CN106916392A - 用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料 - Google Patents

用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料 Download PDF

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Abstract

一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。本发明的材料生产出来的弓臂可消除静电，优点是韧性好，重量轻，是采用高科技碳维素材制造而成的；较市场上的现有产品性状发生了一些改变，性能上比纯碳素材料更优越，表现为：质量更轻，强度更大，弯曲变形量大，恢复力强劲，为提高弓箭的性能发挥积极作用。

Description

用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料
技术领域
本发明涉及弓箭领域，具体涉及一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料。
背景技术
古代以弓发射的具有锋刃的一种远射兵器。弓由弹性的弓臂和有韧性的弓弦构成；箭包括箭头、箭杆和箭羽。箭头为铜或铁制，杆为竹或木质，羽为雕或鹰的羽毛。是中国古代军队使用的重要武器之一。
如今，弓箭(射箭)已是奥运会常规的比赛项目之一，使用的弓箭跟古代的弓箭已大不相同，弓、箭、弦三大部分都已全面升级，其中弓的制作已不再是采用竹子制成，被现代新材料所替代。
现有技术中，用于制作弓(弓臂)的材料有合金、碳纤维、符合纤维材料等，为追求韧性好、重量轻，生产成本也较高，不能满足于消费者。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种韧性好，重量轻，用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。
上述增粘剂是由以下重量的组分制成：丙三醇80g、丙烯酸缩水松节油酯15g、松香5g、钛酸四丁酯10g、十二烷基硫醇5g、三聚氰胺甲醛树脂4g、微晶蜡2g、纯丙乳液5g；该增粘剂专门针对弓材料进行配置，增粘速度快，效果好。
上述复合弓材料的制备方法如下：
(1)将聚对苯二甲酸丙三醇酯、苯甲基硅油、环氧固化剂、抗静电剂、松节油和气相白炭黑送入转鼓中进行混合搅拌，同时将转鼓加温至80-120℃，时间在40分钟，压力在150-200Mpa，取出得到混合料；
(2)将增粘剂、岩棉粉、甲壳素纤维、竹炭纤维和亚麻纤维，通过单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温熔体反应釜，加入混合料，保持釜温在235～240℃、压力2.0～2.5MPa条件下，得到混合熔体；
(3)将混合熔体送入到浸渍机头，浸渍机头的温度设定为280-360℃，将碳纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到复合弓材料。
一种利用上述复合弓材料制备弓臂的方法，步骤如下：
(1)将复合弓材料送入熔融设备，加温熔化，得到熔体；
(2)将熔体注入模具中，送入固化设备进行固化处理，完成后出模，在出模的产品表面上喷涂保护层即可。
上述固化处理的固化工艺如下：
第一固化阶段：控制固化室内固化温度在65℃，相对湿度在99％，固化时间控制在12小时；
第二固化阶段：控制固化室内固化温度在70℃，相对湿度在99％，固化时间控制在15小时；
第三固化阶段：控制固化室内固化温度在72℃，相对湿度在82％，固化时间控制在5小时；
第一干燥阶段：控制固化室内干燥温度在80℃，相对湿度在65％，干燥时间控制在2小时；
第二干燥阶段：控制固化室内干燥温度在73℃，相对湿度在40％，干燥时间控制在2小时；
第三干燥阶段：控制固化室内干燥温度在85℃，相对湿度在0.5％，干燥时间控制在18小时。该固化工艺比较节能，得到的产品整体质量稳定，合格率达100％。
本发明的有益效果是：本发明的材料生产出来的弓臂可消除静电，优点是韧性好，重量轻，是采用高科技碳维素材制造而成的；较市场上的现有产品性状发生了一些改变，性能上比纯碳素材料更优越，表现为：质量更轻，强度更大，弯曲变形量大，恢复力强劲，为提高弓箭的性能发挥积极作用。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。
上述复合弓材料的制备方法如下：
(1)将聚对苯二甲酸丙三醇酯、苯甲基硅油、环氧固化剂、抗静电剂、松节油和气相白炭黑送入转鼓中进行混合搅拌，同时将转鼓加温至80℃，时间在40分钟，压力在150Mpa，取出得到混合料；
(2)将增粘剂、岩棉粉、甲壳素纤维、竹炭纤维和亚麻纤维，通过单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温熔体反应釜，加入混合料，保持釜温在235℃、压力2.0MPa条件下，得到混合熔体；
(3)将混合熔体送入到浸渍机头，浸渍机头的温度设定为320℃，将碳纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到复合弓材料。
一种利用上述复合弓材料制备弓臂的方法，步骤如下：
(1)将复合弓材料送入熔融设备，加温熔化，得到熔体；
(2)将熔体注入模具中，送入固化设备进行固化处理，完成后出模，在出模的产品表面上喷涂保护层即可。
上述固化处理的固化工艺如下：
第一固化阶段：控制固化室内固化温度在65℃，相对湿度在99％，固化时间控制在12小时；
第二固化阶段：控制固化室内固化温度在70℃，相对湿度在99％，固化时间控制在15小时；
第三固化阶段：控制固化室内固化温度在72℃，相对湿度在82％，固化时间控制在5小时；
第一干燥阶段：控制固化室内固化温度在80℃，相对湿度在65％，干燥时间控制在2小时；
第二干燥阶段：控制固化室内固化温度在73℃，相对湿度在40％，干燥时间控制在2小时；
第三干燥阶段：控制固化室内固化温度在85℃，相对湿度在0.5％，干燥时间控制在18小时。
实施例2
一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。
上述增粘剂是由以下重量的组分制成：丙三醇80g、丙烯酸缩水松节油酯15g、松香5g、钛酸四丁酯10g、十二烷基硫醇5g、三聚氰胺甲醛树脂4g、微晶蜡2g、纯丙乳液5g；该增粘剂专门针对再生绝缘弓臂进行配置，增粘速度快，效果好。
上述复合弓材料的制备方法如下：
(1)将聚对苯二甲酸丙三醇酯、苯甲基硅油、环氧固化剂、抗静电剂、松节油和气相白炭黑送入转鼓中进行混合搅拌，同时将转鼓加温至120℃，时间在40分钟，压力在200Mpa，取出得到混合料；
(2)将增粘剂、岩棉粉、甲壳素纤维、竹炭纤维和亚麻纤维，通过单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温熔体反应釜，加入混合料，保持釜温在240℃、压力2.5MPa条件下，得到混合熔体；
(3)将混合熔体送入到浸渍机头，浸渍机头的温度设定为360℃，将碳纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到复合弓材料。
一种利用上述复合弓材料制备弓臂的方法，步骤如下：
(1)将复合弓材料送入熔融设备，加温熔化，得到熔体；
(2)将熔体注入模具中，送入固化设备进行固化处理，完成后出模，在出模的产品表面上喷涂保护层即可。
上述固化处理的固化工艺如下：
第一固化阶段：控制固化室内固化温度在65℃，相对湿度在99％，固化时间控制在12小时；
第二固化阶段：控制固化室内固化温度在70℃，相对湿度在99％，固化时间控制在15小时；
第三固化阶段：控制固化室内固化温度在72℃，相对湿度在82％，固化时间控制在5小时；
第一干燥阶段：控制固化室内固化温度在80℃，相对湿度在65％，干燥时间控制在2小时；
第二干燥阶段：控制固化室内固化温度在73℃，相对湿度在40％，干燥时间控制在2小时；
第三干燥阶段：控制固化室内固化温度在85℃，相对湿度在0.5％，干燥时间控制在18小时。
实施例3
一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。
上述增粘剂是由以下重量的组分制成：丙三醇80g、丙烯酸缩水松节油酯15g、松香5g、钛酸四丁酯10g、十二烷基硫醇5g、三聚氰胺甲醛树脂4g、微晶蜡2g、纯丙乳液5g；该增粘剂专门针对再生绝缘弓臂进行配置，增粘速度快，效果好。
上述复合弓材料的制备方法如下：
(1)将聚对苯二甲酸丙三醇酯、苯甲基硅油、环氧固化剂、抗静电剂、松节油和气相白炭黑送入转鼓中进行混合搅拌，同时将转鼓加温至90℃，时间在40分钟，压力在180Mpa，取出得到混合料；
(2)将增粘剂、岩棉粉、甲壳素纤维、竹炭纤维和亚麻纤维，通过单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温熔体反应釜，加入混合料，保持釜温在238℃、压力2.3MPa条件下，得到混合熔体；
(3)将混合熔体送入到浸渍机头，浸渍机头的温度设定为320℃，将碳纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到复合弓材料。
一种利用上述复合弓材料制备弓臂的方法，步骤如下：
(1)将复合弓材料送入熔融设备，加温熔化，得到熔体；
(2)将熔体注入模具中，送入固化设备进行固化处理，完成后出模，在出模的产品表面上喷涂保护层即可。
上述固化处理的固化工艺如下：
第一固化阶段：控制固化室内固化温度在65℃，相对湿度在99％，固化时间控制在12小时；
第二固化阶段：控制固化室内固化温度在70℃，相对湿度在99％，固化时间控制在15小时；
第三固化阶段：控制固化室内固化温度在72℃，相对湿度在82％，固化时间控制在5小时；
第一干燥阶段：控制固化室内固化温度在80℃，相对湿度在65％，干燥时间控制在2小时；
第二干燥阶段：控制固化室内固化温度在73℃，相对湿度在40％，干燥时间控制在2小时；
第三干燥阶段：控制固化室内固化温度在85℃，相对湿度在0.5％，干燥时间控制在18小时。该固化工艺比较节能，得到的产品整体质量稳定，合格率达100％。
通过上述实施例，对实例1～3制得的弓臂进行测试，测试性能如下表所示：
由上表可以看出，本发明实施例1～3综合力学性能优良，与现有技术的弓臂相比，显著提升了弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分制成：聚氯乙烯8％、碳纤维62％、岩棉粉8％、苯甲基硅油7％、环氧固化剂2％、竹炭纤维3％、甲壳素纤维1％、抗静电剂1％、增粘剂4％、松节油0.2％、亚麻纤维0.8％、气相白炭黑3％。
2.根据权利要求1所述的用于生产高弹性轻型弓箭的复合弓材料，其特征在于，上述增粘剂是由以下重量的组分制成：丙三醇80g、丙烯酸缩水松节油酯15g、松香5g、钛酸四丁酯10g、十二烷基硫醇5g、三聚氰胺甲醛树脂4g、微晶蜡2g、纯丙乳液5g。
3.一种制备权利要求1或2所述复合弓材料的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将聚对苯二甲酸丙三醇酯、苯甲基硅油、环氧固化剂、抗静电剂、松节油和气相白炭黑送入转鼓中进行混合搅拌，同时将转鼓加温至80-120℃，时间在40分钟，压力在150-200Mpa，取出得到混合料；
(2)将增粘剂、岩棉粉、甲壳素纤维、竹炭纤维和亚麻纤维，通过单螺杆挤出机塑化后通过口模输送到高温熔体反应釜，加入混合料，保持釜温在235～240℃、压力2.0～2.5MPa条件下，得到混合熔体；
(3)将混合熔体送入到浸渍机头，浸渍机头的温度设定为280-360℃，将碳纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到复合弓材料。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，上述浸渍机头的温度设定为320℃。
5.一种利用权利要求1或2所述复合弓材料制备弓臂的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将复合弓材料送入熔融设备，加温熔化，得到熔体；
(2)将熔体注入模具中，送入固化设备进行固化处理，完成后出模，在出模的产品表面上喷涂保护层即可。
上述固化处理的固化工艺如下：
第一固化阶段：控制固化室内固化温度在65℃，相对湿度在99％，固化时间控制在12小时；
第二固化阶段：控制固化室内固化温度在70℃，相对湿度在99％，固化时间控制在15小时；
第三固化阶段：控制固化室内固化温度在72℃，相对湿度在82％，固化时间控制在5小时；
第一干燥阶段：控制固化室内干燥温度在80℃，相对湿度在65％，干燥时间控制在2小时；
第二干燥阶段：控制固化室内干燥温度在73℃，相对湿度在40％，干燥时间控制在2小时；
第三干燥阶段：控制固化室内干燥温度在85℃，相对湿度在0.5％，干燥时间控制在18小时。该固化工艺比较节能，得到的产品整体质量稳定，合格率达100％。
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