钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料及其制备方法
【专利说明】钛金属増强碳纤维羽毛球拍复合材料及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明属于运动器材复合材料技术领域，具体涉及一种钛金属增强碳纤维羽毛球 拍复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0003] 碳纤维是含碳量很高的无机高分子纤维材料，它"外柔内刚"，质量比金属铝轻，而 强度却高于钢铁。它有四种产品形式：纤维，布料，预浸料坯和切短纤维。布料指的是由碳 纤维制成的织品；预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂 浸渍使其转化成片状；切短纤维指的是短丝。按照不同的配比，这些产品和树脂一起应用 将形成碳纤维增强复合材料。当前，用来制造体育运动器材的新材料主要是复合材料，而碳 纤维复合材料又是其中的佼佼者。从某种意义来说，现代竞技运动是一项向人类体能极限 挑战的运动，任何项目世界纪录微小的提高往往需要和依赖科技的推动。利用新材料提升 比赛器材的性能，从而提高运动成绩的案例屡见不鲜。碳纤维复合材料用于体育器材具有 质量轻、高比强度、高比模量、疲劳强度大、热膨胀系数小、破损安全性能好等优势。
[0004] 羽毛球是大众健身首选运动，随着社会的发展，生活水平的提高，人民越来越意识 到健康和运动的重要性，羽毛球爱好者对器材的科学性、合理性越来越挑剔，不断需求高性 能、多样化的羽毛球拍。正是因为这些需求，羽毛球运动需要引入新材料、新技术，新工艺。 70年代以前羽毛球拍的材料几乎全是木材和钢管的天下，现在完全是新材料的世界如：碳 纤维、钛合金、高强度碳纤维等，因此这些材料更轻、更强、更耐用，也能吸收更多的振动与 震荡，从而让羽毛球这项运动更加健康。目前我国羽毛球拍标准低，与国际存在一定的差 距，大多数企业主要依靠模仿或承担国外品牌的生产加工任务，获得利润，科技含量低，利 润有限，因此急需开发自主知识产权的羽毛球拍材料，以占据更广的市场空间，谋求更大的 发展。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料及其制备方法，该 复合材料以碳纤维为主体，添加二氧化钛及树脂材料，在保持优异性能的同时降低复合材 料的成本，复合材料质轻，刚性高，弹性强，成本低，可以推广使用。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为： 钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料，组分及及各组分的质量分数如下：碳纤维 30~40份，碳素纤维10~20份，纳米二氧化钛4~8份，丙烯酸酯树脂5~8份，过氯乙烯树脂 3~8份，乙基纤维素3~6份，聚酞胺纤维10~18份，丙烯腈5~8份，纳米氧化铝1. 6~2. 4份， 三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐0. 8~1.6份，发泡剂1~3份，偶联剂2~5份，稳定剂0. 5~1.3 份。
[0007] 所述的发泡剂为二氯一氟乙烷或者一氯二氟乙烷。
[0008] 所述的偶联剂为硅烷偶联剂；硅烷偶联剂可以为KH550, KH560, KH570, KH792， DL602，DL171中的任意一种。
[0009] 所述稳定剂为乙二胺或者二甲基苯胺。
[0010] 所述的钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料，组分及及各组分的质量分数优选如 下：碳纤维32~38份，碳素纤维13~18份，纳米二氧化钛5~7份，丙烯酸酯树脂5.6~7. 1 份，过氯乙烯树脂4~6.7份，乙基纤维素4.6~5.5份，聚酞胺纤维13~16份，丙烯腈6~7份， 纳米氧化铝1.9~2. 1份，三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐1.2~1.4份，发泡剂1.6~2.4份， 偶联剂3~4份，稳定剂0. 7~1. 1份。
[0011] 所述的钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料，组分及及各组分的质量分数进一 步优选如下：碳纤维35份，碳素纤维15份，纳米二氧化钛6份，丙烯酸酯树脂6. 2份，过 氯乙烯树脂5. 4份，乙基纤维素5份，聚酞胺纤维14. 8份，丙烯腈6. 5份，纳米氧化铝2 份，三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐1.3份，发泡剂2份，偶联剂3. 7份，稳定剂0.9份。 [0012] 所述钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料的制备方法，包括如下步骤： 1) 将各组分按比例加入到高速混匀机中混合，转速800~900rpm，混合l~2h ; 2) 将步骤1)得到的混合物料加入到挤出机中，在300~330°C下熔融混炼挤出，冷却造 粒得钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料。
[0013] 步骤1)中转速为850rpm，混合1. 5h。
[0014] 有益效果：本发明提供一种钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料及其制备方法， 该复合材料以碳纤维为主体，添加二氧化钛及树脂材料，在保持优异性能的同时降低复合 材料的成本，复合材料质轻，刚性高，弹性强，成本低，可以推广使用。
【具体实施方式】
[0015] 以下实施例中所采用组分均可通过商业途径获得。
[0016] 实施例1 钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料，组分及及各组分的质量分数如下：碳纤维30 份，碳素纤维10份，纳米二氧化钛4份，丙烯酸酯树脂5份，过氯乙烯树脂3份，乙基纤维 素3份，聚酞胺纤维10份，丙烯腈5份，纳米氧化铝1.6份，三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐 0.8份，发泡剂二氯一氟乙烷1份，偶联剂KH550 2份，稳定剂二甲基苯胺0.5份。
[0017] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将各组分按比例加入到高速混勾机中混合，转速850rpm，混合1. 5h ; 2) 将步骤1)得到的混合物料加入到挤出机中，在320°C下熔融混炼挤出，冷却造粒得 钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料。
[0018] 实施例2 钛金属增强碳纤维羽毛球拍复合材料，组分及及各组分的质量分数如下：碳纤维40 份，碳素纤维20份，纳米二氧化钛8份，丙烯酸酯树脂8份，过氯乙烯树脂8份，乙基纤维素 6份，聚酞胺纤维18份，丙烯腈8份，纳米氧化铝2. 4份，三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐1. 6 份，发泡剂二氯一氟乙烷3份，偶联剂KH550 5份，稳定剂二甲基苯胺1.3份。
[0019] 制备方法，包括如下步骤： 1) 将各组分按比例加入到高速混勾机中混合，转速850rpm，混合1. 5h ; 2) 将步骤1)得到的混合物料加入到挤出机中