CN110256737A - 石墨烯乒乓球拍面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯乒乓球拍面胶及其制备方法。所述的石墨烯乒乓球拍面胶包括按重量份数计的如下组分：橡胶100份，石墨烯0.05‑0.5份，热塑性聚酯弹性体10‑20份，环氧树脂5‑10份，高抗冲聚苯乙烯5‑10份，活化剂4‑7份，促进剂2‑3份，防老剂0.5‑2份，增粘树脂5‑10份，硫磺0.5‑2.5份，填充剂20‑50份。本发明利用石墨烯优异的力学性能以及较高的模量，能够有效的吸收并快速释放外界带来的冲击力，因此，将石墨烯添加进乒乓球拍面胶之后，当高速运动的乒乓球击打球拍时，球拍能够快速吸收球的能量，并在短时间内将能量释放并再次传递给球，使球以接近入球的速度快速反弹回去，最大程度的发挥了运动员的击球技术，增加运动员的战术多样性。
Description
技术领域
本发明涉及一种乒乓球拍面胶，特别涉及一种石墨烯乒乓球拍面胶及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
石墨烯作为一种新型纳米材料，具有超高的力学性能(模量约1100GPa，断裂强度约130GPa)、低密度、高电子迁移率(高达2×104cm2(VS))、高导热性能且高度各向异性(面内5000W/(mK)，面外2W/(mK))等，石墨烯因其全方面的卓越性能，被称为“新材料之王”，目前将石墨烯添加中聚合物中提升聚合物性能的研究已经层出不穷，经过国内外学者和工程技术人员的研究发现，石墨烯能够有效增强聚合物的机械强度、导热导电性等多方面性能，正是得益于石墨烯如此优异的综合性能，石墨烯在高分子材料尤其是橡胶行业具有广阔的应用前景。
乒乓球运动目前已经成为中国最为普遍的体育运动，中国的职业乒乓球水平长期居于世界首位，随着乒乓球运动的普及以及职业运动员突破自身的需求愈发强烈，各个层面的乒乓球爱好者及运动员均对乒乓球拍的要求越来越高。球拍面胶是乒乓球拍最重要的部分，与乒乓球直接接触，其性能的好坏直接影响击球效果，进而影响运动员的战术发挥；目前，球拍面胶的所有成分均为橡胶行业内的传统材料，过去人们只能从原料选择及配比对面胶的性能进行调整，限于原料自身的局限性，导致球拍面胶性能始终无法得到质的提升。在乒乓球运动员对球拍性能要求愈发苛刻的情况下，选择新型的原料，对于进一步增强乒乓球拍胶皮性能来说越来越迫切。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种石墨烯乒乓球拍面胶及其制备方法，进而克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种石墨烯乒乓球拍面胶，其包括按重量份数计的如下组分：橡胶100份，石墨烯0.05-0.5份，热塑性聚酯弹性体10-20份，环氧树脂5-10份，高抗冲聚苯乙烯5-10份，活化剂4-7份，促进剂2-3份，防老剂0.5-2份，增粘树脂5-10份，硫磺0.5-2.5份，填充剂20-50份。
进一步的，所述的石墨烯的厚度为1-10nm，片径为0.5-10μm。
在一些较为具体的实施方案中，所述的橡胶包括天然橡胶、顺丁橡胶中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些较为具体的实施方案中的，所述的热塑性聚酯弹性体包括HytrelDYM350BK、Hytrel 4068FG、TPEE PB420-B中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂的环氧值为0.3-0.6。
在一些较为具体的实施方案中，所述活化剂包括硬脂酸、氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些较为具体的实施方案中，所述的促进剂包括N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二苯胍、2一巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些较为具体的实施方案中，所述的防老剂包括2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、2、6-二叔丁基对甲酚中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些较为具体的实施方案中，所述的增粘树脂包括叔辛基酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
在一些较为具体的实施方案中，所述的填充剂包括碳酸锌、碳酸钙、白炭黑中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
本发明实施例还提供了如所述的石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，其包括：
1)先将石墨烯与橡胶混合制作形成预分散石墨烯的橡胶母胶；
2)将所述的橡胶母胶与橡胶、热塑性聚酯弹性体、环氧树脂、高抗冲聚苯乙烯、活化剂、促进剂、防老剂、增粘树脂、硫磺、填充剂进行混炼，进而形成所述的石墨烯乒乓球拍面胶；和/或，所述的制备方法还包括对形成的石墨烯乒乓球拍面胶进行硫化处理。
进一步的，所述预分散石墨烯的橡胶母胶中石墨烯的含量为1-5wt％。。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明利用石墨烯优异的力学性能以及较高的模量，能够有效的吸收并快速释放外界带来的冲击力，因此，将石墨烯添加进乒乓球拍面胶之后，当高速运动的乒乓球击打球拍时，球拍能够快速吸收球的能量，并在短时间内将能量释放并再次传递给球，使球以接近入球的速度快速反弹回去，最大程度的发挥了运动员的击球技术，增加运动员的战术多样性；
2)本发明添加热塑性聚酯弹性体、环氧树脂以及高抗冲聚苯乙烯，使其与橡胶分子链之间形成互穿网络结构，当胶皮受到乒乓球的冲击力时，不同物质分子链之间可以将冲击力快速分散，避免球拍使用时产生的僵硬感；
3)本发明使用适量增粘树脂，能够有效提升球拍面胶表面附着力，增加面胶与乒乓球之间的摩擦力，使运动员能够更好的发挥出球技巧，改变出球方向，增加出球的旋转力度；
4)本发明提供的制备方法预先制备石墨烯母胶，能够有效解决石墨烯的分散问题，最大程度的提升石墨烯在面胶中的分散程度；除此之外，预先制备石墨烯母胶还能够解决石墨烯容易飞扬、添加困难的难题，能够适应大规模生产的需求。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种石墨烯乒乓球拍面胶，其包括按重量份数计的如下组分：橡胶100份，石墨烯0.05-0.5份，热塑性聚酯弹性体10-20份，环氧树脂5-10份，高抗冲聚苯乙烯5-10份，活化剂4-7份，促进剂2-3份，防老剂0.5-2份，增粘树脂5-10份，硫磺0.5-2.5份，填充剂20-50份。
在一些较为具体的实施方案中，所述石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法可以包括如下步骤：
(1)取40-60Kg的橡胶投入密炼机中，塑炼1-3min之后，投入0.4-1.8Kg的石墨烯，混炼3-5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取0.5-15Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、15-30Kg原始胶料(橡胶)，在开炼机上塑炼，待其包辊后再依次添加1.2-2.1Kg活化剂、0.15-0.6Kg防老剂及6-15Kg填充剂，最后添加0.6-0.9Kg促进剂及0.15-0.75Kg硫磺，添加完毕后，薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化处理获得硫化胶；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
如下将结合具体实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
实施例1
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入1.8Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取5Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、25Kg天然橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加3Kg热塑性聚酯弹性体、2Kg还原树脂、2Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、1.8Kg叔丁基酚醛树脂、6Kg碳酸钙以及9Kg白炭黑，最后添加0.6Kg二苯胍、0.3Kg2一巯基苯并噻唑及0.3Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
对比例1
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取30Kg天然橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、6Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg二苯胍、0.3Kg 2一巯基苯并噻唑及0.3Kg硫磺，添加完毕后，薄通，出片；最后，利用平板硫化机进行硫化。
(2)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
实施例2
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入0.6Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取1.5Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、28.5Kg天然橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加3Kg热塑性聚酯弹性体、1.5Kg还原树脂、3Kg高抗冲聚苯乙烯、0.45Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、1.2Kg三聚氰胺甲醛树脂、0.9Kg脲醛树脂、9Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg二苯胍、0.3Kg2一巯基苯并噻唑及0.3Kg硫磺，添加完毕后，薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
实施例3
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入0.6Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取3Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、27Kg天然橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加5Kg热塑性聚酯弹性体、3Kg还原树脂、1.5Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、1.8Kg三聚氰胺甲醛树脂、6Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg二苯胍、0.3Kg 2一巯基苯并噻唑及0.3Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
实施例4
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入0.6Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取3Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、21Kg天然橡胶和6Kg顺丁橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加6Kg热塑性聚酯弹性体、3Kg还原树脂、2Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、1.5Kg叔丁基酚醛树脂、0.6Kg脲醛树脂、6Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg二苯胍、0.15Kg N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺及0.45Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状
实施例5
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入0.6Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取3Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、12Kg天然橡胶和15Kg顺丁橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加6Kg热塑性聚酯弹性体、1.5Kg还原树脂、1.5Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、2.1Kg脲醛树脂、6Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3Kg N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺及0.3Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
实施例6
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取60Kg的天然橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入0.6Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取3Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、3Kg天然橡胶和24Kg顺丁橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加5Kg热塑性聚酯弹性体、2Kg还原树脂、3Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸酸、0.9Kg氧化锌、0.3Kg硬脂酸锌、0.75Kg 2、6-二叔丁基对甲酚、2.4Kg三聚氰胺甲醛树脂、6Kg碳酸锌，最后添加0.6Kg N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、0.3Kg N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺及0.3Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
实施例7
一种石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)取30Kg的顺丁橡胶投入密炼机中，塑炼3min之后，投入1.5Kg的石墨烯，混炼5min后排胶，即得预分散石墨烯的橡胶母胶；
(2)称取3Kg预分散石墨烯的橡胶母胶、27Kg顺丁橡胶，在开炼机上塑炼，待其包辊后依次添加3Kg热塑性聚酯弹性体、3Kg还原树脂、3Kg高抗冲聚苯乙烯、0.3Kg硬脂酸锌、0.3Kg硬脂酸钙、0.6Kg 2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、1.5Kg叔丁基酚醛树脂、1.5Kg脲醛树脂、6Kg碳酸锌，6Kg白炭黑，最后添加0.6Kg二苯胍、0.3Kg2一巯基苯并噻唑及0.3Kg硫磺，添加完毕后，依次薄通、出片；最后，利用平板硫化机进行硫化；
(3)待硫化胶停放一段时间后，将硫化胶片裁切成所需形状。
性能测试
将实施例1-7和对比例中的式样(即硫化胶片)，切裁成型停放1天时间后，进行性能测试；
测试方法：将乒乓球从1m高度处自由落下，接触式样后发生回弹，根据回弹高度与落球盖度的比值，衡量式样的弹性，其结果如表1所示。
表1实施例1-7和对比例1所制试样的性能测试
从表1中的回弹性测试结果可以看出，实施例1-7中的式样的回弹性明显高于对比例式样，由此可以证明本发明提供的石墨烯乒乓球拍面胶的性能明显优于现有面胶。
本发明利用石墨烯优异的力学性能以及较高的模量，能够有效的吸收并快速释放外界带来的冲击力，因此，将石墨烯添加进乒乓球拍面胶之后，当高速运动的乒乓球击打球拍时，球拍能够快速吸收球的能量，并在短时间内将能量释放并再次传递给球，使球以接近入球的速度快速反弹回去，最大程度的发挥了运动员的击球技术，增加运动员的战术多样性；并且，本发明添加热塑性聚酯弹性体、环氧树脂以及高抗冲聚苯乙烯，使其与橡胶分子链之间形成互穿网络结构，当胶皮受到乒乓球的冲击力时，不同物质分子链之间可以将冲击力快速分散，避免球拍使用时产生的僵硬感；以及，本发明使用适量增粘树脂，能够有效提升球拍面胶表面附着力，增加面胶与乒乓球之间的摩擦力，使运动员能够更好的发挥出球技巧，改变出球方向，增加出球的旋转力度。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于包括按重量份数计的如下组分：橡胶100份，石墨烯0.05-0.5份，热塑性聚酯弹性体10-20份，环氧树脂5-10份，高抗冲聚苯乙烯5-10份，活化剂4-7份，促进剂2-3份，防老剂0.5-2份，增粘树脂5-10份，硫磺0.5-2.5份，填充剂20-50份。
2.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的石墨烯的厚度为1-10nm，片径为0.5-10μm。
3.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的橡胶包括天然橡胶、顺丁橡胶中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的热塑性聚酯弹性体包括Hytrel DYM350BK、Hytrel 4068FG、TPEE PB420-B中的任意一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂的环氧值为0.3-0.6。
6.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述活化剂包括硬脂酸、氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述的促进剂包括N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二苯胍、2一巯基苯并噻唑、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述的防老剂包括2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、2、6-二叔丁基对甲酚中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的增粘树脂包括叔辛基酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂中的任意一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的石墨烯乒乓球拍面胶，其特征在于：所述的填充剂包括碳酸锌、碳酸钙、白炭黑中的任意一种或两种以上的组合。
9.如权利要求1-8中任一项所述的石墨烯乒乓球拍面胶的制备方法，其特征在于包括：
1)先将石墨烯与橡胶混合制作形成预分散石墨烯的橡胶母胶；
2)将所述的橡胶母胶与橡胶、热塑性聚酯弹性体、环氧树脂、高抗冲聚苯乙烯、活化剂、促进剂、防老剂、增粘树脂、硫磺、填充剂进行混炼，进而形成所述的石墨烯乒乓球拍面胶；和/或，所述的制备方法还包括对形成的石墨烯乒乓球拍面胶进行硫化处理。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述预分散石墨烯的橡胶母胶中石墨烯的含量为1-5wt％。
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