CN114031740B - 一种低回弹低密度聚氨酯冰球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低回弹低密度聚氨酯冰球及其制备方法，所述冰球的制作原料包括：聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂和异氰酸酯，各组分占原料的重量百分含量为：聚醚多元醇：50‑55％，扩链剂：6.5‑8％，添加剂：0.15‑0.25％，增塑剂：10‑11％，异氰酸酯：28‑30％。本发明制得的冰球抗损坏性能十分优良；回弹率低；密度低，冰球重量更适用于少儿冰球运动使用；材质摩擦系数小，且受温度变化影响小；在比赛中可以保持表面清洁且不会在板墙、球门和冰刀刀架上留下球印。

Description

一种低回弹低密度聚氨酯冰球及其制备方法
技术领域
本发明涉及体育用品技术领域，具体涉及一种低回弹低密度聚氨酯冰球及其制备方法。
背景技术
冰球，亦称“冰上曲棍球”。冰球运动是多变的滑冰技艺和敏捷娴熟的曲棍球技艺相结合，对抗性较强的集体冰上运动项目之一，也是冬季奥运会正式比赛项目。运动员穿着冰鞋，手拿冰球杆滑行拼抢击球。
冰球为一形状类似于圆柱体的扁圆球，其厚为2.54厘米，直径为7.62厘米。目前，成人比赛用冰球的重量为156-169克，该冰球重量对于成人适用，但是对于少儿运动员，该冰球重量过高，因此少儿冰球比赛一般采用轻量冰球。
当前无论是标准重量的冰球还是轻量冰球，均采用橡胶制成。橡胶冰球存在不耐磨、味道大以及易损的缺陷，一般一只冰球使用一场比赛后就磨损严重而无法继续使用，甚至一只冰球无法完成一场比赛而需要在比赛中发现冰球损坏后就更换新的冰球。
发明内容
为解决以上技术问题中的至少一个，本发明提供了一种低回弹低密度聚氨酯冰球及其制备方法，采用本申请制备的冰球其抗损坏性能大大提高，而且其重量更适用于少儿冰球运动。
本发明的第一方面提供一种低回弹低密度聚氨酯冰球，其制作原料包括：聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂和异氰酸酯，各组分占原料的重量百分含量为：
聚醚多元醇：50-55％
扩链剂：6.5-8％
添加剂：0.15-0.25％
增塑剂：10-11％
异氰酸酯：28-31％。
优选的是，所述聚醚多元醇占原料的重量百分含量为53.10％。
上述任一方案优选的是，所述聚醚多元醇包括聚环氧丙烷二醇和聚丁二醇，所述聚环氧丙烷二醇与所述聚丁二醇的质量比为：30-70:70-30。
上述任一方案优选的是，所述聚环氧丙烷二醇的分子量为400。
上述任一方案优选的是，所述聚丁二醇的分子量为1000。
上述任一方案优选的是，所述聚环氧丙烷二醇与所述聚丁二醇的质量比为：50:50。
上述任一方案优选的是，所述扩链剂占原料的重量百分含量为7.15％。
上述任一方案优选的是，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.5-1。
上述任一方案有选的是，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.6-0.8。
上述任一方案优选的是，所述扩链剂包括1,6已二醇、1,4丁二醇和三羟甲基丙烷，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的质量比为：5.85-5.95:4.45-4.55:1。
上述任一方案优选的是，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的质量比为：5.9-6.0:4.5-:1。
上述任一方案优选的是，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为30-70:30-70:10-30。
上述任一方案优选的是，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为45:45:10。
上述任一方案优选的是，所述添加剂为蓝色浆，其占原料的重量百分含量为0.21％。
上述任一方案优选的是，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯，其与所述聚醚多元醇的重量比为0.1-0.3:1。
上述任一方案优选的是，所述邻苯二甲酸二异癸酯与所述聚醚多元醇的重量比为0.2:1，即其占原料的重量百分含量为10.62％。
上述任一方案优选的是，所述异氰酸酯为1,4-HXDI(1,4氢化对苯二甲基二异氰酸酯)，其占原料的重量百分含量为28.92％。
上述任一方案优选的是，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.95-1.05:1。
上述任一方案优选的是，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.98-1.02:1。
本发明的第二方面提供一种低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法，用于制备所述低回弹低密度聚氨酯冰球，包括：
步骤1：将原料聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂分别按照如下其占原料的重量百分含量：
聚醚多元醇：50-55％
扩链剂：6.5-8％
添加剂：0.15-0.25％
增塑剂：10-11％
取出，并于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时，降温至60℃备用；
步骤2：将原料异氰酸酯按照其占原料的重量百分含量：28-31％加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下高速混合搅拌；
步骤3：将步骤2中所得的混合物注入事先预热好的80℃模具中，并将浇注好的模具置于80℃烘箱中固化，脱模；
步骤4：将脱模后的制品置于80℃烘箱继续熟化，得半成品。
步骤5：将所述半成品按照设定厚度切割成型，对边缘进行打磨，得成品冰球。
优选的是，所述聚醚多元醇包括分子量为400的聚环氧丙烷二醇和分子量为1000的聚丁二醇。
上述任一方案优选的是，所述扩链剂包括1,6已二醇、1,4丁二醇和三羟甲基丙烷。
上述任一方案优选的是，所述添加剂为蓝色浆。
上述任一方案优选的是，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯。
上述任一方案优选的是，步骤1具体包括：将分子量为400的聚环氧丙烷二醇、分子量为1000的聚丁二醇、1,6已二醇、1,4丁二醇、三羟甲基丙烷、添加剂蓝色浆、增塑剂邻苯二甲酸二异癸酯分别按照占原料的的重量百分含量：26.55％、26.55％、3.70％、2.82％、0.63％、0.21％、10.62％取出，并于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时，降温至60℃备用。
上述任一方案优选的是，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.5-1。
上述任一方案有选的是，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.6-0.8。
上述任一方案优选的是，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为30-70:30-70:10-30。
上述任一方案优选的是，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为45:45:10。
上述任一方案优选的是，所述步骤1中，采用N2平衡真空。
上述任一方案优选的是，所述异氰酸酯为1,4-HXDI。
上述任一方案优选的是，步骤2具体包括将1,4-HXDI按照占原料的重量百分含量28.92％加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下以250rpm的速度高速混合搅拌60s，先停止搅拌再停真空，最后用N2平衡真空准备出料。
上述任一方案优选的是，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.95-1.05:1。
上述任一方案优选的是，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.98-1.02:1。
上述任一方案优选的是，步骤3中的固化时间为1小时，步骤4中的熟化时间为16小时。
上述任一方案优选的是，步骤5中，所述设定厚度为2.54厘米。
本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法至少具有如下有益效果：
1、抗损坏性能十分优良，经过多场比赛测试后，无明显受损；
2、回弹率低，仅为38％，不易发生超出预期的反弹出界，利于球员对冰球进行控制；
3、密度低，仅为1.01g/cm3，低于成人用的冰球，使得所制得的冰球总重量在116g～118g之间，更适用于少儿冰球运动使用；
4、材质摩擦系数小，且受温度变化影响小，使用前无需冷冻操作即可长时间保持相同的运行速度；
4、冰球在比赛中可以保持表面清洁，很少会粘上碎冰和雪沫；
5、在比赛中，不会在板墙、球门和冰刀刀架上留下球印。
附图说明
图1为按照本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的一优选实施例的实物图。
图2为按照本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法的一优选实施例的流程示意图。
图3为按照本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法的如图6所示实施例制得的半成品图。
图4为按照本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的比赛测试结果图。
图5为按照本发明的低回弹低密度聚氨酯冰球的另一比赛测试结果图。
图6至图8为橡胶冰球的比赛测试结果图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
一种低回弹低密度聚氨酯冰球，其制作原料包括：聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂和异氰酸酯，各组分占原料的重量百分含量为：
聚醚多元醇：50-55％
扩链剂：6.5-8％
添加剂：0.15-0.25％
增塑剂：10-11％
异氰酸酯：28-31％。
所述聚醚多元醇包括聚环氧丙烷二醇和聚丁二醇，所述聚环氧丙烷二醇与所述聚丁二醇的质量比为：30-70:70-30。在本实施例中优选的是，所述聚醚多元醇占原料的重量百分含量为53.10％，所述聚环氧丙烷二醇的分子量为400，所述聚丁二醇的分子量为1000，所述聚环氧丙烷二醇与所述聚丁二醇的质量比为：50:50。
所述扩链剂包括1,6已二醇、1,4丁二醇和三羟甲基丙烷，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的质量比为：5.85-5.95:4.45-4.55:1，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为30-70:30-70:10-30。在本实施例中优选的是，所述扩链剂占原料的重量百分含量为7.15％，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的质量比为：5.9-6.0:4.5:1，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为45:45:10。
在本实施例中优选的是，所述添加剂为蓝色浆，其占原料的重量百分含量为0.21％。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯，其与所述聚醚多元醇的重量比为0.1-0.3:1。在本实施例中优选的是，所述邻苯二甲酸二异癸酯与所述聚醚多元醇的重量比为0.2:1，即其占原料的重量百分含量为10.62％。
所述异氰酸酯为1,4-HXDI，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.95-1.05:1。在本实施例中优选的是，所述1,4-HXDI占原料的重量百分含量为28.92％，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.98-1.02:1。
所述冰球如图1所示，为边缘光滑的圆柱体，其厚为2.54厘米，直径为7.62厘米。
实施例2
如图2所示，一种低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法，用于制备所述低回弹低密度聚氨酯冰球，包括：
步骤1：将原料聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂分别按照如下其占原料的重量百分含量：
聚醚多元醇：50-55％
扩链剂：6.5-8％
添加剂：0.15-0.25％
增塑剂：10-11％
取出，并于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时，降温至60℃备用；
步骤2：将原料异氰酸酯按照其占原料的重量百分含量：28-31％加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下高速混合搅拌；
步骤3：将步骤2中所得的混合物注入事先预热好的80℃模具中，并将浇注好的模具置于80℃烘箱中固化，脱模；
步骤4：将脱模后的制品置于80℃烘箱继续熟化，得半成品。
步骤5：将所述半成品按照设定厚度切割成型，对边缘进行打磨，得成品冰球。
在本实施例中优选的是，所述聚醚多元醇包括分子量为400的聚环氧丙烷二醇和分子量为1000的聚丁二醇；所述扩链剂包括1,6已二醇、1,4丁二醇和三羟甲基丙烷，；所述添加剂为蓝色浆；所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯；所述异氰酸酯为1,4-HXDI。
在本实施例中优选的是，步骤1具体包括：将分子量为400的聚环氧丙烷二醇、分子量为1000的聚丁二醇、1,6已二醇、1,4丁二醇、三羟甲基丙烷、添加剂蓝色浆、增塑剂邻苯二甲酸二异癸酯分别按照占原料的的重量百分含量：26.55％、26.55％、3.70％、2.82％、0.63％、0.21％、10.62％取出，并于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时，降温至60℃备用。所述步骤1中，采用N2平衡真空。
步骤1中，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.5-1；所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为30-70:30-70:10-30。在本实施例中优选的是，所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.6-0.8；所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇与所述三羟甲基丙烷的当量比为45:45:10。
步骤2具体包括将1,4-HXDI按照占原料的重量百分含量28.92％加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下以250rpm的速度高速混合搅拌60s，先停止搅拌再停真空，最后用N2平衡真空准备出料。
步骤2中，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.95-1.05:1。在本实施例中优选的是，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.98-1.02:1。
步骤3中的固化时间为1小时，步骤4中的熟化时间为16小时。所得半成品如图3所示。
步骤5中，所述设定厚度为2.54厘米。
步骤3中，所用模具为具有直径为7.62厘米的圆柱形空腔的模具，所述圆柱形空腔内壁设置有网形花纹，所述圆柱形空腔的高度不低于2.54厘米，在本实施例中优选为10.5厘米。
所述模具的模腔表面做喷塑处理，降低了其表面张力，使半成品品容易脱模。冰球的圆周面可一次成型，花纹完美呈现。同时，使用一个模具浇注多个冰球，可以提高生产效率，降低物料消耗。
实施例3
在本实施例中，制备所述低回弹低密度的聚氨酯冰球的步骤包括：
1.称取多元醇：DL-400(聚环氧丙烷二醇，Mn＝400)50g，PTMG-1000(聚丁二醇，Mn＝1000)50g。
2.称取扩链剂：1，6-HDO(1,6已二醇)6.97g，1,4-BDO(1,4丁二醇)5.31g，TMP(三羟甲基丙烷)1.18g。所述扩链剂与所述多元醇的当量比为1:0.5-1，优选为1:0.6-0.8；所述1，6-HDO、所述1,4-BDO与所述TMP的当量比为30-70:30-70:10-30，优选为45:45:10。
3.称取添加剂蓝色浆0.40g。
4.称取增塑剂DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)20g。
5.将上述步骤1至步骤4中称取的材料加入带搅拌和真空装置的500ml的三口瓶中，于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时后，N2平衡真空，降温至60℃备用。
6.称取59.86g1,4-HXDI(NCO/OH(当量比)＝0.95-1.05，优选为0.98-1.02)加入上述步骤5中制备的混合物中，先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下高速混合搅拌(250rpm)60s后，先停止搅拌再停真空，最后用N2平衡真空准备出料。
7.将上述6中制备的混合物注入事先预热好的80℃模具中，并将浇注好的模具迅速置于80℃烘箱中熟化1小时后脱模。
8.脱模后的制品置于80℃烘箱中继续熟化16小时后，即得半成品。
9.将上述8中所得半成品按图纸尺寸加工后，即得1个成品冰球。
实施例4
在本实施例中，制备所述低回弹低密度的聚氨酯冰球的步骤包括：
1.分别称取多元醇：DL-400(聚环氧丙烷二醇Mn＝400)159g，PTMG-1000(Mn＝1000)159g(DL-400：PTMG-1000(质量比)＝30-70:70-30，优选50:50)；扩链剂：(其与多元醇的当量比为1:0.5-1，优选1:0.6-0.8)1，6-HDO 22.16g，1,4-BDO 16.88g，TMP 3.75g(1，6-HDO：1,4-BDO:TMP(当量比)＝30-70:30-70:10-30,优选45:45:10)；蓝色浆1.27g，DIDP63.6g(其质量为多元醇质量的10％-30％，优选20％)加入带搅拌和真空装置的1000ml的三口瓶中，于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时后，N2平衡真空，降温至60℃备用。
2.称取190.35g1,4-HXDI(NCO/OH(当量比)＝0.95-1.05，优选0.98-1.02)加入上述步骤1中制备的多元醇和扩链剂的混合物中，先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下高速混合搅拌(250rpm)60s后，先停止搅拌再停真空，最后用N2平衡真空准备出料。
3.将上述步骤2中制备的混合物注入事先预热好的80℃模具中，并将浇注好的模具迅速置于80℃烘箱中熟化1小时后脱模。
4.脱模后的制品置于80℃烘箱中继续熟化16小时后，即得半成品。
5.将上述步骤4中所得半成品按图纸尺寸加工后，可得多个成品冰球。
实施例5
为验证采用本申请的技术方案所得的冰球的性能，进行了如下测试。
测试一
对所得冰球的回弹率和密度进行测试，经过测试后，所述冰球的回弹率为38％，密度为1.01g/cm3，冰球的总重量在116g～118g之间。
所述冰球的密度低于成人用的冰球，使得在同样的外形尺寸下，所制得的冰球总重量也低于成人用的冰球，更适用于少儿冰球运动使用。
测试二
对所制得的聚氨酯冰球、中冰协延庆全国锦标赛用球、北汽新能源用球、北京市中小学生校际冰球联赛用球进行比赛测试，共进行四组比赛，每组比赛中使用三个或者四个同一类型的冰球进行轮换，当一个冰球出界后，用另一个冰球进行替换。比赛按照国际冰联的规定进行。中冰协延庆全国锦标赛用球、北汽新能源用球、北京市中小学生校际冰球联赛用球均采用橡胶材料制成。
比赛测试结果如图4至图8所示。
图4所示为所述聚氨酯冰球经过20场比赛后的形态，在测试中有3个所述聚氨酯冰球进行轮换。可以看出，测试中所使用的3个冰球在经过20场比赛测试之后，仅仅是球的表面或边缘出现了轻微的划痕或者小的凹陷，整体形态与全新冰球无明显变化。
图5所示为所述聚氨酯冰球经过80场比赛后的形态，在测试中有4个所述聚氨酯冰球进行轮换。可以看出，测试中所使用的4个冰球在经过80场比赛测试之后，仅仅是球的边缘出现了轻微的缺损。
图6所示为所述中冰协延庆全国锦标赛用球经过1场比赛测试后的3个球中的一个球的形态图，可以看出该冰球的边缘存在明显的缺损，已经不能继续用于比赛。
图7所示为所述北汽新能源用球经过1场比赛测试后的3个球中的一个球的形态图，可以看出该冰球的边缘存在明显的缺损，已经不能继续用于比赛。
图8所示为所述北京市中小学生校际冰球联赛用球经过1场比赛测试后的3个球中的一个球的形态图，可以看出该冰球的边缘存在明显的缺损，且侧面存在明显的裂缝，已经不能继续用于比赛。
通过图4至图8可以看出，本申请的聚氨酯冰球的抗损坏性能远远优于橡胶冰球，其经过20场比赛之后整体形态没有明显变化，没有出现影响其继续用于比赛的缺损，在经过80场比赛之后，仅仅边缘出现轻微缺损，而其他三种橡胶做的冰球经过1场比赛之后就出现了明显的缺损，不能继续用于比赛。
同时通过比赛测试发现，本申请的聚氨酯冰球比赛中可以保持表面清洁，很少会粘上碎冰和雪沫，且不会在板墙、球门和冰刀刀架上留下球印；球员对接传球的控制良好，守门员对反弹球的控制良好，没有发生超出预期的反弹出界；球员赛后反应打起来很舒服，感觉良好，无不适感。
需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例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，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种低回弹低密度聚氨酯冰球，其制作原料包括：聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂和异氰酸酯，其特征在于：各组分占原料的重量百分含量为：
聚醚多元醇：53.1%
扩链剂：7.15%
添加剂：0.21%
增塑剂：10.62%
异氰酸酯：28.92%；
所述聚醚多元醇包括聚环氧丙烷二醇和聚丁二醇，所述聚环氧丙烷二醇与所述聚丁二醇的质量比为50:50，所述聚环氧丙烷二醇的分子量为400，所述聚丁二醇的分子量为1000；
所述扩链剂与所述聚醚多元醇的当量比为1:0.6-0.8，所述扩链剂包括1,6已二醇、1,4丁二醇和三羟甲基丙烷，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇和所述三羟甲基丙烷的质量比为5.9-6.0:4.5:1，所述1,6已二醇、所述1,4丁二醇和所述三羟甲基丙烷的当量比为45:45:10；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二异癸酯，所述异氰酸酯为1,4-HXDI，所述1,4-HXDI与所述聚醚多元醇的当量比为0.98-1.02:1；
所述添加剂为蓝色浆。
2.一种低回弹低密度聚氨酯冰球的制备方法，其特征在于：用于制备如权利要求1所述的低回弹低密度聚氨酯冰球，包括：
步骤1：将原料聚醚多元醇、扩链剂、添加剂、增塑剂分别按照其占原料的重量百分含量取出，并于120℃、100Pa真空度下混合脱水2小时，降温至60℃备用；
步骤2：将原料异氰酸酯按照其占原料的重量百分含量加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下高速混合搅拌；
步骤3：将步骤2中所得的混合物注入事先预热好的80℃模具中，并将浇注好的模具置于80℃烘箱中固化，脱模；
步骤4：将脱模后的制品置于80℃烘箱继续熟化，得半成品；
步骤5：将所述半成品按照设定厚度切割成型，对边缘进行打磨，得成品冰球；
步骤2具体包括将1,4-HXDI按照占原料的重量百分含量加入步骤1中所得混合物中，并首先抽真空至真空度100pa以下，再在60℃下以250rpm的速度高速混合搅拌60s，先停止搅拌再停真空，最后用N2平衡真空准备出料。
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