧化剂不同。
复合抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168混料组合而成，抗氧化剂1010的重量添加量为60％，抗氧化剂168的重量添加量为40％，且抗氧化剂1010、抗氧化剂168均选自东莞市汇意化工材料有限公司。
实施例10
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料、原料配比和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，人造草丝制备方法中的S3步骤不同。
S3、混合料b经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝。
其中，螺杆挤出的温度为220℃，时间为1h。
实施例11
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料、原料配比和实施例3相同，其和实施例3的区别之处在于，人造草丝制备方法中的S3步骤不同。
S3、混合料b经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝。
其中，螺杆挤出的温度为230℃，时间为0.5h。
表2实施例12-14中人造草丝的原料含量(单位：kg)
实施例12
一种具有高抗老化性的人造草丝，其原料配比见表2所示。
一种具有高抗老化性的人造草丝的制备方法，包括如下步骤：
S1、将复合光稳定剂、复合抗氧化剂、改性负离子粉，进行充分混合，研磨，得到混合料a。
其中，复合光稳定剂为巴斯夫紫外吸收剂2040、PP粉料混料组合而成，巴斯夫紫外吸收剂2040的重量添加量为20％，PP粉料的重量添加量为80％，PP粉料选自东莞市楹圣塑胶化工有限公司。
复合抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168混料组合而成，抗氧化剂1010的重量添加量为50％，抗氧化剂168的重量添加量为50％，且抗氧化剂1010、抗氧化剂168均选自东莞市汇意化工材料有限公司。
改性负离子粉采用以下方法制备：
在100g正丁醇中加入10g负离子粉，搅拌并进行充分混合，然后超声处理30min，之后在不断搅拌下，加入硅烷、铝酸酯，升温至90℃，保温回流处理6h，冷却、离心分离，利用正丁醇洗涤三次，利用纯乙醇洗涤2次，在60℃真空条件下，干燥3h，得到改性负离子粉。
其中，负离子粉、硅烷、铝酸酯的重量配比为15:3:1。负离子粉为电气石负离子粉，且选自灵寿县石运矿产品有限公司，硅烷为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，且选自南京品宁偶联剂有限公司；铝酸酯为异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯，且选自南京品宁偶联剂有限公司。
S2、将MH8、PE、HDPE，进行充分混合，然后加入混合料a、色母粒、助剂，进行充分混合，得到混合料b。
其中，MH8为陶氏DOWLEX2036P，PE为扬子石化PE7042，HDPE为扬子石化HDPE5000S；助剂为润滑剂，润滑剂为芥酸，芥酸选自武汉荣灿生物科技有限公司；色母粒为专用绿色母粒，且选自上海胜宝环保科技有限公司。
S3、混合料b经过螺杆挤出、拉伸定型、收卷、加捻，得到人造草丝；
其中，螺杆挤出的温度为220℃，时间为1h。
实施例13-14
一种具有高抗老化性的人造草丝，实施例13-14人造草丝的原料、制备方法和实施例12相同，实施例13-14和实施例12的区别之处在于，人造草丝的原料配比不同，实施例13-14人造草丝的原料配比见表2所示。
实施例15
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例12相同，其和实施例12的区别之处在于，改性负离子粉不同。
改性负离子粉采用以下方法制备：
在100g正丁醇中加入10g负离子粉，搅拌并进行充分混合，然后超声处理40min，之后在不断搅拌下，加入硅烷、铝酸酯，升温至85℃，保温回流处理7h，冷却、离心分离，利用正丁醇洗涤三次，利用纯乙醇洗涤2次，在65℃真空条件下，干燥2h，得到改性负离子粉。
其中，负离子粉、硅烷、铝酸酯的重量配比为17:4:1.5。负离子粉为电气石负离子粉，且选自灵寿县石运矿产品有限公司，硅烷为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，且选自南京品宁偶联剂有限公司；铝酸酯为异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯，且选自南京品宁偶联剂有限公司。
实施例16
一种具有高抗老化性的人造草丝，本实施例人造草丝的原料配比、制备方法和实施例12相同，其和实施例12的区别之处在于，改性负离子粉不同。
改性负离子粉采用以下方法制备：
在100g正丁醇中加入10g负离子粉，搅拌并进行充分混合，然后超声处理50min，之后在不断搅拌下，加入硅烷、铝酸酯，升温至80℃，保温回流处理8h，冷却、离心分离，利用正丁醇洗涤三次，利用纯乙醇洗涤2次，在70℃真空条件下，干燥1h，得到改性负离子粉。
其中，负离子粉、硅烷、铝酸酯的重量配比为20:5:2。负离子粉为电气石负离子粉，且选自灵寿县石运矿产品有限公司，硅烷为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，且选自南京品宁偶联剂有限公司；铝酸酯为异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯，且选自南京品宁偶联剂有限公司。
对比例
对比例1
一种具有高抗老化性的人造草丝，本对比例和实施例3的区别之处在于，用等量PE替换MH8、HDPE。
对比例2
一种具有高抗老化性的人造草丝，本对比例和实施例3的区别之处在于，用等量光稳定剂944替换巴斯夫紫外吸收剂2040。
对比例3
一种具有高抗老化性的人造草丝，本对比例和实施例3的区别之处在于，用等量PE替换MH8、HDPE，且用等量光稳定剂944替换巴斯夫紫外吸收剂2040。
对比例4
一种具有高抗老化性的人造草丝，本对比例和实施例15的区别之处在于，用等量负离子粉替换改性负离子粉。
对实施例1-16和对比例1-4的人造草丝制备试样，并进行下述性能检测，检测结果如表3所示。
根据GB/T20394-2013《体育用人造草》，老化处理168h，进行拉断力保留率的检测。
根据GB/T20394-2013《体育用人造草》、国际足联FIFA认证要求，在UVA340nm、照射量达到9600KJ，进行耐气候色牢度的检测。
在温度为25℃的条件下，利用固体负离子检测仪AIC-2M，进行静态负离子释放量的检测。
表3抗老化性的检测结果
从表3中可以看出，本申请的人造草丝，老化168h，老化后拉断力保留率在90-97％，在UVA340nm、照射量9600KJ，耐气候色牢度为5级，无老化现象，提高了人造草丝的抗老化性，也提高了人造草丝的使用范围。
将实施例3和对比例1-3进行比较，由于可以看出，在人造草丝的原料中加入MH8、HDPE，以及在人造草丝中加入巴斯夫紫外吸收剂2040，能够明显提高人造草丝的抗老化性。
将实施例3和实施例12-16进行比较，由此可以看出，在人造草丝的原来中加入改性负离子粉，能够释放出负离子，达到净化空气的效果。再将实施例15和对比例4进行比较，对负离子粉进行改性，可以明显提高负离子粉的使用效果。
委托通标标准技术服务(上海)有限公司，对实施例3、实施例15的人造草丝，基于欧盟第1907/2005号REACH法规，对205种高关注物质(SVHC)进行筛分测试，基于欧盟第1907/2006号REACH法规，对5中高关注物质(SVHC)进行筛分测试，且根据SGS中SHTC-CHEM-SOP-97-T、SHTC-CHEM-SOP-302-T，并采用ICP-OES、UV-VIS、GC-MS、JPLC-DAD/MS和比色法分析，进行SVHC的检测，检测结果如表4所示，检测清单如表5所示。
其中，表4中仅显示检出的SVHC，低于RL的SVHC没有列出。
RL表示报告限(当测试结果≥RL时显示数据，RL不同于法规限值)。
ND表示未检出(＜RL)，ND针对SVHC物质。
表4%20SVHC的检测结果
从表4中可以看出，本申请的人造草丝，SVHC测试结果均≤0.1％，满足欧盟第1907/2005号REACH法规和欧盟第1907/2006号REACH法规。
表5检测清单
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
