專利名稱：一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦及其制備方法
一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)球技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦及其制備方法。
背景技術(shù)：
過去的網(wǎng)球拍弦主要都是由牛腸、羊腸等制成的天然腸弦。這種腸弦雖然打球性能良好，但是短時(shí)間內(nèi)使用就破裂，耐久性不好而且價(jià)格昂貴。所以，近年來的使用數(shù)量逐漸在降低。所以人造復(fù)合線的使用率逐漸在增大。人造復(fù)合線，從材質(zhì)上又可以分為尼龍線、聚烯烴線、聚酯線、PEEK線和克維拉。過去15到20年間，尼龍線的生產(chǎn)工藝取得了巨 大的進(jìn)展，在彈性方面已經(jīng)越來越接近天然腸弦的性能。但是，在強(qiáng)度方面，尼龍線始終次于其他的人造線。因此，如何保持尼龍材質(zhì)的網(wǎng)球拍弦彈性不變的前提下提高網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度成為一個(gè)熱點(diǎn)。中國專利公開號(hào)CN1164432A介紹了通過網(wǎng)球拍弦結(jié)構(gòu)內(nèi)涂覆固化粘接劑和表面涂覆耐綸樹脂來增強(qiáng)網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度。中國專利公開號(hào)CN2434024Y介紹了一種通過外部層由硬質(zhì)且耐磨的塑膠材質(zhì)制成來提高網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度。中國專利公開號(hào)2090713U介紹了一種通過改變網(wǎng)球拍弦橫截面的形狀來增強(qiáng)網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度。但是，以上的介紹通常都是通過改變網(wǎng)球拍弦的結(jié)構(gòu)或者增加強(qiáng)度包覆層來增強(qiáng)網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度。這樣，網(wǎng)球拍弦在其制備工藝和材質(zhì)方面都增加了困難，不利于網(wǎng)球拍弦的制備，而且在經(jīng)濟(jì)上也增加了成本。納米粒子常常因?yàn)樗鼈兊母弑缺砻娣e、低密度和高模量被用來作為增強(qiáng)聚合物強(qiáng)度的常用填充劑。而在聚酰胺體系中，由于納米粒子的高比表面積、低密度、高模量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，納米二氧化硅和納米級(jí)蒙脫土常被用來提高聚酰胺的性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，原料組份質(zhì)量百分比為納米粒子O. I 10%助劑O. I 20%尼龍材料余量所述的納米粒子有納米二氧化硅、納米級(jí)蒙脫土等增加強(qiáng)度類型的納米粒子。所述的納米粒子的質(zhì)量百分比為為O. I 5%，優(yōu)先為1%。所述的尼龍材料為聚酰胺6、聚酰胺66 二種高彈性和強(qiáng)度的樹脂。所述的助劑為偶聯(lián)劑，改性劑，粘結(jié)劑中的一種或者幾種。
所述的偶聯(lián)劑或改性劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、十二烷基季銨鹽、十六烷基季銨鹽和十八烷基季銨鹽等。所述的粘接劑和外包覆層材質(zhì)有共聚尼龍、醇溶性尼龍等熔點(diǎn)低于單絲所使用的尼龍樹脂的聚酰胺類體系的樹脂。一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，由納米粒子/尼龍材質(zhì)制備的芯絲和卷繞在該芯絲外面的多個(gè)同一材質(zhì)制備的皮絲，所形成的芯鞘結(jié)構(gòu)，再用包覆樹脂使整相一體化的網(wǎng)球拍弦。所述的網(wǎng)球拍弦的直徑為I. 2 I. 4mm，芯鞘結(jié)構(gòu)的網(wǎng)球拍弦的芯絲直徑為O. 5 I. 1mm，芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲直徑為O. I O. 5mm ;芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲以螺旋覆蓋在芯絲上或者以編織的方式緊密包覆芯絲，芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲的個(gè)數(shù)為10 30根。一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦的制備方法，其具體步驟為 (I)納米粒子改性工藝采用無水乙醇或水做溶劑，加入偶聯(lián)劑常溫水解I 4h ;然后加入納米粒子,60 100°C下水浴加熱，100 400r/min轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)10 24h得到改性后的有機(jī)納米粒子；改性后的有機(jī)納米粒子與尼龍樹脂有更好的相容性從而提高網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度；(2)芯絲、皮絲擠出成型將尼龍樹脂和改性后的有機(jī)納米粒子真空干燥后，在高速混合機(jī)中混合均勻，經(jīng)過雙螺桿造粒得到母粒，母粒經(jīng)過單螺桿單絲擠出成型設(shè)備得到納米粒子/尼龍復(fù)合材料單絲；其單絲成型工藝中擠出溫度為200 300°C，拉伸比為3. O 5. O ;(3)芯絲、皮絲螺旋或編織覆蓋經(jīng)過單螺桿成型設(shè)備得到的納米粒子/尼龍復(fù)合材料單絲即芯絲和皮絲通過編織機(jī)編織成線體；芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲以螺旋覆蓋在芯絲上或者以編織的方式緊密包覆芯絲；(4)包覆成型將編織機(jī)得到的線體通過包覆成型工藝將聚酰胺材質(zhì)包覆線體外得到一體化的納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦；包覆成型工藝采用單螺桿擠出包覆成型，包覆成型工藝擠出溫度為100 150°C ;包覆成型中采用可以通過芯絲的包覆模具，模具內(nèi)芯絲通道直徑為I 2mm,外通道直徑為6 8mm,成型孔直徑為I. 2 I. 4mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是與采用純尼龍材質(zhì)的網(wǎng)球拍弦相比，本發(fā)明中納米粒子/尼龍材質(zhì)的網(wǎng)球拍弦可以在保持彈性不變的前提下大幅度提高其網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度。本發(fā)明中網(wǎng)球拍弦所使用的納米粒子/尼龍材質(zhì)中，納米粒子的添加量都屬于小份額的量，因此不影響單絲擠出成型工藝。不會(huì)復(fù)雜化整個(gè)網(wǎng)球拍弦的制備工藝。與通過改變網(wǎng)球拍弦的結(jié)構(gòu)或者增加強(qiáng)度包覆層來增強(qiáng)網(wǎng)球拍弦的強(qiáng)度的方法來比，本發(fā)明中通過添加少量的納米粒子即達(dá)到網(wǎng)球拍弦強(qiáng)度的增加，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，增大了經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I取20ml環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑加入到IOOml 95 5乙醇水溶液中，常常溫400r/min攪拌水解2h，然后加入20g納米二氧化硅80°C下水浴加熱反應(yīng)12h，得到表面接枝環(huán)氧基團(tuán)的改性二氧化硅。取15g改性過的二氧化硅與300尼龍6粒料105°C下真空干燥12h后，在高混機(jī)中允分混合。將上述混合物在長徑比為20，分五區(qū)控溫的雙螺桿擠出機(jī)中擠出得到納米二氧化硅/尼龍6母粒，一到五區(qū)的溫度分別為235°C、240°C、250°C、25(rC和245°C。將得到的母粒在單絲擠出成型設(shè)備中得到單絲，擠出溫度為235°C、240°C、250°C和245 V，拉伸比為3. 7。通過直徑分別為2. Omm和O. 8mm的模頭得到直徑分別為O. 8mm的芯絲和O. 2mm的皮絲。將16根直徑為O. 2mm的皮絲編織覆蓋在一根直徑為O. 8mm的芯絲的表面上，通過 浸潤20%的醇溶性尼龍溶液進(jìn)行粘接。然后把得到的未完成線在單螺桿擠出包覆設(shè)備中進(jìn)行完成包覆工藝得到最后的網(wǎng)球拍弦線體。擠出溫度為130°C、140°C、14(TC和135°C。擠出包覆材質(zhì)選用T130共聚尼龍樹脂。實(shí)例具體數(shù)據(jù)如下表I所示。實(shí)施例2取20g納基蒙脫土分散在800ml蒸餾水中，常溫400r/min攪拌，加入等離子交換容量的季銨鹽調(diào)節(jié)PH至中性。80°C下水浴加熱反應(yīng)12h，100°C下真空干燥12h，得到改性過的MMT。取O. 6g改性過的納米蒙脫土與300尼龍6粒料105°C下真空干燥12h后，在高混機(jī)中充分混合。將上述混合物在長徑比為20，分五區(qū)控溫的雙螺桿擠出機(jī)中擠出得到納米MMT/尼龍6母粒，一到五區(qū)的溫度分別為235°C、240°C、250°C、25(rC和245°C。得到的母粒去制備單絲以便最后只得納米MMT/尼龍6網(wǎng)球拍弦的步驟同實(shí)例I。實(shí)例具體數(shù)據(jù)如下表I所示。表I網(wǎng)球拍弦強(qiáng)度數(shù)據(jù)
拉仲強(qiáng)ft/MPa I Gain/loss (%) J 彈性校Μ/MPa Gain/loss (%)
純Idifc 6 M 球捫弦 240.79O634.0O
納米 7WUyhDil ZTI
MmMk卞 46.-4730-+15·17
納氷 M Uk Jt 6 M 307.92 | 十27.88 | 664.89+4.73以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，原料組份質(zhì)量百分比為 納米粒子O. I 10% 助劑O. I 20% 尼龍材料余量。
2.如權(quán)利要求I所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，所述的納米粒子為納米二氧化硅或者納米級(jí)蒙脫土。
3.如權(quán)利要求I所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，所述的尼龍材料為聚酰胺6、聚酰胺66樹脂。
4.如權(quán)利要求I所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，所述的助劑為偶聯(lián)劑，改性劑，粘結(jié)劑中的一種或者幾種。
5.如權(quán)利要求I所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，所述的納米粒子的質(zhì)量百分比為為O. I 5%，優(yōu)先為I %。
6.—種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，由納米粒子/尼龍材質(zhì)制備的芯絲和卷繞在該芯絲外面的多個(gè)同一材質(zhì)制備的皮絲，所形成的芯鞘結(jié)構(gòu)，再用包覆樹脂使整相一體化的網(wǎng)球拍弦。
7.如權(quán)利要求6所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦，其特征在于，所述的網(wǎng)球拍弦的直徑為I. 2 I. 4mm,芯鞘結(jié)構(gòu)的網(wǎng)球拍弦的芯絲直徑為O. 5 I. Imm,芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲直徑為O. I O. 5mm ;芯鞘結(jié)構(gòu)的皮絲的個(gè)數(shù)為10 30根。
8.—種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦的制備方法，其具體步驟為 (1)納米粒子改性工藝 采用無水乙醇或水做溶劑，加入偶聯(lián)劑常溫水解I 4h ; 然后加入納米粒子，60 100°C下水浴加熱，100 400r/min轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)10 24h得到改性后的有機(jī)納米粒子； (2)芯絲、皮絲擠出成型 (3)芯絲、皮絲螺旋或編織覆蓋 (4)包覆成型 將編織機(jī)得到的線體通過包覆成型工藝將聚酰胺材質(zhì)包覆線體外得到一體化的納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦。
9.如權(quán)利要求8所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦的制備方法，在所述步驟(2)中，將尼龍樹脂和改性后的有機(jī)納米粒子真空干燥后，在高速混合機(jī)中混合均勻，經(jīng)過雙螺桿造粒得到母粒，母粒經(jīng)過單螺桿單絲擠出成型設(shè)備得到納米粒子/尼龍復(fù)合材料單絲；其單絲成型工藝中擠出溫度為200 300°C，拉伸比為3. O 5. O。
10.如權(quán)利要求8所述的一種納米粒子/尼龍復(fù)合材料網(wǎng)球拍弦的制備方法，在所述步驟(4)中，包覆成型工藝采用單螺桿擠出包覆成型，包覆成型工藝擠出溫度為100 150°C;包覆成型中采用通過芯絲的包覆模具，模具內(nèi)芯絲通道直徑為I 2mm，外通道直徑為6 8mm,成型孔直徑為I. 2 I. 4mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種納米粒子/尼龍材質(zhì)的網(wǎng)球拍弦及其制備方法。其特征在子網(wǎng)球拍弦的納米粒子/尼龍材質(zhì)是由由納米粒子、尼龍類樹脂和增強(qiáng)二者之間相容性的偶聯(lián)劑或改性劑組成，其納米粒子的添加量為0.1-10％，偶聯(lián)劑或改性劑的用量為納米粒子的1-5倍。其結(jié)構(gòu)是由納米粒子/尼龍材質(zhì)制備的芯絲和卷繞在該芯絲外面的多個(gè)同一材質(zhì)制備的皮絲，所形成的芯鞘結(jié)構(gòu)，再用包覆樹脂使整相一體化的網(wǎng)球拍弦。其制備工藝主要由納米粒子改性工藝、芯絲、皮絲擠出成型、芯絲、皮絲螺旋或編織覆蓋和包覆成型四個(gè)部分組成。本發(fā)明的網(wǎng)球拍弦具有高強(qiáng)的特性，并且增加強(qiáng)度的同時(shí)不損失其彈性，另發(fā)明的網(wǎng)球拍弦制造工藝簡單。
文檔編號(hào)C08L77/06GK102924909SQ20121045482
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者易紅玲, 劉涓, 林珩, 鄭柏存, 公維光, 魏婷 申請人:華東理工大學(xué)