[发明专利]一种乒乓球用热塑性复合材料及其制备的乒乓球

说明书

本发明公开了一种乒乓球用热塑性复合材料及其制备的乒乓球。一种乒乓球用热塑性复合材料，是由以下的原料组成：ABS树脂、增韧剂、相容剂、耐磨剂、抗老化剂、润滑剂、色粉。同时也公开了这种乒乓球用热塑性复合材料的制备方法。本发明还公开了一种使用该热塑性复合材料制备得到的乒乓球。本发明的乒乓球用热塑性复合材料根据ISO标准测试，弯曲强度为58‑65MPa，弯曲模量为2150‑2450MPa，悬臂梁缺口冲击强度为32‑38KJ/m²。由此材料所制得的乒乓球的硬度、弹跳性以及牢度好且偏差性小，符合乒联赛事用球标准。

技术领域

本发明涉及一种乒乓球材料，特别涉及一种乒乓球用热塑性复合材料及其制备的乒乓球。

背景技术

传统赛璐珞材质球不仅仅是出于环保及安全方面的考量，还因其球体在速度上过快，大大降低了观赏性而被弃用。而以醋酸纤维为基材的乒乓球在干冷的环境中很容易爆裂，这种情况如果发生在比赛中，势必会对运动员的精神造成极大的伤害。ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物)作为乒乓球材料不仅有效克服了以上两种材质的缺点，还在成本与效率方面优势显著，其在撞击声，击球感，弹跳，硬度等方面都接近甚至超过了传统赛璐珞材质球，因而从众多替代的材料中脱颖而出，并很快获得了广泛的认可。

此外，正是由于人们习惯了赛璐珞材质球在击打时候所发出的声音，所以才会有以此而来的乒乓球命名。通过大量的试验摸索，绝大部分工程塑料在声音的特性上都基本可再现赛璐珞材质球的声音特性。然而综合考虑材质本身的加工性(效率与能耗)，原材料的价格(价格和产量)以及其制作成乒乓球球体时的特性指标(尤其是材料的硬度，韧性以及弹跳高度)，结晶性的材料基本都不适用于作为乒乓球的主体材料，而ABS是目前发现的所有新材料中的综合性最优的一种材料。

众所周知，球体的重量、大小、圆度误差、硬度、牢度及弹跳高度直接影响到球体的速度，为了获得良好的观感体验同时又能展现出运动员的专业水准，要求球体的各项参数指标在一个相对合理的范围内。基于此，国际乒乓球联合会不断修改竞赛用球的材质与规格，比如将球体直径从原来的38mm增大到目前40+mm(40-40.6mm)。此外还规定乒乓球的质量范围为2.67-2.77g，圆度误差在0.15mm以内(数值越低越好)，硬度范围为0.68-0.8mm，牢度要求至少耐受700次冲击不破裂，弹跳高度为240-265mm。而这些参数的好坏又直接由所选材料的种类及配方所决定，比如球体的硬度由材料的弯曲强度以及模量决定，圆度误差受到材料的配方及其组份间的均匀性与相容性决定(此外还与成型工艺与模具的精密度有关)，牢度及弹跳高度主要与材料的冲击强度正相关。因此，很有必要找到材料的物性指标范围与该材料所制乒乓球对应的特性。

现有技术中，CN105142741A虽然给出了弯曲强度和冲击强度对乒乓球的强度与弹性之间的关联范围，但却相对较宽泛，其在对弹性和强度方面的衡量方法上相对模糊，其所公布的实施例中，有很多无法满足现有直径40+mm乒乓球的规定。CN108025203A尽管也描述了关于获得较好乒乓球所需材料的物性范围，但也存在范围值过于宽泛，而且并未对复合材料本身做详细说明。CN105694339A公布了相对较窄的基于ABS材质的复合材料的物性范围，但冲击强度及弯曲强度在其规定的范围内，所得乒乓球的硬度及韧性根本无法兼顾弹性与硬度方面的平衡，且其在无相容剂的前提下，加入了结晶性的PBT，导致生产出来的乒乓球太脆而无实际使用价值。

公开文件CN101272830A所规定的乒乓球指标，如关于球体直径，实际已经被淘汰，且其所使用的材料均为半结晶性高温材料，不仅加工麻烦(加工效率低)，而且能耗较高(注塑温度高，模具温度也高)。同时部分材料属于特种工程塑料范畴，导致材料成本高昂。其所公布的聚合物几乎都存在脆性问题，导致乒乓球达不到实际要求。其他关于ABS的专利或者公开文件，要么只公开了关于乒乓球的特性数据(如CN105111671A)，要么搭配了不适合的树脂或者增韧剂(如公开文件CN107674244A)，有些甚至还添加了有毒的樟脑(如CN105949702A与CN105385095A)。

因此，开发出能够符合国际乒联赛事用球标准的ABS材料十分必要。