一种可降解高尔夫球钉及其制备方法

1.本发明属于体育器材技术领域，具体是指一种可降解高尔夫球钉及其制备方法。

背景技术：

2.打高尔夫球是一项具有特殊魅力的运动，它是人们在天然优雅的自然的绿环境中，锻炼身体，陶冶情操，提高技巧的活动，在此项运动中必然会使用到高尔夫球钉，因为高尔夫球钉是用来支撑和垫高高尔夫球的，能保持高尔夫球在草地上的平衡，防止高尔夫球四处滚动。
3.高尔夫球钉所选用的材料非常多，有竹制、木制、塑料等，竹制以毛竹为主要原材料，木制以禾木、枫木或者桦木为原材料，塑料以abs、pla或pe为原材料，目前市场上仍然以塑料制备的高尔夫球钉居多，而塑料制备的高尔夫球钉存在很大缺陷，对于如何制备可降解的高尔夫球钉将会成为制造企业研究的热点，而现有技术存在以下问题：我国高尔夫运动起步较晚，对于高尔夫运动的体育器材是近10年来才开始研究，还处于萌芽状态；从1898年国内外盛行双层硬蹩脚度的塑胶球，进而发展出各种塑料制品的高尔夫运动的体育器材，这势必会带来使用后的垃圾处理问题，而高尔夫运动的体育器材中高尔夫球钉是必不可少的设备，现存的高尔夫球钉自身不易降解，给环境保护带来巨大压；虽然部分高尔夫球钉具有降解的效果，但由于制备中使用的塑料含量较多，导致降解的效果不佳，仍然会有白污染问题，无法应对广阔的市场需求；对于高尔夫球钉的性能主要存在以下问题：降解效果差、抗拉强度低和弹性差；现有技术虽能达到高抗拉强度目的，但均是以增加塑料的含量，同时高尔夫球钉的降解效果和弹性难以兼顾，未来环境发展前景堪忧。

技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种可降解高尔夫球钉及其制备方法，为了解决现有高尔夫球钉降解效果差、抗拉强度低和弹性差的问题，本发明通过发明一种可降解高尔夫球钉，制备了改性淀粉并应用于高尔夫球钉中，实现了减少使用塑料含量的目的，同时加入了壳聚糖使高尔夫球钉具有一定的抗拉强度和可降解性；可降解性是对稳定物质通过掺杂改性使其具备活性，与大气、土壤或水进行反应，从而减少稳定物质的质量，达到可降解的效果，其中粉煤灰对大气、土壤和水均有良好的吸附能力，但粉煤灰的吸附性仍然局限，为达到完全降解的目的，本发明通过将改性淀粉对粉煤灰进行插层反应，不仅减少了粉煤灰对环境的污染，同时提高了粉煤灰的吸附性，达到以废治废的效果，进一步提高高尔夫球钉的降解性；同时，在改性淀粉插层粉煤灰加入乙烯丙烯酸共聚物共混，形成含量较低的塑料高尔夫球钉，从而实现了更好的降解性和力学性能；此外，添加了氧化锌使塑料高尔夫球钉表面进行接枝反应，使其具有较强的抗氧化性，从而进一步提高弹性；加入了醋酸，使粉煤灰的早期强度增加但并不影响性，同时加快降解速率，此方法制备简单，成本低廉，可大量投产使用。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种可降解高尔
夫球钉，所述高尔夫球钉包括下述重量份配比的原料：改性淀粉：10～30份；粉煤灰：80～120份；乙烯丙烯酸共聚物：1～10份；氧化锌：2～8份；速凝剂：1～5份；醋酸：1～5份。
6.优选地，所述高尔夫球钉包括下述重量份配比的原料：改性淀粉：15～25份；粉煤灰：90～110份；乙烯丙烯酸共聚物：4～8份；氧化锌：5～6份；速凝剂：2～4份；醋酸：2～4份。
7.改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：30～60份；壳聚糖：10～20份；增塑剂：1～5份；硬脂酸：1～2份。
8.进一步地，所述木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，所述增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
9.进一步地，所述乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种，所述氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，所述速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，所述醋酸的密度为1.05g/cm
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，浓度为99.5%。
10.本发明还提出了一种可降解高尔夫球钉的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备改性淀粉，按照改性淀粉的原料配比放入磁力搅拌器中搅拌30～40分钟，磁力搅拌器升温速率为2度/分钟；步骤二：制备速凝剂，经搅拌、烧结、磨粉，得到20～40目的速凝剂；步骤三：将步骤一得到的产物、步骤二得到的产物与高尔夫球钉的其他原料进行共混反应；步骤四：将步骤三的产物进行注塑成型，得到所述可降解高尔夫球钉。
11.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：（1）本发明通过发明一种可降解高尔夫球钉，制备了改性淀粉并应用于高尔夫球钉中，实现了减少使用塑料含量的目的，同时加入了壳聚糖使高尔夫球钉具有一定的抗拉强度和可降解性；（2）通过将改性淀粉对粉煤灰进行插层反应，不仅减少了粉煤灰对环境的污染，同时提高了高尔夫球钉的力学性能；（3）在改性淀粉插层粉煤灰加入乙烯丙烯酸共聚物共混，形成含量较低的塑料高尔夫球钉，从而实现了更好的降解性和力学性能；
（4）添加了氧化锌使塑料高尔夫球钉表面进行接枝反应，使其具有较强的抗氧化性，从而进一步提高弹性；（5）加入了醋酸，使粉煤灰的早期强度增加但并不影响性，同时加快降解速率，此方法制备简单，成本低廉，可大量投产使用。
具体实施方式
12.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
14.实施例1本发明提供了一种可降解高尔夫球钉，高尔夫球钉的组成为：改性淀粉：15份；粉煤灰：90份；乙烯丙烯酸共聚物：4份；氧化锌：5份；速凝剂：2份；醋酸：2份。
15.其中，改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：30份；壳聚糖：10份；增塑剂：3份；硬脂酸：2份。
16.其中，木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
17.其中，乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100，氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，醋酸的密度为1.05g/cm
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，浓度为99.5%。
18.本发明还提出了一种可降解高尔夫球钉的制备方法，包括如下步骤：步骤一：制备改性淀粉，按照改性淀粉的原料配比放入磁力搅拌器中搅拌30～40分钟，磁力搅拌器升温速率为2度/分钟；步骤二：制备速凝剂，经搅拌、烧结、磨粉，得到20～40目的速凝剂；步骤三：将步骤一得到的产物、步骤二得到的产物与高尔夫球钉的其他原料进行共混反应；步骤四：将步骤三的产物进行注塑成型，得到所述可降解高尔夫球钉。
19.实施例2本发明提供了一种可降解高尔夫球钉，高尔夫球钉的组成为：
改性淀粉：18份；粉煤灰：95份；乙烯丙烯酸共聚物：5份；氧化锌：5.2份；速凝剂：2.5份；醋酸：2.5份。
20.其中，改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：38份；壳聚糖：13份；增塑剂：3份；硬脂酸：2份。
21.其中，木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
22.其中，乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种，氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，醋酸的密度为1.05g/cm
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，浓度为99.5%。
23.实施例3本发明提供了一种可降解高尔夫球钉，高尔夫球钉的组成为：改性淀粉：20份；粉煤灰：100份；乙烯丙烯酸共聚物：6份；氧化锌：5.5份；速凝剂：3份；醋酸：3份。
24.其中，改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：46份；壳聚糖：15份；增塑剂：3份；硬脂酸：2份。
25.其中，木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
26.其中，乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种，氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，醋酸的密度为1.05g/cm
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，浓度为99.5%。
27.实施例4本发明提供了一种可降解高尔夫球钉，高尔夫球钉的组成为：改性淀粉：23份；粉煤灰：105份；乙烯丙烯酸共聚物：7份；
氧化锌：5.8份；速凝剂：3.5份；醋酸：3.5份。
28.其中，改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：50份；壳聚糖：17份；增塑剂：3份；硬脂酸：2份。
29.其中，木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
30.其中，乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种，氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，醋酸的密度为1.05g/cm
³
，浓度为99.5%。
31.实施例5本发明提供了一种可降解高尔夫球钉，高尔夫球钉的组成为：改性淀粉：25份；粉煤灰：110份；乙烯丙烯酸共聚物：8份；氧化锌：6份；速凝剂：4份；醋酸：4份。
32.其中，改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：60份；壳聚糖：20份；增塑剂：5份；硬脂酸：2份。
33.其中，木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛，增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。
34.其中，乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种，氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米，速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成，醋酸的密度为1.05g/cm
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，浓度为99.5%。
35.对比例1本对比例提供一种可降解高尔夫球钉及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含壳聚糖，将壳聚糖减少量分摊至木薯淀粉中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
36.对比例2本对比例提供一种可降解高尔夫球钉及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含醋酸和氧化锌，将醋酸和氧化锌的减少量分摊至乙烯丙烯酸共聚物中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
37.对比例3本对比例提供一种可降解高尔夫球钉及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含壳聚糖、醋酸和氧化锌，将壳聚糖、醋酸和氧化锌的减少量分摊至木薯淀粉和乙烯丙烯酸共聚物中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
38.性能测试参照gb1040、iso14855的标准，测试拉伸强度、断裂伸长率和降解率。
39.表1一种可降解高尔夫球钉及其制备方法如表1所示，本发明实施例中高尔夫球钉的拉伸强度、断裂伸长率和降解率显著高于对比例，说明本发明的高尔夫球钉具有高的拉伸强度、断裂伸长率和降解率等优良性能，可实现低成本大规模生产。
40.采用本发明提供的高尔夫球钉的制备方法，实施例4的拉伸强度、断裂伸长率和降解率最优，拉伸强度达到32mpa，断裂伸长率达到80%，降解率达到67%，由此可知引入的材料需在一定的数量内，加入过多或者过少都会对性能产生影响；而对比例1、对比例2和对比例3的性能都比较差，没有明显差别，因此考虑高尔夫球钉的综合性能影响，本发明的高尔夫球钉具有较好的拉伸强度、断裂伸长率和降解率，实现了在提高拉伸强度的前提下降解率也随之提高，同时提高了弹性，通过减少塑料的含量实现绿降解，解决了高尔夫球钉造成的白污染问题，满足了市场对高尔夫球钉的需求。
41.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。
42.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的制备方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种可降解高尔夫球钉，其特征在于，所述高尔夫球钉包括下述重量份配比的原料：改性淀粉：10～30份；粉煤灰：80～120份；乙烯丙烯酸共聚物：1～10份；氧化锌：2～8份；速凝剂：1～5份；醋酸：1～5份。2.根据权利要求1所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于，所述高尔夫球钉包括下述重量份配比的原料：改性淀粉：15～25份；粉煤灰：90～110份；乙烯丙烯酸共聚物：4～8份；氧化锌：5～6份；速凝剂：2～4份；醋酸：2～4份。3.根据权利要求2所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于，所述改性淀粉包括下述重量份配比的原料：木薯淀粉：30～60份；壳聚糖：10～20份；增塑剂：1～5份；硬脂酸：1～2份。4.根据权利要求3所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述木薯淀粉进行超细化处理，用60目的筛网过筛。5.根据权利要求4所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述增塑剂为苯二甲酸二异辛酯或邻苯二甲酸二甲酯。6.根据权利要求2所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述乙烯丙烯酸共聚物为eaa6100、eaa3004或eaa3440中的一种。7.根据权利要求6所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述氧化锌浓度为99.99%，粒径为100～500纳米。8.根据权利要求7所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述速凝剂由铝矾土、生石灰和纯碱按重量比为1：1：0.5配制而成。9.根据权利要求8所述的一种可降解高尔夫球钉，其特征在于：所述醋酸的密度为1.05g/cm
³
，浓度为99.5%。10.根据权利要求1所述的一种可降解高尔夫球钉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：制备改性淀粉，按照改性淀粉的原料配比放入磁力搅拌器中搅拌30～40分钟，磁力搅拌器升温速率为2度/分钟；步骤二：制备速凝剂，经搅拌、烧结、磨粉，得到20～40目的速凝剂；步骤三：将所述步骤一得到的产物、步骤二得到的产物与高尔夫球钉的其他原料进行
共混反应；步骤四：将所述步骤三的产物进行注塑成型，得到所述可降解高尔夫球钉。

技术总结

本发明公开了体育器材技术领域的一种可降解高尔夫球钉及其制备方法，所述高尔夫球钉包括：改性淀粉：10～30份；粉煤灰：80～120份；乙烯丙烯酸共聚物：1～10份；氧化锌：2～8份；速凝剂：1～5份；醋酸：1～5份；本发明制备了改性淀粉，实现了减少使用塑料含量的目的，同时加入了壳聚糖使其具有一定的抗拉强度和可降解性；将改性淀粉对粉煤灰进行插层反应，不仅减少了粉煤灰对环境的污染，同时提高了力学性能；在插层反应后加入乙烯丙烯酸共聚物共混，形成塑料含量较低的高尔夫球钉，实现了更好的降解性和力学性能；添加了氧化锌和醋酸，使塑料高尔夫球钉表面进行接枝反应，使其具有较强的抗氧化性和弹性，并加快了降解速率。并加快了降解速率。