CN109810431A - 一种健身瑜伽球用复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种健身瑜伽球用复合材料及其制备方法，所述复合材料包括以下重量份数的各组分：糊状PVC树脂粉50份，热塑性聚氨酯弹性体TPU 15～30份，增塑剂30～50份，稳定剂1～3份，降粘剂1～3份，中高温热膨胀性微球2～10份，颜料5～10份。本发明通过TPU与糊状PVC共混工艺，可降低配方产品的硬度，提高瑜伽球的弹性。加入可膨胀微球，糊状PVC树脂粉用量可显著减少，同时增塑剂用量也显著减小，并能够保持球体的厚度不变或者增加，制得的健身瑜伽球球体表面细腻，表面形成均匀分布的凹凸，且由于其本身具有较强的缓冲性能，不慎碰到尖锐物体时，瑜伽球为慢慢泄气过程，不存在安全隐患，解决防爆问题。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种健身瑜伽球用复合材料及其制备方法。
背景技术
瑜伽球是一种塑形健身的球类运动工具，材质多是柔软的PVC材料制成，当人体与之接触时，内部充气的健身球会均匀地抚摸人体的接触部位从而产生按摩作用，具有很强的弹性，有益于促进血液循环。利用瑜伽球有诸多好处，能够帮助人们有效的强身健体，修身塑形，达到减肥功效，还能对人体进行很好的按摩，达到舒缓紧张作用。目前，利用柔软PVC材料制成的瑜伽球存在以下缺陷：1)球体薄；2)球体表面触感不细腻；3)人在瑜伽球上运动时，球体容易炸裂，碰到尖锐物体时，更是存在安全隐患。
目前在瑜伽球的制作中，均采用化学发泡剂作为瑜伽球用复合材料的添加剂，如CN201610759449.5中使用N,N二亚硝基五次甲基四胺、偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、苯磺酰肼中的一种或两种以上的混合物，CN201710826420.9中使用偶氮氨基苯和偶氮二甲酰胺的混合物。但是化学发泡剂发泡后产生的气泡多并且大小不均匀，容易导致球体内部孔隙分布不均匀，从而造成球体密度的不均匀性，另外使用化学发泡剂制成的球体手感不够细腻，均影响其使用体验。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种健身瑜伽球用复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种健身瑜伽球用复合材料，包括以下重量份数的各组分：
糊状PVC树脂粉50份，热塑性聚氨酯弹性体TPU 15～30份，增塑剂30～50份，稳定剂1～3份，降粘剂1～3份，中高温热膨胀性微球2～10份，颜料5～10份。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油和柠檬酸三丁酯中的一种或两种。
更优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯复配比例为1-2：1。
优选地，所述稳定剂为钡锌液体稳定剂、钙锌液体稳定剂中的一种。
优选地，所述降粘剂为脂肪族烃类降粘剂和可增塑类降粘剂中的一种。
优选地，所述中高温热膨胀性微球的壳体为热塑性聚合物，核内包封可膨胀物质，所述可膨胀物质的沸点不高于热塑性聚合物的软化温度；所述中高温热膨胀性微球粒径为10～50μm。遇热后，热塑性聚合物壳软化，核内包封的可膨胀物质蒸发、内压升高、体积增大。
更优选地，所述中高温热膨胀性微球粒径为20～30μm。
优选地，所述可膨胀物质为饱和烃类可膨胀物质，所述可聚合化合物为包含可聚合单体的可聚合化合物。
优选地，所述中高温热膨胀性微球的制备方法包括如下步骤：
将可膨胀物质和可聚合化合物通过连续搅拌或添加分散稳定剂而保持悬浮状态，经过悬浮聚合后，过滤、洗涤、干燥即得所述中高温热膨胀性微球。
本发明还提供了一种复合材料制备健身瑜伽球的方法，包括以下步骤：
(1)将糊状PVC树脂粉，TPU，增塑剂，稳定剂，降粘剂，中高温可膨胀微球，颜料按比例加入混料机，根据可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度为100～130℃；
(2)将经步骤(1)处理后分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140～170℃，成型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)TPU与糊状PVC共混工艺，可降低配方产品的硬度，提高健身瑜伽球的弹性。
2)加入可膨胀微球，对复合材料配方的改进起到了有益的效果，糊状PVC树脂粉用量可显著减少，同时增塑剂用量也显著减小，并能够保持球体的厚度不变或者增加；
3)配方中加入中高温可膨胀微球，球体表面细腻，表面形成均匀分布的凹凸；
4)因微球为表面是热塑性弹性体构成的外壳、内部填充发泡剂的球体结构，其本身具有较强的缓冲性能，不慎碰到尖锐物体时，瑜伽球为慢慢泄气过程，不存在安全隐患，解决防爆问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种健身瑜伽球用复合材料，包括以下重量份数的各组分：
糊状PVC树脂粉50份，热塑性聚氨酯弹性体TPU 15～30份，增塑剂30～50份，稳定剂1～3份，降粘剂1～3份，中高温热膨胀性微球2～10份，颜料5～10份。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油和柠檬酸三丁酯中的一种或两种。
所述稳定剂为钡锌液体稳定剂、钙锌液体稳定剂中的一种。
所述降粘剂为脂肪族烃类降粘剂和可增塑类降粘剂中的一种。
所述中高温热膨胀性微球的壳体为热塑性聚合物，核内包封可膨胀物质，所述可膨胀物质的沸点不高于热塑性聚合物的软化温度；所述中高温热膨胀性微球粒径为10～50μm。遇热后，热塑性聚合物壳软化，核内包封的可膨胀物质蒸发、内压升高、体积增大。
所述中高温热膨胀性微球的制备方法包括如下步骤：
将可膨胀物质和包含可聚合单体的可聚合化合物通过连续搅拌或添加分散稳定剂而保持悬浮状态，经过悬浮聚合后，过滤、洗涤、干燥即得所述中高温热膨胀性微球。
实施例1
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 15份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂1份、降粘剂1份、中温可膨胀微球(粒径为20～30μm)2份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据中温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为100℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140℃。
实施例2
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 15份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯2:1复配)50份、稳定剂3份、降粘剂3份、中温可膨胀微球(粒径为20～30μm)10份、颜料10份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据中温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为100℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140℃。
实施例3
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 20份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂1份、降粘剂1份、中温可膨胀微球(粒径为20～30μm)10份、颜料10份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据中温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为100℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140℃。
实施例4
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 30份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂3份、降粘剂3份、高温可膨胀微球(粒径为20～30μm)2份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据高温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为130℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为170℃。
实施例5
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 30份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1:1复配)50份、稳定剂3份、降粘剂3份、高温可膨胀微球(粒径为20～30μm)5份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据高温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为130℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为170℃。
实施例6
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 20份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂1份、降粘剂1份、高温可膨胀微球(粒径为20～30μm)5份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，根据高温可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度，设定温度为130℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为170℃。
实施例7
本实施例提供了一种健身瑜伽球用复合材料，各组分及质量份数与实施例6基本相同，不同之处仅在于：本实施例中TPU为25份。
制备方法与实施例6相同。
实施例8
本实施例提供了一种健身瑜伽球用复合材料，各组分及质量份数与实施例6基本相同，不同之处仅在于：本实施例中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
制备方法与实施例6相同。
实施例9
本实施例提供了一种健身瑜伽球用复合材料，各组分及质量份数与实施例6基本相同，不同之处仅在于：本实施例中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异丁酯1.5:1复配。
制备方法与实施例6相同。
实施例10
本实施例提供了一种健身瑜伽球用复合材料，各组分及质量份数与实施例6基本相同，不同之处仅在于：本实施例中采用的中高温热膨胀性微球粒径为40-50μm。
制备方法与实施例6相同。
对比例1
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 20份、增塑剂30份、稳定剂1份、降粘剂1份、颜料10份。
将各组分原料按比例加入混料机，调节混料机的设定温度，设定温度为100℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140℃。
对比例2
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU20份、增塑剂30份、稳定剂1份、降粘剂1份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，调节混料机的设定温度，设定温度为130℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为170℃。
对比例3
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、增塑剂30份、稳定剂1份、降粘剂1份、颜料5份。
将各组分原料按比例加入混料机，调节混料机的设定温度，设定温度为130℃。再将分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为170℃。
对比例4
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 10份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂1份、降粘剂1份、中温可膨胀微球2份、颜料5份。
其制备方法与实施例1相同。
对比例5
一种健身瑜伽球用复合材料，由以质量份数计的以下成分组成：糊状PVC树脂粉50份、TPU 35份、增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯1.5:1复配)30份、稳定剂3份、降粘剂3份、中温可膨胀微球2份、颜料5份。
其制备方法与实施例3相同。
将上述实施例和对比例制备的健身瑜伽球进行性能测试，测试方法为：
1、弹性测试：采用GB/T 6670-2008中的规定进行测试。
2、硬度测试：采用GB/T 2411-2008中的规定进行测试。
3、拉伸性能测试：采用GB/T 6344-2008中的规定进行测试。
4、断裂伸长率测试：采用GB/T 6344-2008中的规定进行测试。
5、撕裂强度测试：采用GB/T 10808-2006中的规定进行测试。
表1
| 弹性/％ | 邵氏A硬度 | 拉伸强度/Mpa | 断裂伸长率/％ | 撕裂强度/Mpa | |
| 实施例1 | 54 | 73 | 9.1 | 590 | 2.0 |
| 实施例2 | 55 | 75 | 9.1 | 600 | 2.0 |
| 实施例3 | 63 | 66 | 10.3 | 625 | 2.4 |
| 实施例4 | 60 | 70 | 9.7 | 607 | 2.3 |
| 实施例5 | 60 | 72 | 10.0 | 603 | 2.2 |
| 实施例6 | 65 | 66 | 10.6 | 631 | 2.5 |
| 实施例7 | 61 | 69 | 10.0 | 620 | 2.3 |
| 实施例8 | 57 | 72 | 9.8 | 585 | 2.1 |
| 实施例9 | 55 | 75 | 9.3 | 590 | 1.9 |
| 实施例10 | 59 | 75 | 9.5 | 600 | 2.0 |
| 对比例1 | 52 | 78 | 8.6 | 506 | 1.8 |
| 对比例2 | 53 | 80 | 8.6 | 515 | 1.9 |
| 对比例3 | 50 | 77 | 8.4 | 490 | 1.8 |
| 对比例4 | 48 | 85 | 8.2 | 478 | 1.6 |
| 对比例5 | 76 | 53 | 10.1 | 625 | 2.4 |
由以上测试结果可以看出，糊状PVC树脂粉和TPU添加比例不同，产品的物理性能不同，经过测试证明：TPU在糊状PVC树脂粉/TPU中的比例过低或过高都将影响产品的物理性能，糊状PVC树脂粉和TPU添加比例为50:20时，产品的物理性能最佳。在糊状PVC树脂粉/TPU复合材料中添加了中高温可膨胀微球，产品的物理性能如弹性、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度都得到了很大的提高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：
糊状PVC树脂粉50份，热塑性聚氨酯弹性体TPU 15～30份，增塑剂30～50份，稳定剂1～3份，降粘剂1～3份，中高温热膨胀性微球2～10份，颜料5～10份。
2.根据权利要求1所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油和柠檬酸三丁酯中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯复配比例为1-2：1。
4.根据权利要求1所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述稳定剂为钡锌液体稳定剂、钙锌液体稳定剂中的一种。
5.根据权利要求1所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述降粘剂为脂肪族烃类降粘剂和可增塑类降粘剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述中高温热膨胀性微球的壳体为热塑性聚合物，核内包封可膨胀物质，其中所述可膨胀物质的沸点不高于热塑性聚合物的软化温度；所述中高温热膨胀性微球粒径为10～50μm。
7.根据权利要求6所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述中高温热膨胀性微球粒径为20～30μm。
8.根据权利要求6所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述可膨胀物质为饱和烃类可膨胀物质，所述可聚合化合物为包含可聚合单体的可聚合化合物。
9.根据权利要求1、6、7或8所述的健身瑜伽球用复合材料，其特征在于，所述中高温热膨胀性微球的制备方法包括如下步骤：
将可膨胀物质和热塑性聚合物通过连续搅拌或添加分散稳定剂而保持悬浮状态，经过悬浮聚合后，过滤、洗涤、干燥即得所述中高温热膨胀性微球。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的复合材料制备健身瑜伽球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将糊状PVC树脂粉，热塑性聚氨酯弹性体TPU，增塑剂，稳定剂，降粘剂，中高温可膨胀微球，颜料按比例加入混料机，根据可膨胀微球的使用温度，调节混料机的设定温度为100～130℃；
(2)将经步骤(1)处理后分散均匀的原料倒入滚塑机模具中，模具内温度设置为140～170℃，成型。
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