一种人造草坪用胶粘剂组合物、人造草坪及其制备方法与流程

本发明涉及人造草坪，更具体的说是涉及一种人造草坪用胶粘剂组合物、人造草坪及其制备方法。

背景技术：

1、人造草坪主要由三个部分组成，即仿草叶状的合成草丝纤维、用于植入合成纤维的底布以及起固定作用的胶粘剂层。历经了半个多世纪的发展，草丝从第一代使用的尼龙，到第二代使用的聚丙烯，再到第三代使用的聚乙烯，手感的柔软度、外观以及运动性能已经越来越接近于天然草，被用户广泛的接受。当人造草坪铺装在英式足球、美式橄榄球以及曲棍球等运动场地时，对起草丝固定作用的胶粘剂有相当严格的要求，如何能固定住草丝，并维持几年甚至十几年不脱落是一项很重要的性能。

2、从人造草坪诞生之初，生产商便以丁苯胶和聚氨酯胶作为胶粘剂层使用。丁苯胶中所用的基体树脂为丁二烯-苯乙烯共聚物，此类树脂主要通过乳液聚合生产，聚合过程中添加一定的量的乳化剂，相当一部分产品为了提高粘接力，会再配合添加一定量的含有羧酸单元的第三单体改性，由于亲水性的乳化剂和羧酸单体的存在导致了丁苯胶的耐水性能较差，在经历了长期的雨水天气后，胶粘剂层的力学性能下降严重，不能满足强度较高的运动场地的使用需求。双组分聚氨酯胶为生产商普遍使用的另一种胶粘剂，其以优异的粘接强度，耐水耐侯性能良好备受青睐，但其对生产过程的环境要求过高，特别是在雨天或者夏季湿度较大的情况下，空气中的水分会与胶水中的异氰酸酯单体反应，破坏了整体胶粘剂层原本设计的结构，生产出粘接强度较差的人造草坪，为后期的质量埋下了隐患。

3、随着人造草坪的逐渐普及，世界各地越来越多的运动场地开始铺设，这就对其胶粘剂层在极端环境下的力学性能提出了更高的要求。近年来，我们发现在一些运动需求旺盛的地区，雨天后，经过阳光的直射，整体草坪还处于高温高湿的环境，运动爱好者便开始在场地上踢球，而此时草坪的胶粘剂层是力学性能最弱的时候，长期的运动就会导致草丝的脱落。现有的人造草坪背胶技术中普遍在生产端和产品的使用端都存在力学性能不佳的问题，特别是人造草坪整簇草丝的最内部单根草丝，一直是整个力学性能的短板，因此需要研制出一种在生产过程中对环境要求低、使用过程中耐高温高湿的人造草坪背胶，提升最内部草丝在极端环境下的单根拔脱力性能，从而满足市场日益发展的需求。

4、现有技术中也有对乙烯-醋酸乙烯酯在人造草坪上的应用进行的相关研究，但是其乙烯结构单元的含量不足，因此在原料选择上就不足以为最内部单根草丝在极端环境下的力学性能提供帮助。还有将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作为原料之一，但是其胶黏剂通过加热，再以滴漏的方式均匀涂布在无纺布的一面上，将无纺布的该面通过热压的方式压合在人造草坪的底基布背面，从本质上讲还是利用了传统热熔胶的上胶方式，由于热熔时胶黏剂的粘度大，无法与水性体系的渗透性相提并论，很难渗透至草根内部，致使最内部单根草丝在高温高湿的极端环境下力学性能不佳。

5、因此，如何研发一种人造草坪用胶粘剂组合物、人造草坪及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种人造草坪用胶粘剂组合物、人造草坪及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种人造草坪用胶粘剂组合物，按照质量百分比计，包括以下组分：

4、乳胶粒子的平均粒径小于0.3μm的基础树脂乳液10-50％，基础树脂乳液的固含量为40-60％；

5、乳胶粒子的平均粒径小于3μm的聚烯烃树脂乳液或改性聚烯烃树脂乳液5-30％，聚烯烃树脂乳液或改性聚烯烃树脂乳液的固含量为40-60％；

6、乳胶粒子的平均粒径小于3μm的功能树脂乳液5-30％，功能树脂乳液的固含量为40-60％；

7、表面活性剂0.1-10％；

8、无机填料0-75％；

9、其中，上述基础树脂乳液为丁苯乳液、聚氨酯乳液、丙烯酸乳液或苯丙乳液中的一种或多种；

10、上述聚烯烃树脂乳液为聚乙烯乳液、聚丙烯乳液、乙烯-辛烯共聚物乳液、乙烯-丙烯酸共聚物乳液、乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液或无定形α-聚烯烃乳液中的一种或多种；

11、上述乙烯-丙烯酸共聚物乳液中的基体树脂乙烯-丙烯酸共聚物，按照质量百分比计，包括丙烯酸结构单元15-25％；

12、上述乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液中的基体树脂乙烯-丙烯酸酯共聚物，按照质量百分比计，包括丙烯酸酯结构单元15-40％；

13、上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液中的基体树脂乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，按照质量百分比计，包括醋酸乙烯酯结构单元10-60％；

14、上述改性聚烯烃树脂乳液的改性单体包括甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯或马来酸酐中的一种或多种，改性聚烯烃树脂乳液中基体树脂改性聚烯烃树脂，按照质量百分比计，包括醋酸乙烯酯结构单元10-60％，改性单体结构单元0.1-10％。

15、本发明的有益效果：首先，本发明胶粘剂组合物在水性的树脂胶黏剂体系中引入了聚烯烃树脂乳液，并进一步对聚烯烃树脂的种类以及相关结构单元的含量进行了限制，保证后期固化时对聚烯烃草丝可以产生足够的界面粘接强度，同时，组合物中引入功能树脂乳液，能够保证熔融粘接时降低体系的粘度，有利于提升组合物体系对最内部单根草丝的渗透，并对其表面产生充分润湿，为界面形成理想的粘接强度提供基础；

16、其次，本发明胶粘剂组合物中选取了合适的表面活性剂、乳液粒径和乳液固含量，保证了整个组合物体系良好的流动性，为提升最难渗透的内部单根草丝在极端环境下的力学性能提供了基础；

17、最后，本发明胶粘剂组合物为了进一步提升粘接强度，在填料的选择上还可以搭配导热系数较高的无机填料，使得此水性体系的胶粘剂在现有的背胶工艺下，也能将整簇草丝最内部的单根草丝充分的熔融粘接，获得良好的力学性能。

18、通过以上三个方面的协同作用，本发明胶粘剂组合物能够赋予底背优异的粘接强度，特别是当底背经过热水老化后，处于高温高湿的环境下，草坪的最内部单根草丝拔脱力性能依旧优异；同时，包含本发明胶粘剂组合物的人造草坪制备方法简单，不受环境限制，利用现有生产线即可连续化生产。

19、该组合物为水性体系，在背胶生产过程中对环境要求低，背胶后的草坪底背具有优异的粘接强度，并使得人造草坪最难渗透的内部单根草丝在热水老化后的高温高湿环境下粘接强度依然保持良好。

20、进一步，上述人造草坪用胶粘剂组合物，按照质量百分比计，包括以下组分：

21、乳胶粒子的平均粒径小于0.3μm的基础树脂乳液15-40％；

22、乳胶粒子的平均粒径小于3μm的聚烯烃树脂乳液8-20％；

23、乳胶粒子的平均粒径小于3μm的功能树脂乳液8-20％；

24、表面活性剂1-5％；

25、无机填料15-65％。

26、进一步，上述基础树脂乳液为丁苯乳液，上述聚烯烃树脂乳液为乙烯-丙烯酸共聚物乳液、乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液或无定形α-聚烯烃乳液中的一种或多种，上述基础树脂乳液中乳胶粒子的平均粒径为0.1-0.3μm。

27、进一步，上述乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液为乙烯-丙烯酸甲酯共聚物乳液、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物乳液或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物乳液中的一种或多种。

28、进一步，上述无定形α-聚烯烃乳液中的基体树脂无定形α-聚烯烃是由乙烯、丙烯和1-丁烯聚合反应而成。

29、进一步，上述聚烯烃树脂乳液或改性聚烯烃树脂乳液中乳胶粒子的平均粒径为0.05-2μm。

30、进一步，上述功能树脂乳液为萜烯树脂乳液、松香树脂乳液或石油树脂乳液中的一种或多种。

31、更进一步，上述松香树脂乳液为松香甘油酯乳液或松香季戊四醇酯乳液中的一种或两种，上述石油树脂乳液为c5脂肪族石油树脂乳液、c9芳香族石油树脂乳液、c5-c9共聚石油树脂乳液、双环戊二烯(dcpd)脂环族石油树脂乳液或加氢改性石油树脂乳液中的一种或多种。

32、更进一步，上述乙烯-丙烯酸共聚物乳液由乙烯-丙烯酸共聚物树脂通过树脂乳化方法制得。

33、更进一步，上述乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液由乙烯-丙烯酸酯共聚物树脂通过树脂乳化方法制得。

34、更进一步，上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液由乙烯和醋酸乙烯酯通过乳液聚合方法制得，或由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂通过树脂乳化方法制得。

35、更进一步，上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液由乳液聚合方法制得的单一组分或多组分混合物，或由树脂乳化方法制得的单一组分或多组分混合物，或乳液聚合方法制得的乳液和树脂乳化方法制得的乳液的多组分混合物。

36、更进一步，上述无定形α-聚烯烃乳液由无定形α-聚烯烃树脂通过树脂乳化方法制得。

37、更进一步，上述功能树脂乳液是通过树脂乳化方法制得。

38、更进一步，上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液由乙烯和醋酸乙烯酯通过乳液聚合方法制得的具体步骤为：

39、在反应釜中加入去离子水、稳定剂、乳化剂以及分散助剂，以转速为100-200rpm搅拌10-20min，将物料混合均匀，将醋酸乙烯酯单体分成两部分，然后加入第一部分醋酸乙烯酯单体，将反应釜温度升至50-70℃，并通入乙烯气体，当压力加至35-45bar时关闭乙烯阀，随即添加引发剂至反应釜内引发反应，接着在60-120min内加入剩余部分醋酸乙烯酯单体，并继续通入乙烯气体至釜内压力在50-60bar，保温5-6h后加入消泡剂进行脱气处理1-2h，制备得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液。

40、更进一步，上述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液或改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂或改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂通过树脂乳化方法制得的具体步骤为：

41、在反应釜中加入去离子水、乳化剂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂或改性单体结构单元含量0.1-10％的改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂，开启搅拌，并将搅拌速度调至50-150rpm，升温至90-150℃，同时开启分散装置，将分散盘速度调节至5000-15000rpm，保温10-30min，然后开启乳化装置，将乳化头速度调至10000-30000rpm，继续保温2-6h，冷却至40-60℃出料，得到乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液或改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液。

42、更进一步，上述基础树脂乳液为丁苯乳液，丁苯乳液的制备方法包括如下步骤：

43、将苯乙烯、不饱和羧酸单体、乳化剂、分子量调节剂和去离子水加入反应釜中，开启搅拌装置；用氮气置换反应釜中空气并抽真空，将丁二烯利用氮气压入反应釜中，升温至40-80℃，加入引发剂水溶液，保温反应4-8h；当单体转化率达到99％以上时，将反应物料压入脱气釜中减压闪蒸脱气1-3h；脱气结束后用ph调节剂将乳液ph调至7-10之间，待釜内温度降至30-40℃后出料。

44、更进一步，上述萜烯树脂乳液通过树脂乳化方法制得的具体步骤为：

45、在反应釜中加入去离子水、乳化剂和萜烯树脂，开启搅拌，并将搅拌速度调至50-150rpm，升温至100-150℃，同时开启分散装置，将分散盘速度调节至5000-15000rpm,保温10-30min,然后开启乳化装置，将乳化头速度调至8000-25000rpm，继续保温2-5h，冷却至40-60℃出料，得到萜烯树脂乳液。

46、进一步，上述功能树脂乳液中乳胶粒子的平均粒径为0.05-2μm。

47、进一步，上述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种或多种。

48、更进一步，上述表面活性剂为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。

49、更进一步，上述阴离子表面活性剂为松香酸钾、油酸钾、聚丙烯酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、α-烯基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种，上述阳离子表面活性剂为十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基吡啶季铵盐中的一种或多种，上述非离子表面活性剂为聚氧乙烯基醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙二醇、司盘80、吐温80或吐温20中的一种或多种。

50、进一步，上述无机填料为碳酸钙、云母、硫酸钡、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉、硅灰石、玻璃微珠、二氧化硅或碳化硅中的一种或多种。

51、更进一步，上述无机填料为碳酸钙、氢氧化铝、二氧化硅或碳化硅中的一种或多种。

52、更进一步，上述人造草坪用胶粘剂组合物还包括色浆、消泡剂或增稠剂中的一种或多种。

53、本发明还提供一种人造草坪用胶粘剂组合物的制备方法，包括以下步骤：

54、(1)按照上述人造草坪用胶粘剂组合物称取各原料；

55、(2)将基础树脂乳液、聚烯烃树脂乳液、功能树脂乳液、表面活性剂和无机填料混合搅拌，得到上述人造草坪用胶粘剂组合物。

56、本发明的有益效果：本发明人造草坪用胶粘剂组合物制备方法工艺简单，利于工业化应用。

57、更进一步，步骤(2)中，上述搅拌转速为400-600rpm，搅拌时间为30-60min。

58、本发明还提供一种人造草坪，包括上述人造草坪用胶粘剂组合物、人造草丝和底布，上述人造草丝簇绒在底布上，上述底布的背胶面涂覆有上述人造草坪用胶粘剂组合物。

59、本发明还提供一种人造草坪制备方法，包括以下步骤：

60、1)将聚乙烯和/或聚丙烯通过熔融挤出，牵伸拉丝热定型，得到人造草丝；

61、2)将得到的人造草丝在底布上簇绒得到人造草坪半成品；

62、3)将上述人造草坪用胶粘剂组合物均匀涂敷在得到的人造草坪半成品背胶面，然后经干燥得到上述人造草坪。

63、本发明的有益效果：本发明人造草坪制备方法工艺简单，利于工业化应用。

64、进一步，步骤1)中，熔融挤出温度为160-270℃；牵伸温度为80-120℃，牵伸比为3-7，热定型温度为80-120℃，回缩比为0.75-0.95。

65、进一步，步骤3)中，人造草坪用胶粘剂组合物的上胶量为500-1500kg/m2。

66、进一步，步骤3)中，干燥温度为100-150℃，干燥时间为8-14min。