本发明涉及保护地垫材料技术领域，具体而言，涉及一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材及其制备方法。
背景技术：
随着人们整体生活水平提高，在各类公共场所为保护人身安全，都在室外活动场地铺设了跑道卷材。
相关技术中，跑道卷材产品往往采用橡胶/塑胶材料制备得到，机械性能有限，弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能低，不能满足更高的使用需求，同时部分材料重金属及有机挥发物超标，严重危害人体健康，不能满足环保要求。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材，所述的释放负离子热塑性弹性体跑道卷材具有优异的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，同时能够释放负离子，安全环保，可进一步回收利用。
本发明的第二目的在于提供一种所述的释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，该方法工艺简单，能耗低，采用常压热塑加工工艺，无需硫化即可使用，能够在流水线上连续生产，生产效率高，同时能够保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的品质，安全无毒环保。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材，所述释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层；
其中所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体50-150份、聚苯乙烯15-45份、负离子剂2-10份、碳酸钙15-45份、环烷油5-9份、硬脂酸1-5份、防老剂0.1-0.3份、紫外线吸收剂0.1-0.3份和颜料0.1-0.3份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体30-100份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物2-8份、聚苯乙烯10-20份、碳酸钙50-150份、环烷油10-20份、硬脂酸0.4-1.2份、防老剂0.2-0.8份和发泡剂0.6-1.8份。
本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层，所述面层和底层分别采用特定成分和用量的原料制备得到，所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材具有优异的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，同时能够释放负离子，安全环保，可进一步回收利用。
优选地，所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体80-120份、聚苯乙烯20-40份、负离子剂4-8份、碳酸钙20-40份、环烷油6-8份、硬脂酸2-4份、防老剂0.15-0.25份、紫外线吸收剂0.15-0.25份和颜料0.15-0.25份。
进一步优选地，所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体100份、聚苯乙烯30份、负离子剂6份、碳酸钙30份、环烷油7份、硬脂酸3份、防老剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份和颜料0.2份。
优选地，所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体50-80份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物4-6份、聚苯乙烯12-18份、碳酸钙80-120份、环烷油12-18份、硬脂酸0.6-1份、防老剂0.4-0.6份和发泡剂1-1.4份。
进一步优选地，所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体65份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5份、聚苯乙烯15份、碳酸钙100份、环烷油15份、硬脂酸0.8份、防老剂0.5份和发泡剂1.2份。
可选地，所述发泡剂包括无机发泡剂和有机发泡剂中的一种或多种，优选包括尿素和/或发泡剂h。
可选地，所述颜料包括无机颜料中的一种或多种，优选包括氧化铁红和/或钛青绿。
上述的一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，包括如下步骤：
a.按比例分别取面层原料和底层原料，分别混炼，分别得到面层混料和底层混料；
b.将面层混料和底层混料分别造粒，分别得到面层料粒和底层料粒；
c.将面层料粒和底层料粒配合挤出，成型，冷却得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材。
本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法工艺简单，能耗低，采用常压热塑加工工艺，无需硫化即可使用，能够在流水线上连续生产，生产效率高，同时能够保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的品质，安全无毒环保。
可选地，所述混炼温度为120-140℃，优选为125-135℃，进一步优选为130℃。
可选地，所述混炼时间为5-15min，优选为5-10min，进一步优选为8min。
可选地，所述造粒采用挤出造粒方式。
可选地，所述挤出造粒的温度为190-230℃，优选为200-220℃，进一步优选为210℃。
可选地，所述配合挤出的温度为190-260℃，优选为210-240℃，进一步优选为225℃。
可选地，所述配合挤出的速度为1-10m/min，优选为3-7m/min，进一步优选为5m/min。
可选地，所述配合挤出所得胶片压花后冷却得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材。
可选地，所述冷却定型采用风冷方式。
可选地，将所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材裁切、截断、覆膜、卷曲。
可选地，所述覆膜包括在释放负离子热塑性弹性体跑道卷材上覆盖塑料膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层，所述面层和底层分别采用特定成分和用量的原料制备得到，所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材具有优异的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，同时能够释放负离子，安全环保，可进一步回收利用。本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法工艺简单，能耗低，采用常压热塑加工工艺，无需硫化即可使用，能够在流水线上连续生产，生产效率高，同时能够保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的品质，安全无毒环保。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明具体实施方式中提供了一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材，所述释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层；
其中所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体50-150份、聚苯乙烯15-45份、负离子剂2-10份、碳酸钙15-45份、环烷油5-9份、硬脂酸1-5份、防老剂0.1-0.3份、紫外线吸收剂0.1-0.3份和颜料0.1-0.3份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体30-100份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物2-8份、聚苯乙烯10-20份、碳酸钙50-150份、环烷油10-20份、硬脂酸0.4-1.2份、防老剂0.2-0.8份和发泡剂0.6-1.8份。
本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层，所述面层和底层分别采用特定成分和用量的原料制备得到，所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材具有优异的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，同时能够释放负离子，安全环保，可进一步回收利用。
优选地，所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体80-120份、聚苯乙烯20-40份、负离子剂4-8份、碳酸钙20-40份、环烷油6-8份、硬脂酸2-4份、防老剂0.15-0.25份、紫外线吸收剂0.15-0.25份和颜料0.15-0.25份。
进一步优选地，所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体100份、聚苯乙烯30份、负离子剂6份、碳酸钙30份、环烷油7份、硬脂酸3份、防老剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份和颜料0.2份。
优选地，所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体50-80份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物4-6份、聚苯乙烯12-18份、碳酸钙80-120份、环烷油12-18份、硬脂酸0.6-1份、防老剂0.4-0.6份和发泡剂1-1.4份。
进一步优选地，所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体65份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5份、聚苯乙烯15份、碳酸钙100份、环烷油15份、硬脂酸0.8份、防老剂0.5份和发泡剂1.2份。
采用特定面层和底层原料用量，有助于进一步提高所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能。
sebs是饱和型sbs，或称氢化sbs，是由特种线型sbs加氢使双键饱和而制得，sbs在催化剂存在下适度定向加氢，则使聚丁二烯链段氢化成聚乙烯(e)和聚丁烯(b)链鼓，故称为sebs。sebs中丁二烯段的碳—碳双键被氢化饱和，具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。本发明sebs热塑性弹性体可采用市售的sebs热塑性弹性体原料，也可以采用本领域常规方法制备得到的sebs热塑性弹性体原料。
聚苯乙烯(polystyrene，缩写ps)是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物，ps一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使ps成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在，ps在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。本发明聚苯乙烯可采用市售的聚苯乙烯原料，也可以采用本领域常规方法制备得到的聚苯乙烯原料。
乙烯-醋酸乙烯共聚物可作为发泡原料，具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀等优点，且无毒、不吸水。本发明乙烯-醋酸乙烯共聚物可采用市售的乙烯-醋酸乙烯共聚物原料，也可以采用本领域常规方法制备得到的乙烯-醋酸乙烯共聚物原料。
本发明具体实施方式中采用采用的负离子剂为市售纳米负离子粉，其成分如下所示：
本发明通过添加负离子剂，能持续释放负离子。地垫通过光合作用，形成光电效应，使空气电离产生被称为“空气中的维生素”的负离子，可以还原来自大气的污染物质，包括氮氧化合物、活性氧(氧自由基)等，中和带正电的空气细菌、灰尘、烟雾微粒等，从而达到净化空气、消除人体疲劳、促进人体健康的作用，对在地垫上活动的人，保持精力充沛有极大的帮助作用。此外，还具有抑菌、除菌作用，并具有明显的除臭功能，让环境空气淸新。
碳酸钙具有补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能，可使橡胶原料易混炼、易分散，混炼后胶质柔软，表面光滑；可使制品的延伸性、抗张强度、撕裂强度等有本质的提高；可以降低含胶率或部分取代钛白粉、白碳黑等价格昂贵的白色填料，提高产品的市场竞争力。本发明具体实施方式中采用市售碳酸钙原料。
环烷油属于操作油(加工油、填充油)之类，是以环烷烃为主要成分的石油馏分。酸值<0.15mgkoh/g。流动点-40～-12℃。饱和烃含量87.55％～93.86％，芳烃含量6.14％～11.96％，沥青质含量0～0.49％。环烷油作为橡胶填充油具有高溶解力、优异的低温性能、能够充分保证各原料的兼容性以及增塑和互溶性。本发明具体实施方式中采用市售环烷油原料。
硬脂酸具有软化和增塑作用，能够作为外部润滑剂，有利于原料的充分扩散。本发明具体实施方式中采用市售硬脂酸原料。
防老剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的配合剂。本发明可采用的防老剂包括2246防老剂和/或mb防老剂。本发明具体实施方式中采用市售防老剂原料。
紫外线吸收剂是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。本发明具体实施方式中采用市售紫外线吸收剂原料。
发泡剂是使对象物质成孔的物质，能够是橡胶制品得到发泡结构，充分提高所得预制型微孔发泡橡胶跑道的弹性和机械性能。所述发泡剂可采用无机发泡剂和有机发泡剂中的一种或多种，优选包括尿素和/或发泡剂h。本发明具体实施方式中采用市售发泡剂原料。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述颜料包括无机颜料中的一种或多种，优选包括氧化铁红和/或钛青绿。
上述的一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，包括如下步骤：
a.按比例分别取面层原料和底层原料，分别混炼，分别得到面层混料和底层混料；
b.将面层混料和底层混料分别造粒，分别得到面层料粒和底层料粒；
c.将面层料粒和底层料粒配合挤出，成型，冷却得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材。
本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法工艺简单，能耗低，采用常压热塑加工工艺，无需硫化即可使用，能够在流水线上连续生产，生产效率高，同时能够保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的品质，安全无毒环保。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述混炼温度为120-140℃，优选为125-135℃，进一步优选为130℃。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述混炼时间为5-15min，优选为5-10min，进一步优选为8min。
采用特定混炼温度和时间，有助于各原料充分混合均匀，充分保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述造粒采用挤出造粒方式。
采用先造粒，再挤出的工艺，有助于各原料充分混合均匀，充分保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述挤出造粒的温度为190-230℃，优选为200-220℃，进一步优选为210℃。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述配合挤出的温度为190-260℃，优选为210-240℃，进一步优选为225℃。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述配合挤出的速度为1-10m/min，优选为3-7m/min，进一步优选为5m/min。
采用特定挤出速度和温度，有助于保持物料的均匀稳定，充分保证所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述配合挤出所得胶片压花后冷却得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述冷却定型采用风冷方式。
本发明一种优选的具体实施方式中，将所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材裁切、截断、覆膜、卷曲。
本发明一种优选的具体实施方式中，所述覆膜包括在释放负离子热塑性弹性体跑道卷材上覆盖塑料膜。
本发明面层和底层厚度，以及所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的整体厚度可以根据需要进行调整。
实施例1
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，
所述释放负离子热塑性弹性体跑道卷材包括面层和底层；
其中所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)50份、聚苯乙烯15份、负离子剂2份、碳酸钙15份、环烷油5份、硬脂酸1份、2246防老剂0.1份、uv-9紫外线吸收剂0.1份和氧化铁红0.1份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)30份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(cas:24937-78-8，生产商为上海迈瑞尔化学技术有限公司)2份、聚苯乙烯10份、碳酸钙50份、环烷油10份、硬脂酸0.4份、2246防老剂0.2份和发泡剂h0.6份。
包括如下步骤：
按比例分别取面层原料和底层原料，分别经高速捏合机充分混炼，120℃温度条件下混炼15min。
采用双螺杆挤出机，于190℃挤出造粒。
将面层料和底层料造出的颗粒，分别通过传送系统分别送至双复合挤出机喂料口配合挤出。配合挤出温度在190℃，经过螺杆旋转均匀向前推进，配合挤出的速度为1m/min，以达到成型前的胶料供应。不同颜色的胶料，通过流道内复合在一起，使之形成双色要求的宽度和厚度的(宽度和厚度可调)成型胶片。
由复合模具挤出的双色胶片，通过二片旋转刀片裁出(宽度可调)所需片材的宽度。
将裁边机流出成型的胶片，连续自动送入二辊压花机，通过调整二辊间距，连续辊压出所需要的花形，通过更换花型辊筒可得到不同的各款式花型。
将压花成型的胶片制品，连续自动送入风冷装置,把胶片所带有的热量充分排除，使制品充分冷却、定型，得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材。
将风冷装置充分冷却、定型的胶片产品，连续自动送入裁边装置，把产品多余的边料裁掉，最终获得两边整齐，符合要求的尺寸宽度的制品。
将裁边整齐的地垫胶片，连续自动送至裁断装置、覆膜装置和双工位卷取机，根据确定的产品长度，通过plc程序控制，进行在线连续定尺裁断后成卷包装。
实施例2
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，采用实施例1所述方法，区别在于：
所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)150份、聚苯乙烯45份、负离子剂10份、碳酸钙45份、环烷油9份、硬脂酸5份、mb防老剂0.3份、uv-9紫外线吸收剂0.3份和钛青绿0.3份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)100份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(cas:24937-78-8，生产商为上海迈瑞尔化学技术有限公司)8份、聚苯乙烯20份、碳酸钙150份、环烷油20份、硬脂酸1.2份、mb防老剂0.8份和尿素1.8份。
混炼温度为140℃。
混炼时间为5min。
挤出造粒的温度为230℃。
配合挤出的温度为260℃。
配合挤出的速度为10m/min。
实施例3
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，采用实施例1所述方法，区别在于：
所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)80份、聚苯乙烯20份、负离子剂4份、碳酸钙20份、环烷油6份、硬脂酸2份、2246防老剂0.15份、uv-9紫外线吸收剂0.15份和钛青绿0.15份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)50份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(cas:24937-78-8，生产商为上海迈瑞尔化学技术有限公司)4份、聚苯乙烯12份、碳酸钙80份、环烷油12份、硬脂酸0.6份、mb防老剂0.4份和发泡剂h1份。
混炼温度为125℃。
混炼时间为10min。
挤出造粒的温度为200℃。
配合挤出的温度为210℃。
配合挤出的速度为3m/min。
实施例4
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，采用实施例1所述方法，区别在于：
所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)120份、聚苯乙烯40份、负离子剂8份、碳酸钙40份、环烷油8份、硬脂酸4份、mb防老剂0.25份、uv-9紫外线吸收剂0.25份和氧化铁红0.25份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)80份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(cas:24937-78-8，生产商为上海迈瑞尔化学技术有限公司)6份、聚苯乙烯18份、碳酸钙120份、环烷油18份、硬脂酸1份、2046防老剂0.6份和发泡剂h1.4份。
混炼温度为135℃。
混炼时间为5min。
挤出造粒的温度为220℃。
配合挤出的温度为240℃。
配合挤出的速度为7m/min。
实施例5
一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的制备方法，采用实施例1所述方法，区别在于：
所述面层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)100份、聚苯乙烯30份、负离子剂6份、碳酸钙30份、环烷油7份、硬脂酸3份、2246防老剂0.2份、uv-9紫外线吸收剂0.2份和颜料0.2份；
所述底层主要由以下质量份数的成分制备得到：
sebs热塑性弹性体(sebsyh-503，生产商为中石化集团巴陵石化)65份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(cas:24937-78-8，生产商为上海迈瑞尔化学技术有限公司)5份、聚苯乙烯15份、碳酸钙100份、环烷油15份、硬脂酸0.8份、mb防老剂0.5份和尿素1.2份。
混炼温度为130℃。
混炼时间为8min。
挤出造粒的温度为210℃。
配合挤出的温度为225℃。
配合挤出的速度为5m/min。
对比例1-5
依次分别采用实施例1-5所述的原料、用量及方法，制备得到一种释放负离子热塑性弹性体跑道卷材，区别在于，对比例1-5均不使用负离子粉。
对本发明各实施例和对比例所得的释放负离子热塑性弹性体跑道卷材进行性能测试，测试结果如下：
表1本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材性能测试结果
表2本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材安全性测试结果
通过表1和表2可以看出，本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材具有优异的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，安全环保。此外，使用了负离子粉，能够释放负离子，在释放负离子热塑性弹性体跑道卷材面层表面检测负离子浓度能够达到3300个/cm3以上，在距释放负离子热塑性弹性体跑道卷材面层表面2m高处检测负离子浓度能够达到1700个/cm3以上，有益人体健康。同时，负离子粉的使用，还进一步提高了所得释放负离子热塑性弹性体跑道卷材的弹性、抗拉强度、耐老化性能和耐臭氧性能，并降低了脆化温度、提高了变形温度和分解温度，具有协同增效作用，起到了意料不到的技术效果。本发明释放负离子热塑性弹性体跑道卷材还能进一步回收利用，可将长时间使用后的释放负离子热塑性弹性体跑道卷材面层和底层分离，分别回收作为面层和底层的原料，用于制备新的面层和底层材料；还可以不经过分离，将面层和底层整体作为制备新的底层的原料，进行回收利用。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。