CN101279458A

CN101279458A - 一种无机复合板材及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101279458A
Application number: CNA2008100281033A
Authority: CN
Inventors: 卢原秋; 谢平波; 宗伟; 马德煊; 李竟先
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2008-10-08

Abstract

本发明提供了一种无机复合板材的制备方法，将板材放入100～130℃的碱性蒸煮液中，蒸煮1.5～3小时后取出，在室温下放入清水浸泡24～48小时；真空烘干至含水率为10～15％，得到脱木素板材；再放入质量百分比浓度为10～20％的硅溶胶溶液中浸泡20～26小时后，取出放置20～26小时，将上述过程反复进行3～5次；最后在60～110℃真空烘干至含水率为10～15％。根据上述制备方法制得的无机复合板材，可用于制作乒乓球拍的底板，所述的乒乓球拍具有使用性能可调，控球稳，回弹力好等优点。

Description

一种无机复合板材及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种无机复合板材及其制备方法和用于制作乒乓球拍底板。

背景技术

一般的乒乓球拍底板是由几层木材单板胶合而成的，单板的种类和厚度不同可以胶合成不同性能的乒乓球拍底板，这决定了其弹性、球速、旋转、控制、单位重量、厚度等性能指标的不同。自从2000年10月以后乒乓球就迎来了大球时代，大球在速度、弹性、旋转、体积、重量等方面有明显的变化，导致乒乓球的运行速度和旋转转速锐减，同时由于乒乓球与球拍接触的表面积变大，致使弹性下降。针对这些问题，各生产厂家对于乒乓球拍底板也做了相应的调整，现在普遍的方法就是将碳纤维、芳基纤维、玻璃纤维等合成的复合材料应用于底板中，以恢复一些速度和旋转的损失。例如，在乒乓球拍多层板中加入超轻碳毡片，还可以在超轻碳毡片中混入玻璃纤维或者芳纶纤维；或者在乒乓球拍多层板中加入碳素层(碳布或碳纤维、碳粉胶层)和异类纤维层(芳基纤维或玻璃纤维、芳碳混织纤维、碳素纤维材质层)等等。这样的确使得底板击球的强度有所增大、弹性有所增强。但是合成纤维和木材片之间的胶合力使得纤维的功效不能完全的发挥出来，所以底板的性能受到很大的限制，并且它们的用量受到国际乒乓球联合会和乒乓球拍国际标准的限制：就是天然的木材要占底板的85％，合成的纤维等总的厚度不能超出总厚度的15％和0.35mm。而且以上这些改进也不利于环保，还增加了成本。

也有人提出在乒乓球拍底板的结构上进行改造，例如，有人提出利用蜂窝复合材料结构的板坯来做乒乓球拍底板、有人提出了一种桥墩式乒乓球拍底板等等，这些方法使得球拍较为轻盈，气流的疏通也很好，但是手感底气不足，并且对于防守和进攻的调节不是很容易。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种无机复合板材的制备方法，用该制备方法制得的无机复合板材，用于制作的乒乓球拍底板，重量适中、击球性好。

为实现上述目的，本发明提供的一种无机复合板材的制备方法，包括如下步骤：

第一步：将板材放入100～130℃的碱性蒸煮液中，蒸煮1.5～3小时；

第二步：将蒸煮好的所述板材放入清水中，在室温下完全浸泡24～48小时；

第三步：将所述板材干燥至含水率为10～15％，得到脱木素板材；

第四步：配制质量百分比浓度为10～20％、体积为所述板材体积1.5～2倍的硅溶胶溶液，在所述硅溶胶溶液中加入固体渗透剂，调节固体渗透剂在所述硅溶胶溶液中的质量百分比浓度为0.4％～0.6％；

第五步：将所述板材放入所述硅溶胶溶液中浸泡20～26小时后，取出放置20～26小时，将上述过程反复进行3～5次；

第六步：将所述板材干燥至含水率为10～15％，得无机复合板材。

为了更好地实现本发明，所述无机复合板材的制备方法第一步中的碱性蒸煮液由NaOH和Na₂SO₃的水溶液组成，其中固体NaOH的质量为板材绝干质量的8～10％，固体Na₂SO₃的质量为板材绝干质量的2～3％，所述碱性蒸煮液的体积为所述板材体积的1.5～2倍。

所述无机复合板材的制备方法第三步中的干燥是指在60～100℃真空烘干。

所述无机复合板材的制备方法中第四步所述的固体渗透剂为十二烷基苯磺酸钠。

所述无机复合板材的制备方法第六步中的干燥是指在60～110℃真空烘干。

采用所述无机复合板材的制备方法制备的无机复合板材，木材的空隙和表面都填充了无机粉体，粉体颗粒分布得很均匀，力学性能明显提高。

所述无机复合板材用于制作乒乓球拍底板。

所述乒乓球拍底板的芯层采用所述无机复合板材制作，所述乒乓球拍底板的力层采用脱木素的板材制作。当乒乓球击到用所述无机复合板材制作的底板时，先将力量从面层传递到力层，由于力层结构很疏松，吸收部分能量，再传递给芯层，芯层很硬，将球弹出，有利于球的控制。

所述乒乓球拍底板的力层采用所述无机复合板材制作，所述乒乓球拍底板的芯层采用脱木素的板材制作。当乒乓球击到用所述无机复合板材制作的底板时，先将力量从面层传递到力层，力层很硬，会直接将球的大部分力量转发出去，部分再传递给芯层，有利于提高球速。

本发明提供的无机复合板材，其制作原理是：天然板材首先经过脱木素处理，这样的情况下，密度减小很多，然后将脱木素后的板材放入一定浓度的硅溶胶溶液中浸泡，硅溶胶溶液中的颗粒进入板材中的空隙和胞腔中，还有一部分附着于单片的表面，起到了补强和填充的作用。脱木素后的板材在硅溶胶溶液中浸泡的时间越长，进入板材空隙中的SiO₂颗粒就越多，弹性和其他力学性能明显提高。当板材浸泡时间较短时，进入板材的粉体颗粒较少，相对的力学性能较小，所以可以根据浸泡时间的长短来控制板材的弹性等力学性能。

与现有的用于制作乒乓球拍底板的材料相比，所述无机复合板材具有如下优点：

1、板材经过蒸煮后质量减轻了9％左右，经过硅溶胶溶液的浸渍后，颗粒进入板材中，板材的密度得到了增加，使得最后的无机复合板材在密度上还是基本保持原来的状态。因此，该无机复合板材在不增加重量的基础上，力学性能得到了很好的提高，比起加入合成纤维的底板更适合40mm大球的需要。

2、由于无机复合板材的空隙和表面都填充了无机粉体，微观结构发生了很大的变化，同时由于加入了固体渗透剂，使得粉体颗粒分布得很均匀，因此，用该种板材制作的乒乓球拍底板尺寸更加稳定，不易变形。

附图说明

图1是用本发明的无机复合板材制作的乒乓球拍的俯视图；

图2是图1所示乒乓球拍的底板的剖面图；

图3是本发明的无机复合板材的微观结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步地详细描述，但本发明的实施方式并不限于此。下述实施例中，硅溶胶溶液采用广州市人民化工厂出品的工业级硅溶胶溶液，硅溶胶溶液的质量百分比浓度为30％。

实施例1

采用椴木为原料来制作复合板材：第一步：取49.69克的固体NaOH和14.91克的固体Na₂SO₃混合，加水配制成1632mL碱性蒸煮液；取绝干质量共为496.87克，体积为320mm×170mm×5mm的椴木单片4片，放入120℃的蒸煮液中蒸煮3小时；第二步：将蒸煮后的椴木单片放在清水中，在室温下完全浸泡48小时；第三步：将浸泡后的椴木单片在90℃真空烘干至含水量为12％；第四步：将上述硅溶胶溶液稀释成质量百分比浓度为12％的硅溶胶溶液，取出1632mL，加入6.55克固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠，使固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠在所述硅溶胶溶液中的质量百分比浓度为0.4％；第五步：将烘干后的椴木单片浸入所述硅溶胶溶液中24小时，取出放置24小时，将上述过程反复进行5次；第六步：将浸泡后的椴木单片在80℃真空烘干至含水率为12％，得到的复合板材微观结构如图3。

实施例2

采用椴木为原料来制作复合板材：第一步：取39.74克的固体NaOH和9.94克的固体Na₂SO₃混合，加水配制成2176mL碱性蒸煮液；取绝干质量共为496.87克，体积为320mm×170mm×5mm的椴木单片4片，放入130℃的蒸煮液中蒸煮1.5小时；第二步：将蒸煮后的椴木单片放在清水中，在室温下完全浸泡36小时；第三步：将浸泡后的椴木单片在80℃真空烘干至含水量为15％；第四步：将上述硅溶胶溶液稀释成质量百分比浓度为10％的硅溶胶溶液，取出2176mL，加入13.13克固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠，使固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠在所述硅溶胶溶液中的质量百分比浓度为0.6％；第五步：将烘干后的椴木单片浸入硅溶胶溶液中20小时，取出放置20小时，将上述过程反复进行3次；第六步：将浸泡后的椴木单片在60℃真空烘干至含水率为10％，得到的复合板材微观结构如图3。

实施例3

采用椴木为原料来制作复合板材：第一步：取44.72克的固体NaOH和12.42克的固体Na₂SO₃混合，加水配制成1959mL碱性蒸煮液；取绝干质量共为496.87克，体积为320mm×170mm×5mm的椴木单片4片，放入100℃的蒸煮液中蒸煮2.5小时；第二步：将蒸煮后的椴木单片放在清水中，在室温下完全浸泡24小时；第三步：将浸泡后的椴木单片在80℃真空烘干至含水量为10％；第四步：将上述硅溶胶溶液稀释成质量百分比浓度为20％的硅溶胶溶液，取出1959mL，加入11.82克固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠，使固体渗透剂十二烷基苯磺酸钠在所述硅溶胶溶液中的质量百分比浓度为0.5％；第五步：将烘干后的椴木单片浸入硅溶胶溶液中26小时，取出放置26小时，将上述过程反复进行4次；第六步：将浸泡后的椴木单片在110℃真空烘干至含水率为15％，得到的复合板材微观结构如图3。

实施例4

将实施例1制得的无机复合板材与椴木原木及脱木素后的椴木在顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、抗弯强度、硬度、密度等方面进行对比，如下表所示。可见，复合板材与原木相比，密度基本保持不变，但各项性能均优于原木。

实施例5

用实施例1制得的无机复合板材制作乒乓球拍如图1所示，图2为乒乓球拍底板的剖面图，球拍底板的芯层1采用所述的复合板材制作，力层2采用脱木素板材制作，3为球拍底板的面层。运动员手感评价重量适中，吃球好，控球稳。

实施例6

用实施例1制得的无机复合板材制作乒乓球拍如图1所示，图2为乒乓球拍底板的剖面图，球拍底板的力层2采用所述的复合板材制作，芯层1采用脱木素板材制作，3为球拍底板的面层。运动员手感评价重量适中，回弹力好，回球速度快。

Claims

1、一种无机复合板材的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

第五步：将所述板材放入所述硅溶胶溶液中完全浸泡20～26小时后，取出放置20～26小时，将上述过程反复进行3～5次；

2、根据权利要求1所述无机复合板材的制备方法，其特征是，所述第一步中的碱性蒸煮液由NaOH和Na₂SO₃的水溶液组成，其中固体NaOH的质量为板材绝干质量的8～10％，固体Na₂SO₃的质量为板材绝干质量的2～3％，所述碱性蒸煮液的体积为所述板材体积的1.5～2倍。

3、根据权利要求1所述无机复合板材的制备方法，其特征是，所述第三步中的干燥是指在60～100℃真空烘干。

4、根据权利要求1所述无机复合板材的制备方法，其特征是，所述第四步中的固体渗透剂为十二烷基苯磺酸钠。

5、根据权利要求1所述无机复合板材的制备方法，其特征是，所述第六步中的干燥是指在60～110℃真空烘干。

6、一种采用权利要求1所述无机复合板材的制备方法制备的无机复合板材。

7、根据权利要求6所述无机复合板材用于制作乒乓球拍底板。

8、根据权利要求7所述无机复合板材的应用，其特征是，所述乒乓球拍底板的芯层(1)采用所述无机复合板材制作，所述乒乓球拍底板的力层(2)采用脱木素的板材制作。

9、根据权利要求7所述无机复合板材的应用，其特征是，所述乒乓球拍底板的力层(2)采用所述无机复合板材制作，所述乒乓球拍底板的芯层(1)采用脱木素的板材制作。