CN115386217B

CN115386217B - 一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN115386217B
Application number: CN202211162011.0A
Authority: CN
Inventors: 禤文权; 邹明清; 黎艳飞; 黄律生
Original assignee: Dongguan Huagong Fosu New Material Co ltd
Current assignee: Dongguan Huagong Fosu New Material Co ltd
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-04-28
Anticipated expiration: 2042-09-23
Also published as: CN115386217A

Abstract

本发明涉及聚氨酯混炼胶技术领域，公开了一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶及其制备方法和应用。本发明所述聚氨酯混炼胶配方按重量份数由以下原料组成：100份聚醚型聚氨酯生胶，0.5～1份硬酯酸，20～30份白炭黑，0.5～1份硅烷偶联剂，15～30份交联助剂，1～10份丙烯酸锌，0.4～1份抗氧剂，0.5～1份抗黄变剂，1.5～3份过氧化物硫化剂3M，0～5份着色剂。本发明先将部分物料混炼均匀，得到A胶；再将剩余物料混炼均匀，得到B胶；A、B胶在开炼机上混炼均匀，得到本发明聚氨酯混炼胶，其具备高硬度、高强度和低温快速硫化等优点，适合用作高尔夫球外层胶，为高尔夫球提供更好的击球感和更长的使用寿命。

Description

一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及聚氨酯混炼胶技术领域，具体涉及一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶及其制备方法和应用。

背景技术

高尔夫球从结构上可以分为单层球、双层球、三层球和多层球，其中以双层球和三层球居多，球心一般为高弹性的硬质橡胶，球壳一般为塑料或者橡胶。球的标准直径为42.67毫米，标准重量为46克。

目前市面上的高尔夫球球壳材料一般为塑料或者橡胶，球壳分为内壳层和外壳层，内壳层和外壳层一般都比较薄，厚度只有0.2～0.4mm左右，主要是对球心起保护作用，并起到传导弹力作用，在击球瞬间提供良好的手感。内壳层一般为采用一种称作SURLYN的塑料，外壳层既可以直接采用SURLYN材料，也可以采用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或者橡胶。对于采用SURLYN或者普通橡胶作为外壳层，它们的耐磨性显然还不够理想，尤其是在受到高速击打和飞速滚动的条件下，容易遭受磨损和破裂，并且它们的耐老化性能相对一般，随着球壳的老化击球的手感也会相应变差。相对而言，TPU的耐磨性会更好一些，但它的耐水解性和耐候性比较差，这使它的使用寿命也受到较大的影响。那么，有没有一种材料在耐磨、耐冲击、耐老化、耐水解和耐候等性能方面表现得更好呢？有，它就是聚氨酯橡胶。众所周知，聚氨酯橡胶是在所有橡胶中耐磨性能最好的，具有“耐磨王”之称，以聚醚型的聚氨酯橡胶来说，它除了优异的耐磨性之外，还具有较高的弹性和力学强度、优异的耐水性和耐臭氧老化性、良好的耐热性和耐低温性。因此，选用它作为高尔夫球外壳材料时会得到更好的击球感和更长的使用寿命。

当选择聚醚型聚氨酯橡胶作高尔夫球外壳时，为了要抵抗击打瞬间的高强压力，聚氨酯混炼胶的硬度最好设计在90A以上，并且要具有高的力学强度，由于高尔夫球受标准重量限制，混炼胶的比重不能太大，否则会对高尔夫球重量产生影响。另外，聚氨酯混炼胶需要包覆在内壳层之外，一般的薄制品都是选择高温快速硫化(所谓高温快速硫化，一般指硫化温度在160℃以上，硫化时间少于5分钟)，但由于内壳层SURLYN的热变形温度一般比较低(一般低于130℃)，所以聚氨酯混炼胶最好设计为低温快速硫化(所谓低温快速硫化，是指硫化温度在150℃以下，硫化时间少于5分钟)，以保证高尔夫球成型过程中内壳层不会受到热变形破坏。低温硫化剂一般起硫温度低，硫化速度快，混炼操作不当时容易造成胶料焦烧，尤其是用在高硬度混炼胶上更容易产生焦烧，这需要在制备工艺方法上避免产生焦烧。这些都是选用聚氨酯混炼胶作为高尔夫球外层胶时所需要解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶，混炼胶具备高硬度、高强度和低温快速硫化等优点，使它能满足作为高尔夫球外层胶的性能要求，以获得更好的击球感和更长的使用寿命。

本发明另一目的在于提供上述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶，所述聚氨酯混炼胶配方按重量份数计，由以下原料组成：

100质量份聚醚型聚氨酯生胶，0.5～1质量份硬酯酸，20～30质量份白炭黑，0.5～1质量份硅烷偶联剂，15～30质量份交联助剂，1～10质量份丙烯酸锌，0.4～1质量份抗氧剂，0.5～1质量份抗黄变剂，1.5～3质量份过氧化物硫化剂3M，0～5质量份着色剂。

优选的，所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的基本物性为邵氏硬度≥90A，拉伸强度≥18MPa，撕裂强度≥45kN/m，相对体积磨耗量≤80mm³，比重≤1.25g/cm³，回弹性≥38％。

所述混炼胶能够实现低温快速硫化(硫化温度在150℃以下，硫化时间少于5分钟)，硫变性能(MDR)150℃无转子硫变仪检测5分钟，正硫化时间(Tc90)小于200秒。

上述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取20～30质量份聚醚型聚氨酯生胶，5～10质量份白炭黑，0.2～0.5质量份硬酯酸，丙烯酸锌和过氧化物硫化剂3M，在开炼机上按“聚氨酯生胶→硬酯酸→白炭黑→丙烯酸锌和过氧化物”的加料顺序混炼均匀，得到A胶；

步骤二：称取剩余原料，在开炼机或密炼机按“聚醚型聚氨酯生胶→硬酯酸和抗氧剂→白炭黑和交联助剂→硅烷偶联剂、交联助剂、抗黄变剂和着色剂”的加料顺序混炼均匀，得到B胶；

步骤三：将A、B胶在开炼机上按“B胶→A胶”的加料顺序混炼均匀，得到所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶。

优选的，所述聚醚型聚氨酯生胶指不饱和聚醚型聚氨酯生胶，如华工佛塑新材料有限公司的UR101和UR301、美国TSE公司的

CM和

E34、德国RheinChemie公司的Urepan 50EL 06G等。

优选的，所述白炭黑为补强性好、相容性好的白炭黑，例如Sil-233、HT-203、A200等。

优选的，所述过氧化物硫化剂3M起硫温度较低(起硫温度120℃，安全加工温度≤115℃)，硫化速度较快(普通橡胶典型的硫化温度和时间：150℃*7min)，很适合低温硫化体系。

优选的，所述硅烷偶联剂为适用于增强聚氨酯与白炭黑补强作用的硅烷偶联剂，例如A-172、KH-540、KH-550等。

优选的，所述交联助剂为提高硫化速度和硬度的配合剂，如PL400、PL500等。

优选的，所述抗氧剂为适合聚氨酯提高抗氧化性能的配合剂，如抗氧剂1076、抗氧剂245等。

优选的，所述抗黄变剂为适合聚氨酯提高抗黄变性能的配合剂，如抗黄变剂H120、抗黄变剂UV-N等。

优选的，所述着色剂为与聚氨酯混炼胶相容好的颜料，如钛白粉，红、黄、蓝等各种色母；所述聚氨酯混炼胶可以做成本色、白色、黑色及各种彩色。

上述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的应用，所述聚氨酯混炼胶可进行低温度硫化包覆在一种称作SURLYN的高尔夫球内层塑料之外，与内壳层SURLYN材料形成良好的结合，对高尔夫球心起到很好的保护作用和传递弹力作用。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明制备的聚氨酯混炼胶，可适合用作高尔夫球的外层胶，胶料的基本物性可以满足：硬度≥90A，拉伸强度≥18MPa，撕裂强度≥45kN/m，相对体积磨耗量≤80mm³，比重≤1.25g/cm³，回弹性≥38％，混炼胶的硫变性能(MDR)150℃无转子硫变仪检测5分钟，正硫化时间(Tc90)小于200秒，能实现低温快速硫化。采用本发明的聚氨酯混炼胶制作高尔夫球外壳，不但可以提高高尔夫球的抗击打和耐磨性能，延长使用寿命，还可以带来更好的击球感，值得推广使用。

(2)本发明制备的聚氨酯混炼胶具有高耐磨、抗撕裂、耐击打的性能，不会明显影响高尔夫球重量，能够对高尔夫球起到良好的保护作用，提供良好的击球感。

具体实施方式

下面将通过实施例的方式和对比例对本发明作更详细的描述，这些实施例仅是举例说明性的而没有任何对本发明范围的限制。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供一种技术方案：一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶及其制备方法，所述聚氨酯混炼胶配方按重量份数由以下原料组成：100质量份聚醚型聚氨酯生胶，0.5～1质量份硬酯酸，20～30质量份白炭黑，0.5～1质量份硅烷偶联剂，15～30质量份交联助剂，1～10质量份丙烯酸锌，0.4～1质量份抗氧剂，0.5～1质量份抗黄变剂，1.5～3质量份过氧化物硫化剂3M，0～5质量份着色剂。

所述混炼胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：20～30质量份聚醚型聚氨酯生胶，5～10质量份白炭黑，0.2～0.5质量份硬酯酸，再加上丙烯酸锌和过氧化物硫化剂3M，在开炼机上按“聚氨酯生胶→硬酯酸→白炭黑→丙烯酸锌和过氧化物硫化剂3M”的加料顺序混炼均匀，得到A胶；

步骤二：剩余的其它配料，在开炼机或密炼机按“聚氨酯生胶→硬酯酸和抗氧剂→白炭黑和交联助剂→其它物料”的加料顺序混炼均匀，得到B胶；

步骤三：A、B胶在开炼机上按“B胶→A胶”的加料顺序混炼均匀，得到本发明的聚氨酯混炼胶。

实施例1：

本实施例举例用于生产聚氨酯混炼胶配方，质量份数：

CM 100份，硬酯酸1份，沉淀法白炭黑Sil-233 29份，偶联剂A-172 1份，交联助剂PL400 20份，丙烯酸锌7份，抗氧剂245 0.6份，抗黄变剂UV-N 0.8份，硫化剂3M 1.8份，钛白粉1份；共计162.2份。

按上述配方配料，按本发明的制备方法混炼均匀后，得到白色聚氨酯混炼胶，按150℃*5min测定胶料硫变性能(MDR)，按150℃×4min硫化试样，经停放后检测各项物性。

实施例2：

本实施例举例用于生产聚氨酯混炼胶配方，质量份数：UR101 100份，硬酯酸1份，沉淀法白炭黑HT-203 26份，偶联剂A-172 0.7份，交联助剂PL400 24份，丙烯酸锌5份，抗氧剂245 0.5份，抗黄变剂UV-N 0.8份，硫化剂3M 2份，钛白粉1份；共161份。

实施例3：

本实施例举例用于生产聚氨酯混炼胶配方，质量份数：UR301 100份，硬酯酸1份，沉淀法白炭黑HT-203 24份，偶联剂A-172 0.5份，交联助剂PL400 25份，丙烯酸锌9份，抗氧剂245 0.6份，抗黄变剂UV-N 0.8份，硫化剂3M 2份，钛白粉1份；共163.9份。

实施例4：

本实施例举例用于生产聚氨酯混炼胶配方，质量份数：

E34 100份，硬酯酸0.5份，气相法白炭黑A200 20份，偶联剂A-172 0.5份，交联助剂PL500 28份，丙烯酸锌3份，抗氧剂245 0.5份，抗黄变剂UV-N 0.8份，硫化剂3M 2.5份，钛白粉1份；共156.8份。

实施例5：

本实施例举例用于生产聚氨酯混炼胶配方，质量份数：Urepan 50EL 06G 100份，硬酯酸0.5份，沉淀法白炭黑Sil-233 26份，偶联剂A-172 0.6份，交联助剂PL500 25份，丙烯酸锌4份，抗氧剂245 0.5份，抗黄变剂UV-N 0.8份，硫化剂3M 2份，钛白粉1份；共160.4份。

对比例1：

聚氨酯混炼胶配方同实施例2的配方。

本对比例举例制备方法不同带来的性能差异及影响，聚氨酯混炼胶制备工艺按照一般的橡胶混炼工艺“聚氨酯生胶→小料(包括硬酯酸、抗氧剂和抗黄剂)→补强剂(包括白炭黑、偶联剂和交联助剂)→硫化剂(包括丙烯酸锌和硫化剂3M)→着色剂(钛白粉等)”进行混炼均匀，得到白色聚氨酯混炼胶，按150℃*5min测定胶料硫变性能(MDR)，按150℃×4min硫化试样，经停放后检测各项物性。

从上述实施例1～5和对比例1的性能结果来看，聚氨酯混炼胶都能满足基本物性要求，虽然实施例2和对比例1的配方一样，但实施例2的物性明显优于对比例1，并且对比例1的连续混炼时间会相对较长，胶料存在着容易焦烧的危险，这说明采用本发明的制备方法能控制得更好，物性更好。

测试结果如下表所示：

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：

所述聚氨酯混炼胶按重量份数计，由以下原料组成：

100质量份聚醚型聚氨酯生胶，0.5～1质量份硬酯酸，20～30质量份白炭黑，0.5～1质量份硅烷偶联剂，15～30质量份交联助剂，1～10质量份丙烯酸锌，0.4～1质量份抗氧剂，0.5～1质量份抗黄变剂，1.5～3质量份过氧化物硫化剂3M，0～5质量份着色剂；

所述聚氨酯混炼胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取20～30质量份聚醚型聚氨酯生胶，5～10质量份白炭黑，0.2～0.5质量份硬酯酸，丙烯酸锌和过氧化物硫化剂3M，在开炼机上按“聚醚型聚氨酯生胶→硬酯酸→白炭黑→丙烯酸锌和过氧化物硫化剂3M”的加料顺序混炼均匀，得到A胶；

步骤二：称取剩余原料，在开炼机或密炼机按“聚醚型聚氨酯生胶→硬酯酸和抗氧剂→白炭黑和交联助剂→其它物料”的加料顺序混炼均匀，得到B胶；

2.根据权利要求1中所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：

所述聚醚型聚氨酯生胶指不饱和聚醚型聚氨酯生胶，为华工佛塑新材料有限公司的UR101和UR301、美国 TSE 公司的Millathane®CM和Millathane®E34或德国Rhein Chemie公司的Urepan 50EL 06G中的至少一种。

3.根据权利要求1中所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：所述白炭黑为补强性好、相容性好的白炭黑，为沉淀法白炭黑Sil-233、沉淀法白炭黑HT-203或气相法白炭黑A200中的至少一种。

4.根据权利要求1中所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为适用于增强聚氨酯与白炭黑补强作用的硅烷偶联剂，为A-172、KH-540、KH-550中的至少一种。

5.根据权利要求1中所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：所述交联助剂为提高硫化速度和硬度的配合剂，为PL400、PL500中的至少一种；

所述抗氧剂为适合聚氨酯提高抗氧化性能的配合剂，为抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。

6.根据权利要求1中所述高尔夫球外层胶用聚氨酯混炼胶的制备方法，其特征在于：所述抗黄变剂为适合聚氨酯提高抗黄变性能的配合剂，为抗黄变剂H120、抗黄变剂UV-N中的至少一种；

所述着色剂为与聚氨酯混炼胶相容好的颜料，为钛白粉，红、黄或蓝色色母。