一种高性能玻璃纤维复合棒球杆及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及棒球杆技术领域，尤其涉及一种高性能玻璃纤维复合棒球杆及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 随着棒球运动发展，棒球运动越来越成为人们喜爱的运动之一，目前的棒球杆采 用木料、竹及铝料等制作，生产时间长，成本高，其中铝制作的棒球杆避震效果差，木料棒球 杆虽然具有一定的避震效果，但击球部位可能出现凹痕，强度较差，近年越来越受欢迎的碳 纤维棒球杆虽然重量轻盈，且不易开裂，但是韧性较差，如何制备一种强度高，韧性好，使用 寿命长的棒球杆成为目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] -种高性能玻璃纤维复合棒球杆及其制备方法，制品强度高，韧性好，使用寿命 长，且制备工艺简单，易于操作。
[0004] 本发明提出的一种高性能玻璃纤维复合棒球杆，其原料按重量份包括：改性竹纤 维15-30份，玻璃纤维20-40份，聚丙烯20-50份，异丁基三乙氧基硅烷1-4份，马来酸酐接 枝聚丙烯20-40份，环氧树脂1-10份，抗氧剂1-6份，填充剂10-20份。
[0005] 优选地，玻璃纤维的原料按重量份包括：二氧化硅40-80份，氧化铝10-20份，二氧 化钛1-4份，氧化锌1-2份，氧化铁0. 5-0. 9份，氧化妈1-5份，氧化镁20-28份，氧化硼1-2 份，二氧化二纪1-2份。
[0006] 优选地，改性竹纤维采用如下工艺制备：按重量份将20-50份竹粉送入140-180 份浓度为〇. 5-lmol/L的氢氧化钠溶液中室温陈化1-2天，过滤，去离子水洗涤2-5次，加 入1-3份甲基丙烯酸十二烷基酯、0. 01-0. 05份BP0、2-10份钛酸丁酯、40-50份无水乙醇、 40-50份DMF中，超声，超声功率为400-500W，超声时间为20-40h，过滤，依次用无水乙醇、去 离子水洗涤，干燥，得到改性竹纤维。
[0007] 优选地，填充剂由絹云母、高岭土、纳米二氧化硅、钛白粉、滑石粉的一种或两种以 上组成。
[0008] 优选地，填充剂为絹云母，絹云母的弹性模量为1700-1852MPa，耐热度为 540-555°C，径厚比不小于85,摩尔硬度为2-3。
[0009] 优选地，抗氧剂由主抗氧剂与辅助抗氧剂组成，主抗氧剂与辅助抗氧剂的的重量 比为 1:0. 01-0. 5 ;
[0010] 主抗氧剂由2,6_三级丁基-4-甲基苯酚、双（3,5_三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、 抗氧剂1010、二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉的一种或两种以上组成；
[0011] 辅助抗氧剂由双十二碳醇酯、双十四碳醇酯、双十八碳醇酯、三辛酯、三癸酯、三 (十二碳醇）酯和三（十六碳醇）酯的一种或两种以上组成。
[0012] 优选地，玻璃纤维、聚丙烯的重量比为30-34:40-46。
[0013] 优选地，马来酸酐接枝聚丙烯、玻璃纤维、异丁基三乙氧基硅烷的重量比为30-36 : 30-34 ：2-2, 6〇
[0014] 优选地，氧化|丐、氧化镁、氧化硼及三氧化二纪的重量比为2-3. 5 :22-24 : 1. 2-1. 6 :1· 2-1. 5〇
[0015] 本发明还公开了一种高性能玻璃纤维复合棒球杆的制备方法，包括如下步骤：
[0016] S1、将改性竹纤维、聚丙烯、异丁基三乙氧基硅烷、马来酸酐接枝聚丙烯、环氧树 月旨、抗氧剂、填充剂送入高速搅拌机中混合均勾，搅拌速度为100-160r/min ;
[0017] S2、将混合均匀后的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在双螺杆挤出机 的加料口加入玻璃纤维；其中螺杆转速为500-560r/min，喂料速度为60-70HZ，双螺杆挤 出机温度为：机筒I区160-168°C，机筒II区172-178°C，机筒III区180-186°C，模头I区 190-194°C，模头 II 区 180-188°C，模头III区 195-2KTC ;
[0018] S2、将S2得到的物料送入注塑机中注塑成型，制样，得到高性能玻璃纤维复合棒 球杆。
[0019] 本发明中，改性竹纤维、玻璃纤维、环氧树脂、聚丙烯在异丁基三乙氧基硅烷与马 来酸酐接枝聚丙烯的作用下接枝交联，不仅可以保持改性竹纤维、玻璃纤维、聚丙烯及环氧 树脂的特性，且可克服环氧树脂与聚丙烯强度低的缺点，制品韧性好、增强作用明显；改性 竹纤维制备过程中，超声作用下，木质素分子中的羰基与羟基作用生成醚键，并在BPO作用 下，与甲基丙烯酸十二烷基酯、钛酸丁酯作用，钛酸丁酯接枝在竹粉上，甲基丙烯酸十二烷 基酯单体通过醚键相互连接，改性竹纤维可与玻璃纤维中的金属氧化物作用，玻璃纤维包 覆在改性竹纤维外，有利于玻璃纤维与聚丙烯的黏接，得到界面模糊，韧性极好的制品，制 品增强效果好，材料成本低；由于加入的改性竹纤维有一定吸湿性导致易制品易氧化腐蚀， 通过加入抗氧剂，并进一步与加入的填充剂中的絹云母、高岭土、滑石粉协同作用，絹云母、 高岭土、滑石粉为片层状结构，可有效抵制水分的渗透，而抗氧剂可进入片层结构内部协同 作用，耐湿抗氧化作用极好，制品使用寿命长。
[0020] 在玻璃纤维中，二氧化硅与氧化铝协同作用并合理控制两者的含量，玻璃纤维的 机械强度高，且玻璃析晶倾向低，氧化钙、氧化镁、氧化硼及三氧化二钇作用改善了析晶强 度，制品热膨胀系数低，玻璃纤维中各组分协同作用，并控制各组分的含量，从而制得的玻 璃纤维具有优异的机械强度，热膨胀系数低，耐热性好；玻璃纤维与聚丙烯混杂，在马来酸 酐接枝聚丙烯的作用下，可显著增强聚丙烯的结晶速率和结晶度，得到晶粒尺寸细小且均 匀的聚丙烯晶粒，另外不对玻璃纤维产生内应力，制品韧性与强度进一步增强。玻璃纤维 与填充剂作用，在异丁基三乙氧基硅烷的作用下，结合性能较好，可在显著降低成本的前提 下，制品力学性能进一步增强，其中絹云母、高岭土、滑石粉、纳米二氧化硅或钛白粉特有的 结构可有效防止制品变形，制品可塑性极好，可有效降低制备过程难度，利于工艺操作，另 外异丁基三乙氧基硅烷的分子可渗透入絹云母、高岭土及滑石粉的片层结构内部，形成一 层斥水层，抑制水分向内渗透，抗湿耐老化性能进一步增强。
【具体实施方式】
[0021] 下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022] 实施例1
[0023] -种高性能玻璃纤维复合棒球杆，其原料按重量份包括：改性竹纤维15份，玻璃 纤维40份，聚丙烯20份，异丁基三乙氧基硅烷4份，马来酸酐接枝聚丙烯20份，环氧树脂 10份，抗氧剂1份，填充剂20份。
[0024] 实施例2
[0025] -种高性能玻璃纤维复合棒球杆，其原料按重量份包括：改性竹纤维15-30份，玻 璃纤维20份，聚丙烯50份，异丁基三乙氧基硅烷1份，马来酸酐接枝聚丙烯40份，环氧树 月旨1份，抗氧剂6份，填充剂10份。
[0026] 实施例3
[0027] -种高性能玻璃纤维复合棒球杆，其原料按重量份包括：改性竹纤维16份，玻璃 纤维30份，聚丙烯40份，异丁基三乙氧基硅烷3. 6份，马来酸酐接枝聚丙烯22份，环氧树 月旨9份，抗氧剂3份，填充剂16份。
[0028] 玻璃纤维的原料按重量份包括：二氧化硅40份，氧化铝20份，二氧化钛1份，氧 化锌2份，氧化铁0. 5份，氧化钙5份，氧化镁20份，氧化硼2份，三氧化二钇1份；其制备 方法采用一般玻璃纤维的制备工艺，即依次经过混料、熔炼、澄清、均化、拉丝、冷却、牵引成 丝、冷却、浸润剂涂覆、集束、缠绕成丝饼、捻线、织布、表面处理即得。
[0029] 改性竹纤维采用如下工艺制备：按重量份将50份竹粉送入140份浓度为lmol/L 的氢氧化钠溶液中室温陈化1天，过滤，去离子水洗涤5次，加入1份甲基丙烯酸十二烷基 酯、0. 05份ΒΡ0、2份钛酸丁酯、50份无水乙醇、40份DMF中，超声，超声功率为500W，超声时 间为20h，过滤，依次用无水乙醇、去离子水洗涤，干燥，得到改性竹纤维。
[0030] 填充剂由絹云母、高岭土、纳米二氧化娃组成；絹云母的弹性模量为1852MPa，耐 热度为540°C，径厚比不小于85,摩尔硬度为3。
[0031] 抗氧剂由主抗氧剂与辅助抗氧剂组成，主抗氧剂与辅助抗氧剂的的重量比为 1:0.5 ;主抗氧剂由2,6_三级丁基-4-甲基苯酚、双（3,5_三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、抗 氧剂1010组成；辅助抗氧剂由双十二碳醇酯、双十四碳醇酯、双十八碳醇酯、三癸酯组成。
[0032] 所述的高性能玻璃纤维复合棒球杆的制备方法，包括如下步骤：
[0033] S1、将改性竹纤维、聚丙烯、异丁基三乙氧基硅烷、马来酸酐接枝聚丙烯、环氧树 月旨、抗氧剂、填充剂送入高速搅拌机中混合均勾，搅拌速度为l〇〇r/min ;
[0034] S2、将混合均匀后的物料送入双螺杆挤出机中挤出造粒，同时在双螺杆挤出机的 加料口加入玻璃纤维；其中螺杆转速为560r/min，喂料速度为60Hz，双螺杆挤出机温度为： 机筒I区168°C，机筒II区172°C，机筒III区186°C，模头I区190°C，模头II区188°C，模头III 区 195°C ;
[0035] S2、将S2得到的物料送入注塑机中注塑成型，制样，得到高性能玻璃纤维复合棒 球杆。
[0036] 实施例4
[0037] -种高性能玻璃纤维复合棒球杆，其原料按重量份包括：改性竹纤维28份，玻璃 纤维30份，聚丙烯46份，异丁基三乙氧基硅烷2份，马来酸酐接枝聚丙烯30份，环氧树脂 2份，抗氧剂5份，填充剂13份。
[0038] 玻璃纤维的原料按重量份包括：二氧化硅80份，氧化铝10份，二氧化钛4份，氧 化锌1份，氧化铁〇. 9份，氧化钙1份，氧化镁28份，氧化硼1份，三氧化二钇2份；其制备 方法采用一般玻璃纤维的制备工艺，即依次经过混料、熔炼、澄清、均化、拉丝、冷却、牵引成