人造顆粒及其製備方法和應用的製作方法
2024-03-29 00:55:05
人造顆粒及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】一種人造顆粒，包括顆粒物及包裹於顆粒物的表面上的包裹層，包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於橡膠粘結劑中的分散劑，橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。上述人造顆粒能夠較長時間兼具流動和塑型的功能。此外，還提供上述人造顆粒的製備方法和應用。
【專利說明】人造顆粒及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種人造顆粒及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]傳統的沙有兩種，一種是具有可塑型的物質，例如，具有類似於粘土性能的沙子或是橡皮泥，能夠塑型，但是，其不具有流動性；另一種是流動沙，例如，流沙或沙漏中的沙子，具有流動性，但是不能夠塑型。雖然，海灘上的天然的溼沙能夠同時兼具塑型和流動的功能，但是一旦水分揮發後就成了幹散沙，就不具有塑型的功能，只具備流動功能，使其不能長期同時兼具塑型和流動的功能。
【發明內容】
[0003]鑑於此，有必要提供一種能夠較長時間兼具塑型和流動功能的人造顆粒及其製備方法。
[0004]一種人造顆粒，包括顆粒物及包裹於所述顆粒物的表面上的包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和硼半交聯矽橡膠中的至少一種。
[0005]在其中一個實施例中，所述顆粒物的體積百分比為70%~99%，所述橡膠粘結劑的體積百分比為0.9%~18%，所 述分散劑的體積百分比為0.1%~12%。
[0006]在其中一個實施例中，所述顆粒物選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。
[0007]在其中一個實施例中，所述未交聯的橡膠選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠及丁苯橡膠中的至少一種；所述半交聯的矽橡膠為硼交聯的矽橡膠。
[0008]在其中一個實施例中，所述分散劑選自碳酸鹽、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。
[0009]一種人造顆粒的製備方法，包括如下步驟:
[0010]將橡膠粘結劑與分散劑混合形成包裹材料，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種；及
[0011]將所述包裹材料與顆粒物混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑。
[0012]一種人造顆粒的製備方法，包括如下步驟:
[0013]將橡膠粘結劑與顆粒物混合，使所述橡膠粘結劑包裹於所述顆粒物的表面，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種；及
[0014]將表面包裹有所述橡膠粘結劑的所述顆粒物與分散劑混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑。
[0015]一種人造顆粒的製備方法，包括如下步驟:
[0016]將顆粒物與分散劑混合；及
[0017]然後加入橡膠粘結劑混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。 [0018]上述的人造顆粒在兒童玩具、遊樂體育場地、農業種植或孔洞封堵材料中的應用。
[0019]上述人造顆粒的包裹層包裹於顆粒物的表面上，包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於橡膠粘結劑中的分散劑，且橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種，未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠均具有可塑性和粘結性，使橡膠粘結劑能夠很好地包裹在顆粒物的表面，且多個人造顆粒在一起時能夠塑型，而分散劑分散在橡膠粘結劑中能夠降低、增強或部分破壞橡膠粘結劑的粘結性能，將分散劑分散於連續分布的橡膠粘結劑中能夠使人造顆粒兼具流動和塑型的功能，且由於未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠比較穩定，具有較好的耐光性和耐氧化性，能夠與分散劑形成一個穩定的體系，使得上述人造顆粒至少能維持9個月功能無變化，因此，上述人造顆粒能夠較長時間兼具流動和塑型功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為一實施方式的人造顆粒的結構示意圖；
[0021]圖2為一實施方式的人造顆粒的一種製備方法的流程圖；
[0022]圖3為一實施方式的人造顆粒的另一種製備方法的流程圖；
[0023]圖4為一實施方式的人造顆粒的又一種製備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面主要結合附圖及具體實施例對人造顆粒及其製備方法和應用作進一步詳細的說明。
[0025]如圖1所示，一實施方式的人造顆粒100，包括顆粒物110及包裹於顆粒物110的表面上的包裹層120，包裹層120包括連續分布的橡膠粘結劑122及分散於橡膠粘結劑122中的分散劑124。
[0026]優選的，顆粒物110的體積百分比為70%~99%，橡膠粘結劑122的體積百分比為
0.9%~18%，分散劑124的體積百分比為0.1%~12%。
[0027]更優選的，顆粒物110的體積百分比為85%~97%，橡膠粘結劑122的體積百分比為2%~9%，分散劑124的體積百分比為1%~6%。該比例使得人造顆粒100之間具備更加合適的粘結性能和分散性能，從而更好地實現塑型與流動雙功能。兼具塑型和流動功能的人造顆粒100是指:當把多個該人造顆粒100用力捏壓或擠壓，就塑造為有形的狀態，保持一段時間不變形，即具有塑型性；把多個人造顆粒100塑造好的形狀放置一段時間，或者略用力破壞它，人造顆粒100之間會鬆散開，鬆散時有流動或蠕動的動感，即具有流動性。上述多個人造顆粒100維持塑型狀態的時間長短根據功能需要可以調控，從I秒鐘到I個月之間都可以。
[0028]其中，顆粒物110選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。
[0029]使用石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆或澱粉作為人造顆粒100的顆粒物110，而使其產生一種新的價值。
[0030]橡膠粘結劑122為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。傳統橡膠的用途是把橡膠進行硫化(即交聯)，形成具有較高強度、固定形狀及不再可塑的彈性體，而未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠均具有可塑性和粘結性，能可靠地包裹在顆粒物110的表面，並使人造顆粒100可以塑型。未交聯的橡膠是還沒有與交聯劑發生聚合交聯反應的橡膠體。優選的，未交聯的橡膠選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠(丁二烯和丙烯腈共聚物)及丁苯橡膠(丁二烯和苯乙烯共聚物)中的至少一種。上述未交聯的橡膠均具有可塑性，且極易包裹顆粒物110的表面上。半交聯的矽橡膠優選為硼交聯的矽橡膠。這裡的硼交聯的矽橡膠是指使用硼酸或硼酸鹽作為交聯劑與聚二甲基矽氧烷發生部分交聯(半交聯)反應得到的。硼交聯的矽橡膠為半固體的，具有自流平性、自粘性、可塑性和可軟化性。
[0031]通過將不同的未交聯的橡膠混合、或是將未交聯的橡膠與半交聯的矽橡膠混合有利於調節橡膠粘結劑122的撕裂強度，從而使人造顆粒100之間具有一定的粘結強度，以更好地滿足塑型和流動雙功能。由於未交聯 的橡膠和半交聯的矽橡膠具有不同的撕裂強度，且不同的未交聯的橡膠也具有不同的撕裂強度，將幾種橡膠混合可以得到具有合適的撕裂強度的橡膠粘結劑122。
[0032]優選的，橡膠粘結劑122優選為聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠組成的混合物；且聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠的體積比為I~4:6~9。將該兩種未交聯的橡膠按照不同的比例混合，能夠得到不同的粘結性和拉絲性能的橡膠粘結劑122，極易牢固地包裹在顆粒物110表面，並能把分散劑124緊緊地固定住。
[0033]分散劑124為分散在橡膠粘結劑122中，能夠降低、增強或是部分破壞粘結性能的物質。通過加入分散劑124，不僅可以調節橡膠粘結劑122的粘結性能，使人造顆粒100具有流動功能，同時通過調節分散劑124與橡膠粘結劑122之間的組合，也可以調節得到不同的撕裂強度的包裹層120，從而滿足人造顆粒100的塑型和流動雙功能的需要。
[0034]其中，分散劑124為碳酸鹽、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。這些分散劑124比較穩定，能夠與橡膠粘結劑122形成一個比較穩定的體系，使得人造顆粒100能維持較長時間的功能無變化。
[0035]優選的，碳酸鹽為碳酸鈣或碳酸鎂。優選的，矽酸鹽為矽酸鈣或矽酸鎂。例如，可以加入滑石粉，矽酸鎂是滑石粉的主要成分。
[0036]優選的，硫化橡膠粉可以為硫化丁苯橡膠粉或硫化丁腈橡膠粉。
[0037]優選的，脂肪酸酯類表面活性劑可以為甘油單油酸酯或失水山梨醇硬脂酸酯。
[0038]優選的，烷基苯磺酸類乳化劑可以為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
[0039]優選的，分散劑124為碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物；其中，碳酸鈣和環烷油的體積比為7:1 ；矽酸鎂和矽油的體積比為9:1 ;氧化矽和十二烷基苯磺酸鈉的體積比為42:5。將碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物作為分散劑124，使得分散劑124更加容易在橡膠粘結劑122中分散，且上述三種組合的分散劑124能夠與橡膠粘結劑122形成一個更加穩定的體系，從而有利於維持人造顆粒100的功能長期不變化。
[0040]上述人造顆粒100的包裹層120包裹於顆粒物110的表面上，包裹層120包括連續分布的橡膠粘結劑122及分散於橡膠粘結劑122中的分散劑124，且橡膠粘結劑122為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種，未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠均具有可塑性和粘結性，使橡膠粘結劑122能夠很好地包裹在顆粒物110的表面，且使多個人造顆粒100在一起能夠塑型，而分散劑124分散在橡膠粘結劑122中能夠降低、增強或部分破壞橡膠粘結劑122的粘結性能，將分散劑124分散於連續分布的橡膠粘結劑122中能夠使多個人造顆粒100兼具流動和塑型的功能，且由於未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠比較穩定，具有較好的耐光性和耐氧化性，能夠與分散劑124形成一個穩定的體系，使得上述人造顆粒100至少能維持9個月功能無變化，因此，上述人造顆粒100能夠較長時間兼具流動和塑型功能。
[0041]上述人造顆粒100能夠應用在兒童玩具、遊樂體育場地、農業種植或孔洞封堵材料中。
[0042]上述人造顆粒100應用在兒童玩具中時，得到一種新型的顆粒質感的新玩法的玩具。該多個人造顆粒100既可壓捏成不同造型，又能自動鬆散為沙粒，人造顆粒100應用於玩具中具有動感、反覆性及不板結性，且對於兒童，具有更強的趣味性，相對於原始沙傷害性更小，安全性更強。還可以通過調節橡膠粘接劑122與分散劑124的成分和配比，以獲得不同的塑型時間與不同的流平時間，得到不同的塑型和流動功效的人造顆粒100。
[0043]上述人造顆粒100應用在遊樂體育場地時，使用聚苯乙烯顆粒、河沙、矽沙等作為顆粒物110，能夠保持人造顆粒100的正常堆積狀態為膨鬆狀，為遊樂場地提供較好的緩衝性能，降低衝擊傷害，相對於原始沙傷害性更小，安全性更強。
[0044]上述人造顆粒100應用於農業種植時，使用秸杆、腐殖土等作為顆粒物100，將多個人造顆粒100壓製成緊實的餅狀，緊實狀態下包裝貯存與運輸，打開包裝後，又能夠變成流動性的疏鬆狀態，具有透氣性，能夠給固體植株貯存並供給養份。
[0045]上述人造顆粒100應用於孔洞封阻材料時，把上述多個人造顆粒100壓實後填入孔洞中，然後後自動膨鬆，實現自動填滿孔洞空隙，並且使用上述人造顆粒100封阻後的孔洞，還易於再次或多次開啟。
[0046]如圖2所示，一實施方式的人造顆粒的製備方法，包括如下步驟:
[0047]步驟S210:將橡膠粘結劑與分散劑混合形成包裹材料。橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。
[0048]傳統橡膠的用途是把橡膠進行硫化(即交聯)，形成具有較高強度、固定形狀及不再可塑的彈性體，而未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠均具有可塑性和粘結性，能可靠地包裹在顆粒物的表面，並使人造顆粒可以塑型。未交聯的橡膠是還沒有與交聯劑發生聚合交聯反應的橡膠體。優選的，未交聯的橡膠選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠(丁二烯和丙烯腈共聚物)及丁苯橡膠(丁二烯和苯乙烯共聚物)中的至少一種。上述未交聯的橡膠均具有可塑性，且極易包裹顆粒物的表面上。且上述未交聯的橡膠均比較穩定，具有較好的耐光性和耐氧化性。優選的，半交聯的矽橡膠為硼交聯的矽橡膠。這裡的硼交聯的矽橡膠是指使用硼酸或硼酸鹽作為交聯劑與聚二甲基矽氧烷發生部分交聯(半交聯)反應得到的。硼交聯的矽橡膠為半固體的，具有自流平性、自粘性、可塑性和可軟化性。
[0049]其中，半交聯的矽橡膠的製備步驟為:按照質量比為200:1~20將二甲基矽氧烷與交聯劑混合，然後加熱至100°C~345°C交聯反應0.5小時~10小時，得到半交聯的矽橡膠。其中，交聯劑為硼酸或硼酸鹽。硼酸鹽可以為偏硼酸鹽、原硼酸鹽或多硼酸鹽等；硼酸鹽優選為硼砂(四硼酸鈉)。
[0050]通過將不同的未交聯的橡膠混合、或是將未交聯的橡膠與半交聯的矽橡膠混合有利於調節橡膠粘結劑的撕裂強度，從而使人造顆粒之間具有一定的粘結強度，以滿足塑型和流動雙功能。由於未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠具有不同的撕裂強度，且不同的未交聯的橡膠也具有不同的撕裂強度，將幾種橡膠混合可以得到具有合適的撕裂強度的橡膠粘結劑。
[0051]優選的，橡膠粘結劑優選為聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠組成的混合物；且聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠的體積比為I~4:6~9。將該兩種未交聯的橡膠按照不同的比例混合，能夠得到不同的粘結性和拉絲性能的橡膠粘結劑， 極易牢固地包裹在顆粒物表面，並能把分散緊緊地固定住。
[0052]分散劑為分散在橡膠粘結劑中，能夠降低、增強或是部分破壞粘結性能的物質。通過加入分散劑，不僅可以調節橡膠粘結劑的粘結性能，使人造顆粒具有流動功能，同時通過調節分散劑與橡膠粘結劑之間的組合，也可以調節得到不同的撕裂強度的包裹層，從而滿足人造顆粒的塑型和流動雙功能的需要。
[0053]其中，分散劑為碳酸鹽、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。這些分散劑易在橡膠粘結劑中分布均勻。且這些分散劑比較穩定，能夠與橡膠粘結劑形成一個比較穩定的體系，使得人造顆粒能維持較長時間的功能無變化。
[0054]優選的，碳酸鹽為碳酸鈣或碳酸鎂。優選的，矽酸鹽為矽酸鈣或矽酸鎂。例如，可以加入滑石粉，矽酸鎂是滑石粉的主要成分。
[0055]優選的，硫化橡膠粉可以為硫化丁苯橡膠粉或硫化丁腈橡膠粉。
[0056]優選的，脂肪酸酯類表面活性劑可以為甘油單油酸酯或失水山梨醇硬脂酸酯。
[0057]優選的，烷基苯磺酸類乳化劑可以為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
[0058]優選的，分散劑為碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物；其中，碳酸鈣和環烷油的體積比為7:1 ;矽酸鎂和矽油的體積比為9:1 ;氧化矽和十二烷基苯磺酸鈉的體積比為42:5。。將碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物作為分散劑，使得分散劑更加容易在橡膠粘結劑中分散，且上述三種組合的分散劑能夠與橡膠粘結劑形成一個更加穩定的體系，從而有利於維持人造顆粒的功能長期不變化。
[0059]步驟S220:將包裹材料與顆粒物混合，在顆粒物的表面形成包裹層，包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於橡膠粘結劑中的分散劑。
[0060]其中，顆粒物選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。[0061 ] 使用石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆或澱粉作為人造顆粒的顆粒物，而使其產生一種新的價值。
[0062]優選的，顆粒物的體積百分比為70%~99%，橡膠粘結劑的體積百分比為0.9%~18%，分散劑的體積百分比為0.1%~12%。更優選的，顆粒物的體積百分比為85%~97%，橡膠粘結劑的體積百分比為2%~9%，分散劑的體積百分比為1%~6%。該比例使得人造顆粒之間具備更加合適的粘結性能和分散性能，從而實現塑型與流動雙功能。兼具塑型和流動功能的人造顆粒是指:當把多個該人造顆粒用力捏壓或擠壓，就塑造為有形的狀態，保持一段時間不變形，即具有塑型性；把塑造好的形狀放置一段時間，或者略用力破壞它，人造顆粒之間會鬆散開，鬆散時有流動或蠕動的動感，即具有流動性。維持塑型狀態的時間長短根據功能需要可以調控，從I秒鐘到I個月之間都可以。
[0063]上述人造顆粒的製備方法操作簡單，易於生產。
[0064]如圖3所示，上述人造顆粒的另一製備方法，包括如下步驟:
[0065]步驟S310:將橡膠粘結劑與顆粒物混合，使橡膠粘結劑包裹於顆粒物的表面。橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯矽`的橡膠中的至少一種。
[0066]傳統橡膠的用途是把橡膠進行硫化(即交聯)，形成具有較高強度、固定形狀及不再可塑的彈性體，而未交聯的橡膠和硼半交聯矽橡膠均具有可塑性和粘接性，能可靠的包裹在顆粒物的表面，並使人造顆粒可以塑型。未交聯的橡膠是還沒有與交聯劑發生聚合交聯反應的橡膠體。優選的，橡膠粘結劑選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠(丁二烯和丙烯腈共聚物)及丁苯橡膠(丁二烯和苯乙烯共聚物)中的至少一種。上述半交聯的橡膠均具有可塑性，且極易包裹顆粒物的表面上。半交聯的矽橡膠為硼交聯的矽橡膠。這裡的硼交聯的矽橡膠是指使用硼酸或硼酸鹽作為交聯劑與聚二甲基矽氧烷發生部分交聯(半交聯)反應得到的。硼交聯的矽橡膠為半固體的，具有自流平性、自粘性、可塑性和可軟化性。
[0067]其中，半交聯的矽橡膠的製備步驟為:按照質量比為200:1~20將二甲基矽氧烷與交聯劑混合，然後加熱至100°C~345°C反應0.5小時~10小時，得到半交聯的矽橡膠。其中，交聯劑為硼酸或硼酸鹽。硼酸鹽可以為偏硼酸鹽、原硼酸鹽或多硼酸鹽等；硼酸鹽優選為硼砂(四硼酸鈉)。
[0068]通過將不同的未交聯的橡膠混合、或是將未交聯的橡膠與半交聯的矽橡膠混合有利於調節橡膠粘結劑的撕裂強度，從而使人造顆粒之間具有一定的粘結強度，以滿足塑型和流動雙功能。由於未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠具有不同的撕裂強度，且不同的未交聯的橡膠也具有不同的撕裂強度，將幾種橡膠混合可以得到具有合適的撕裂強度的橡膠粘結劑。[0069]優選的，橡膠粘結劑優選為聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠組成的混合物；且聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠的體積比為I~4:6~9。將該兩種未交聯的橡膠按照不同的比例混合，能夠得到不同的粘結性和拉絲性能的橡膠粘結劑，極易牢固地包裹在顆粒物表面，並能把分散緊緊地固定住。
[0070]其中，顆粒物選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。[0071 ] 使用石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆或澱粉作為人造顆粒的顆粒物，而使其產生一種新的價值。
[0072]具體的，當橡膠粘結劑為液體狀時，將顆粒物與橡膠粘結劑在常溫下揉勻。當使用的橡膠粘結劑中含有固體時，先將橡膠粘結劑加熱融化後，再和顆粒物混合。
[0073]優選的，將橡膠粘結劑與顆粒物混合採用的設備為捏合機或分散機。
[0074]步驟S320:將表面包裹有橡膠粘結劑的顆粒物與分散劑混合，在顆粒物的表面形成包裹層，包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於橡膠粘結劑中的分散劑。
[0075]具體的，將表面包裹有橡膠粘結劑的顆粒物與分散劑混合的方法為攪壓。
[0076]分散劑為分散在橡膠粘結劑中，能夠降低、增強或是部分破壞粘結性能的物質。通過加入分散劑，不僅可以調節橡膠粘結劑的粘結性能，使人造顆粒具有流動功能，同時通過調節分散劑與橡膠粘結劑之間的組合，也可以調節得到不同的撕裂強度的包裹層，從而滿足人造顆粒的塑型和流動雙功能的需要。
[0077]其中，分散劑為碳酸鹽 、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。且這些分散劑比較穩定，能夠與橡膠粘結劑形成一個比較穩定的體系，使得人造顆粒能維持較長時間的功能無變化。
[0078]優選的，碳酸鹽為碳酸鈣或碳酸鎂。優選的，矽酸鹽為矽酸鈣或矽酸鎂。例如，可以加入滑石粉，矽酸鎂是滑石粉的主要成分。
[0079]優選的，硫化橡膠粉為硫化丁苯橡膠粉或硫化丁腈橡膠粉。
[0080]優選的，脂肪酸酯類表面活性劑可以為甘油單油酸酯或失水山梨醇硬脂酸酯。
[0081]優選的，烷基苯磺酸類乳化劑可以為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
[0082]優選的，分散劑為碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物；其中，碳酸鈣和環烷油的體積比為7:1 ;矽酸鎂和矽油的體積比為9:1 ;氧化矽和十二烷基苯磺酸鈉的體積比為42:5。。將碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物作為分散劑，使得分散劑更加容易在橡膠粘結劑中分散，且上述三種組合的分散劑能夠與橡膠粘結劑形成一個更加穩定的體系，從而有利於維持人造顆粒的功能長期不變化。
[0083]優選的，顆粒物的體積百分比為70%~99%，橡膠粘結劑的體積百分比為0.9%~18%，分散劑的體積百分比為0.1%~12%。更優選的，顆粒物的體積百分比為85%~97%，橡膠粘結劑的體積百分比為2%~9%，分散劑的體積百分比為1%~6%。該比例使得人造顆粒之間具備更加合適的粘結性能和分散性能，從而實現塑型與流動雙功能。兼具塑型和流動功能的人造顆粒是指:當把多個該人造顆粒用力捏壓或擠壓，就塑造為有形的狀態，保持一段時間不變形，即具有塑型性；把塑造好的形狀放置一段時間，或者略用力破壞它，人造顆粒之間會鬆散開，鬆散時有流動或蠕動的動感，即具有流動性。維持塑型狀態的時間長短根據功能需要可以調控，從I秒鐘到I個月之間都可以。
[0084]上述人造顆粒的製備方法操作簡單，易於生產。
[0085]如圖4所示，上述人造顆粒的另一製備方法，包括如下步驟:
[0086]步驟S410:將顆粒物與分散劑混合。
[0087]其中，顆粒物選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。
[0088]使用石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆或澱粉作為人造顆粒的顆粒物，而使其產生一種新的價值。
[0089]分散劑為分散在橡膠粘結劑中，能夠降低、增強或是部分破壞粘結性能的物質。通過加入分散劑，不僅可以調節橡膠粘結劑的粘結性能，使人造顆粒具有流動功能，同時通過調節分散劑與橡膠粘結劑之間的組合，也可以調節得到不同的撕裂強度的包裹層，從而滿足人造顆粒的塑型和流動雙功能的需要。
[0090]其中，分散劑為碳酸鹽、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。且這些分散劑比較穩定，能夠與橡膠粘結劑形成一個比較穩定的體系，使得人造顆粒能維持較長時間的功能無變化。
[0091]優選的，碳酸鹽為碳酸鈣或碳酸鎂。優選的，矽酸鹽為矽酸鈣或矽酸鎂。例如，可以加入滑石粉，矽酸鎂是滑石粉的主`要成分。
[0092]優選的，硫化橡膠粉為硫化丁苯橡膠粉或硫化丁腈橡膠粉。
[0093]優選的，脂肪酸酯類表面活性劑可以為甘油單油酸酯或失水山梨醇硬脂酸酯。
[0094]優選的，烷基苯磺酸類乳化劑可以為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
[0095]優選的，分散劑為碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物；其中，碳酸鈣和環烷油的體積比為7:1 ;矽酸鎂和矽油的體積比為9:1 ;氧化矽和十二烷基苯磺酸鈉的體積比為42:5。。將碳酸鈣和環烷油組成的混合物、矽酸鎂和矽油組成的混合物、或氧化矽與十二烷基苯磺酸鈉組成的混合物作為分散劑，使得分散劑更加容易在橡膠粘結劑中分散，且上述三種組合的分散劑能夠與橡膠粘結劑形成一個更加穩定的體系，從而有利於維持人造顆粒的功能長期不變化。
[0096]步驟S420:然後加入橡膠粘結劑混合，在顆粒物的表面形成包裹層，包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於橡膠粘結劑中的分散劑。橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。
[0097]傳統橡膠的用途是把橡膠進行硫化(即交聯)，形成具有較高強度、固定形狀及不再可塑的彈性體，而未交聯的橡膠和硼半交聯矽橡膠均具有可塑性和粘接性，能可靠的包裹在顆粒物的表面，並使人造顆粒可以塑型。其中，優選的，未交聯的橡膠選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠(丁二烯和丙烯腈共聚物)及丁苯橡膠(丁二烯和苯乙烯共聚物)中的至少一種。上述半交聯的橡膠均具有可塑性，且極易包裹顆粒物的表面上。優選的，半交聯的矽橡膠為硼交聯的矽橡膠。這裡的硼交聯的矽橡膠是指使用硼酸或硼酸鹽作為交聯劑與聚二甲基矽氧烷發生部分交聯(半交聯)反應得到的。硼交聯的矽橡膠具有自流平性、自粘性、可塑性和可軟化性。
[0098]其中，半交聯的矽橡膠的製備步驟為:按照質量比為200:1~20將二甲基矽氧烷與交聯劑混合，然後加熱至100°C~345°C交聯反應0.5小時~10小時，得到半交聯的矽橡膠。其中，交聯劑為硼酸或硼酸鹽。硼酸鹽可以為偏硼酸鹽、原硼酸鹽或多硼酸鹽等；硼酸鹽優選為硼砂(四硼酸鈉)。
[0099]通過將不同的未交聯的橡膠混合、或是將未交聯的橡膠與半交聯的矽橡膠混合有利於調節橡膠粘結劑的撕裂強度，從而使人造顆粒之間具有一定的粘結強度，以滿足塑型和流動雙功能。由於未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠具有不同的撕裂強度，且不同的未交聯的橡膠也具有不同的撕裂強度，將幾種橡膠混合可以得到具有合適的撕裂強度的橡膠粘結劑。
[0100]優選的，橡膠粘結劑優選為聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠組成的混合物；且聚異戊二烯橡膠和丁腈橡膠的體積比為I~4:6~9。將該兩種未交聯的橡膠按照不同的比例混合，能夠得到不同的粘結性和拉絲性能的橡膠粘結劑，極易牢固地包裹在顆粒物表面，並能把分散緊緊地固定住。
[0101]優選的，顆粒物的體積百分比為70%~99%，橡膠粘結劑的體積百分比為0.9%~18%，分散劑的體積百分比為0.1%~12%。更優選的，顆粒物的體積百分比為85%~97%，橡膠粘結劑的體積百分比為2%~9%，分散劑的體積百分比為1%~6%。該比例使得人造顆粒之間具備更加合適的粘結性能和分散性能，從而實現塑型與流動雙功能。兼具塑型和流動功能的人造顆粒是指:當把多個該人造顆粒用力捏壓或擠壓，就塑造為有形的狀態，保持一段時間不變形，即具有塑型性；把塑造好的形狀放置一段時間，或者略用力破壞它，人造顆粒之間會鬆散開，鬆散時有流動或蠕動的動感，即具有流動性。維持塑型狀態的時間長短根據功能需要可以調控，從I秒鐘到I個月之間都可以。
[0102]上述人造顆粒的製備方法操作簡單，易於生產。
[0103]以下為具體實施例部分:
[0104]實施例1
[0105]本實施例的人造顆粒的製備如下:
[0106](1)按照表1稱取材料，將橡膠粘結劑與顆粒物混合，使橡膠粘結劑包裹在顆粒物的表面。
[0107](2)將表面包裹有橡膠粘結劑的顆粒物與分散劑混合，在顆粒物的表面形成包裹層。得到本實施例的人造顆粒，本實施例的人造顆粒應用於兒童玩具。
[0108]人造顆粒的塑型功能和流動功能的測試方法為:在水平檯面上，準備一個直徑和高度都是2釐米的中空園柱杯.在25±2°C的環境中，用500克的砝碼，把顆粒物壓入直徑和高度都是2釐米的中空園柱孔中.維持60秒後取出砝碼.再輕輕取走園柱杯.保持塑型顆粒堆積物靜止不受外力，開始測量它開始散松的時間和散松流平的時間，以秒鐘計，從而分別反映人造顆粒的塑型功能和流動功能。本實施例的人造顆粒的開始散松的時間和散松流平的時間見表2。
[0109]長期具有塑型和流動功能，代表著人造顆粒的保質期。為了能快速評估自然狀態下保質期，將本實施例製備的人造顆粒在57°C~60°C的高溫和_18°C~_20°C的低溫中循環測試，維持一個高溫24小時和低溫24小時為一個周期，如此循環試驗。其中，人造顆粒在上述測試中能維持I個周期功能無變化，代表著自然狀態4個月功能正常；能維持2個周期功能無變化，代表著自然狀態9個月功能正常；能維持3個周期功能無變化，代表著自然狀態15個月功能正常；能維持4個周期功能無變化，代表著自然狀態24個月功能正常；最長測試4個周期即可。本實施例的人造顆粒的保質期測試結果見表2。
[0110]實施例2
[0111]本實施例的人造顆粒的製備如下:
[0112](I)按照表1稱取材料，將橡膠粘結劑與分散劑混合形成包裹材料。
[0113](2)將包裹材料與顆粒物混合，在顆粒物的表面形成包裹層。得到本實施例的人造顆粒，本實施例的人造顆粒應用於農業種植。
[0114]本實施例的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0115]實施例3
[0116]本實施例的人造顆粒的製備如下:
[0117](I)按照表1中的體積百分比稱取材料，將顆粒物與分散劑混合。
[0118](2)然後加入橡膠粘結劑混合，在顆粒物的表面形成包裹層，。得到本實施例的人造顆粒，本實施例的人造顆粒應用於孔洞封堵。
[0119]本實施例的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0120]實施例4`[0121]本實施例的人造顆粒的製備如下:
[0122](I)按照表1稱取材料，將顆粒物與分散劑混合。
[0123](2)按照質量比為200:1，將二甲基矽氧烷與硼酸混合，然後加熱至100°C交聯反應10小時，得到半交聯的矽橡膠。
[0124](3)按照表1將橡膠粘結劑加入步驟(1)的顆粒物和分散劑的混合物中進行混合，在顆粒物的表面形成包裹層，得到本實施例的人造顆粒。本實施例的人造顆粒應用於遊樂體育場地。
[0125]本實施例的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0126]實施例5~8人造顆粒與實施例1的人造顆粒的製備過程相類似，此處不在贅述。實施例5~8的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0127]實施例9
[0128](I)按照質量比為200:20，將二甲基矽氧烷與硼酸混合，然後加熱至250°C交聯反應3小時，得到半交聯的矽橡膠。
[0129](2)按照表1稱取材料，將橡膠粘結劑與顆粒物混合，使橡膠粘結劑包裹在顆粒物的表面。
[0130](3)將表面包裹有橡膠粘結劑的顆粒物與分散劑混合，在顆粒物的表面形成包裹層，得到本實施例的人造顆粒。
[0131]實施例的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0132]實施例10~11的人造顆粒的製備過程與實施例2的人造顆粒的製備過程相類似；實施例12~13的人造顆粒的製備過程與實施例3的人造顆粒的製備過程相類似，此處不在贅述。實施例10~13的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0133]實施例14
[0134]本實施例的人造顆粒的製備如下:
[0135](I)按照質量比為200:10，將二甲基矽氧烷與硼砂混合，然後加熱至345°C交聯反應0.5小時，得到半交聯的矽橡膠。
[0136](2)按照表1稱取材料，將橡膠粘結劑與分散劑混合形成包裹材料。
[0137](3)將包裹材料與顆粒物混合，在顆粒物的表面形成包裹層，得到本實施例的人造顆粒。
[0138]本實施例的人造顆粒的開始散松的時間、散松流平的時間及保質周期見表2。
[0139]表1 表示的是實施例1~實施例14的人造顆粒的顆粒物、橡膠粘結劑及分散劑的原料和體積百分比。
[0140]表1
[0141]
【權利要求】
1.一種人造顆粒，其特徵在於，包括顆粒物及包裹於所述顆粒物的表面上的包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。
2.根據權利要求1所述的人造顆粒，其特徵在於，所述顆粒物的體積百分比為70%~99%，所述橡膠粘結劑的體積百分比為0.9%~18%，所述分散劑的體積百分比為0.1%~12%。
3.根據權利要求1所述的人造顆粒，其特徵在於，所述顆粒物選自聚丙烯腈塑料顆粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物顆粒、聚苯乙烯顆粒、石英沙、河沙、海沙、矽沙、玻璃珠、玻璃沙、腐殖土、木屑粉、草粉、秸杆及澱粉中的一種。
4.根據權利要求1所述的人造顆粒，其特徵在於，所述未交聯的橡膠選自聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、矽橡膠、丁腈橡膠及丁苯橡膠中的至少一種；所述半交聯的矽橡膠為硼交聯的矽橡膠。
5.根據權利要求1所述的人造顆粒，其特徵在於，所述分散劑選自碳酸鹽、矽酸鹽、硫化橡膠粉、矽微粉、玻璃微珠、丙烯腈聚合物微膠囊膨脹發泡粉、脂肪酸酯類表面活性劑、烷基苯磺酸類乳化劑、石蠟油、環烷油、矽油、石油樹脂、萜烯樹脂、氧化鎂、氧化鋁及氧化矽中的至少一種。
6.一種人造顆粒的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將橡膠粘結劑與分散劑混合形成包裹材料，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種；及 將所述包裹材料與顆粒物混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑。
7.—種人造顆粒的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將橡膠粘結劑與顆粒物混合，使所述橡膠粘結劑包裹於所述顆粒物的表面，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種；及 將表面包裹有所述橡膠粘結劑的所述顆粒物與分散劑混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑。
8.—種人造顆粒的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將顆粒物與分散劑混合；及 然後加入橡膠粘結劑混合，在所述顆粒物的表面形成包裹層，所述包裹層包括連續分布的橡膠粘結劑及分散於所述橡膠粘結劑中的分散劑，所述橡膠粘結劑為未交聯的橡膠和半交聯的矽橡膠中的至少一種。
9.如權利要求1或2所述的人造顆粒在兒童玩具、遊樂體育場地、農業種植或孔洞封堵材料中的應用。
【文檔編號】C08L57/02GK103756077SQ201310750020
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】周月柳 申請人:深圳市綠色歐標科技有限公司