CN112402920B - 一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器 - Google Patents

一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器，所述五指握力器包括：外壳、握力板和按压块；外壳包括掌心支撑球和安装盘，掌心支撑球转设在安装盘一侧，安装盘内设有旋转轴，安装盘上设有扇形通槽和调节滑槽，所述握力板与旋转轴连接，握力板内设有导向滑杆和尼弹簧，按压块套设在导向滑杆上，且与阻尼弹簧抵接；所述自清洁材料包括：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯、四乙氧基硅烷、环阿屯醇、羟基硅油、硫酸钡溶液、表面活性剂和成膜助剂；本发明利用具有抑菌抗污功能的活性纳米粒子作为涂层材料，提高自清洁材料的抗污性能，由该自清洁材料制备的抑菌五指握力器抗菌效果好，适宜大量推广。

Description

一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器
技术领域
本发明涉及自洁材料技术领域，具体涉及一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器。
背景技术
自清洁材料因其具有极强的防水、防油、防污等性能，已经广泛应用到建筑、服饰等个领域；自然界中存在很多具有自清洁特性的例子，最典型的就是荷叶。水珠在荷叶表面自由滚动时，可将荷叶表面的灰尘等污染物颗粒带走，从而使荷叶表面保持洁净，人们将荷叶表面的这种自清洁特性称作“荷叶效应”；研究发现，荷叶表面的微米-纳米双级结构及其疏水性低表面能物质的综合作用是其自清洁特性实现的根本原因。受荷叶的启发，人们以织物表面纤维形成的粗糙结构为基础，在其微米级表面构建纳米级粗糙结构，获得微米-纳米双级结构，并通过低表面能物质修饰从而获得具有自清洁特性的织物，具有广阔的开发及应用前景。
但是，现有技术中，现有将自清洁材料应用于体育器材的例子，体育器材在使用过程中容易附着训练者汗渍等污染物，人工清理不但工作量大，而且不够彻底，严重影响了训练者的使用体验，同时也对训练者的安全造成威胁。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种使用方便、抗菌效果显著的基于自清洁材料的抑菌五指握力器。
本发明的技术方案为：一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器，握力器包括外壳、握力板和按压块；外壳包括掌心支撑球和安装盘，掌心支撑球转动卡接在安装盘一侧圆心处，安装盘为空心圆盘，安装盘内部中心位置固定卡接有旋转轴，安装盘的两个侧面上对称设置有5个扇形通槽，安装盘圆周面上设置有5个调节滑槽，各个调节滑槽与各个扇形通槽的位置一一对应；握力板为矩形框架，且设置有5个，各个握力板的一端分别通过旋转套活动套设在旋转轴上，且各个握力板与各个扇形通槽位置对应，各个握力板的另一端均设置有拨杆，拨杆贯穿调节滑槽，且螺纹连接有限位螺母，握力板内部两侧对称设置有卡槽，两个卡槽内均设置有导向滑杆，导向滑杆上均套设有阻尼弹簧；按压块上端为弧形结构，按压块的两端分别通过连接耳活动套设在两个导向滑杆上，且与阻尼弹簧的上端面抵接；
自清洁材料包括以下重量份的原料：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂15-28份、水性羟基醇酸树脂20-40份、纳米二氧化钛3-8份、纳米二氧化硅2-5份、碳纳米管1-6份、二异氰酸酯5-8份、甲基丙烯酸酯7-12份、四乙氧基硅烷5-9份、环阿屯醇8-16份、羟基硅油15-29份、硫酸钡溶液7-16份、表面活性剂0.2-1.2份、成膜助剂0.5-2份；
其中，表面活性剂采用市售环脲表面活性剂，成膜助剂采用市售的聚苯乙烯改性乳液；
进一步地，卡槽分别设置有2-4个导向滑杆，各个导向滑杆上均套设有阻尼弹簧，连接耳滑动卡接在按压块上，连接耳上竖直设置有插槽，连接耳能够通过插槽与导向滑杆活动卡接，连接耳侧面设置有调节孔；通过设置2-4个导向滑杆以及在连接耳上设置插槽，使用者能够根据自身训练强度通过调节孔拨动连接耳，使其与不同个数的导向滑杆卡接，进而能够调节按压块的按压阻力，使其满足不同的训练需求。
进一步地，掌心支撑球上转动卡接有螺纹伸缩杆，安装盘上设置有螺纹套，掌心支撑球通过螺纹伸缩杆与螺纹套螺纹连接，且螺纹伸缩杆能够贯穿安装盘，通过设置螺纹伸缩杆和螺纹套，便于对掌心支撑球与安装盘之间的距离进行调节，使掌心支撑球能够对不同手型使用者进行有效支撑，提高五指训练时的安全性。
进一步地，连接耳上的插槽两侧对称设置有3组缓速滚轮，缓速滚轮与连接耳转动卡接，且能够与导向滑杆通过螺纹咬合，通过设置与导向滑杆螺纹咬合的缓速滚轮，不仅能够对按压块施加一定的阻力，同时也能防止按压块反弹过快而使训练者手指受伤。
进一步地，自清洁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯和四乙氧基硅烷分别置入反应容器中，然后加入环阿屯醇，在60-90℃温度条件下搅拌混合15-36min，并保温处理20-45min，得到物料A；
S2、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管和硫酸钡溶液分别加入反应容器中，然后加入羟基硅油，搅拌混合均匀后，向反应容器中充入浓度为99％的氩气，并利用抽真空装置将反应容器抽真空至0.08-0.12MPa；最后将反应容器加热置80-120℃，使物料反应反应0.8-2h，得到物料B；
S3、将步骤S2所得物料B在转速7800-9400r/min条件下离心处理，收集离心沉底物，并在30-60℃温度条件下干燥处理1-3h，得到物料C；
S4、将步骤S1所得物料A降温至40-70℃，然后加入步骤S3所得物料C，以及表面活性剂和成膜助剂，继续搅拌反应1.5-3h，即可得到所需自清洁材料。
进一步地，步骤S4完成后，向自清洁材料加入1-6份的抗静电剂，并搅拌混合均匀，抗静电剂由醋酸乙酯和季戊四醇硬脂酸酯按照质量比2-5:1混合而成，本发明的抗静电剂不易产生和积累静电荷，具有良好的抗静电性，提高了用户体验。
进一步地，步骤S1完成后，将物料A在40-70KH在条件下超声分散处理1-2h，通过对物料A进行超声分散处理，使得物料A在空化效应作用下，内部结构发生改变，进而提高后续物料对于污染物的自洁能力。
本发明自清洁材料的工作原理为：使用时，将本发明的自清洁材料均匀涂覆在本发明的五指握力器上，利用碳纳米管独特的多孔结构对附着在握力器表面的污染物进行吸附，利用具有杀菌功能的活性纳米粒子对其进行消杀，达到自清洁的效果，利用具有超疏水性的树脂材料提高材料的疏水性，降低了污染物的附着能力；本发明的五指握力器的使用方法为：使用时，根据使用者手型大小，通过螺纹伸缩杆和螺纹套对掌心支撑球与安装盘之间的距离进行调节；同时，调节各个握力板上对应的拨杆，使其在对应的调节滑槽上滑动，并通过限位螺母对其固定，达到调节握力板在扇形通槽内位置的目的，训练者五指依次穿过扇形通槽内按压块上端，当训练者握紧五指时，各个按压块挤压与其对应的阻尼弹簧，达到训练的目的；训练者根据自身训练强度需求，通过调节孔拨动连接耳，使其与不同个数的导向滑杆卡接，进而对按压块的按压阻力进行调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的自清洁材料，制造工艺简单，利用具有超疏水性能的树脂材料，降低了污染物的附着能力，同时也能够避免外界污染物腐蚀本发明的握力器；利用具有抗菌性能的活性纳米粒子提高了本发明自清洁材料的抗污抑菌性能；本发明的基于自清洁材料的五指握力器结构设计合理，在使用过程中，能够更加训练者手型对各个握力板之间的间距进行调节；通过设置多个导向滑杆和阻尼弹簧，训练过程中能够更能训练强度需求进行自由调节，大大提高了训练效果；通过在连接耳上设置与导向滑杆螺纹咬合的缓速滚轮，不仅能够对按压块施加一定的阻力，同时也能防止按压块反弹过快而使训练者手指受伤，提高了握力器的实用性和安全性。
附图说明
图1是本发明抑菌五指握力器的纵剖图；
图2是本发明抑菌五指握力器的外部结构示意图；
图3是发明的握力板与外壳的连接示意图；
图4是本发明的握力板的结构示意图；
图5是本发明的按压块与导向滑杆的连接示意图；
其中，1-外壳、10-掌心支撑球、100-螺纹伸缩杆、11-安装盘、110-旋转轴、111-扇形通槽、112-调节滑槽、113-螺纹套、2-握力板、20-旋转套、21-拨杆、210-限位螺母、22-卡槽、220-导向滑杆、221-阻尼弹簧、3-按压块、30-连接耳、300-插槽、301-调节孔、302-缓速滚轮。
具体实施方式
实施例1：如图1、2、3所示的一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器，握力器包括外壳1、握力板2和按压块3；外壳1包括掌心支撑球10和安装盘11，掌心支撑球10上转动卡接有螺纹伸缩杆100，安装盘11上设置有螺纹套113，掌心支撑球10通过螺纹伸缩杆100与螺纹套113螺纹连接，且螺纹伸缩杆100能够贯穿安装盘11，通过设置螺纹伸缩杆100和螺纹套113，便于对掌心支撑球10与安装盘11之间的距离进行调节，使掌心支撑球10能够对不同手型使用者进行有效支撑，提高五指训练时的安全性；安装盘11为空心圆盘，安装盘11内部中心位置固定卡接有旋转轴110，安装盘11的两个侧面上对称设置有5个扇形通槽111，安装盘11圆周面上设置有5个调节滑槽112，各个调节滑槽112与各个扇形通槽111的位置一一对应；
如图1、4所示，握力板2为矩形框架，且设置有5个，各个握力板2的一端分别通过旋转套20活动套设在旋转轴110上，且各个握力板2与各个扇形通槽111位置对应，各个握力板2的另一端均设置有拨杆21，拨杆21贯穿调节滑槽112，且螺纹连接有限位螺母210，握力板2内部两侧对称设置有卡槽22，两个卡槽22内均设置有3个导向滑杆220，各个导向滑杆220上均套设有阻尼弹簧221，通过设置3个导向滑杆220以及在连接耳30上设置插槽300，使用者能够根据自身训练强度通过调节孔301拨动连接耳30，使其与不同个数的导向滑杆220卡接，进而能够调节按压块3的按压阻力，使其满足不同的训练需求。
如图1、5所示，按压块3上端为弧形结构，按压块3的两端分别活动卡接有连接耳300，连接耳30上竖直设置有插槽300，连接耳30能够通过插槽300与导向滑杆220活动卡接，连接耳30侧面设置有调节孔301；且与阻尼弹簧221的上端面抵接；连接耳30上的插槽300两侧对称设置有3组缓速滚轮302，缓速滚轮302与连接耳30转动卡接，且能够与导向滑杆220通过螺纹咬合，通过设置与导向滑杆220螺纹咬合的缓速滚轮302，不仅能够对按压块3施加一定的阻力，同时也能防止按压块3反弹过快而使训练者手指受伤；
自清洁材料包括以下重量份的原料：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂15份、水性羟基醇酸树脂20份、纳米二氧化钛3份、纳米二氧化硅2份、碳纳米管1份、二异氰酸酯5份、甲基丙烯酸酯7份、四乙氧基硅烷5份、环阿屯醇8份、羟基硅油15份、硫酸钡溶液7份、表面活性剂0.2份、成膜助剂0.5份；
其中，表面活性剂采用市售环脲表面活性剂，成膜助剂采用市售的聚苯乙烯改性乳液；
自清洁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯和四乙氧基硅烷分别置入反应容器中，然后加入环阿屯醇，在60℃温度条件下搅拌混合15min，并保温处理20min，得到物料A；
S2、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管和硫酸钡溶液分别加入反应容器中，然后加入羟基硅油，搅拌混合均匀后，向反应容器中充入浓度为99％的氩气，并利用抽真空装置将反应容器抽真空至0.08MPa；最后将反应容器加热置80℃，使物料反应反应0.8h，得到物料B；
S3、将步骤S2所得物料B在转速7800r/min条件下离心处理，收集离心沉底物，并在30℃温度条件下干燥处理1h，得到物料C；
S4、将步骤S1所得物料A降温至40℃，然后加入步骤S3所得物料C，以及表面活性剂和成膜助剂，继续搅拌反应1.5h，即可得到所需自清洁材料。
实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于；自清洁材料包括以下重量份的原料：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂21份、水性羟基醇酸树脂32份、纳米二氧化钛7份、纳米二氧化硅4份、碳纳米管5份、二异氰酸酯6份、甲基丙烯酸酯9份、四乙氧基硅烷6份、环阿屯醇11份、羟基硅油23份、硫酸钡溶液11份、表面活性剂0.8份、成膜助剂1.3份；表面活性剂采用市售环脲表面活性剂，成膜助剂采用市售的聚苯乙烯改性乳液；
自清洁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯和四乙氧基硅烷分别置入反应容器中，然后加入环阿屯醇，在75℃温度条件下搅拌混合23min，并保温处理32min，得到物料A；将物料A在65KHz条件下超声分散处理1.2h，通过对物料A进行超声分散处理，使得物料A在空化效应作用下，内部结构发生改变，进而提高后续物料对于污染物的自洁能力；
S2、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管和硫酸钡溶液分别加入反应容器中，然后加入羟基硅油，搅拌混合均匀后，向反应容器中充入浓度为99％的氩气，并利用抽真空装置将反应容器抽真空至0.11MPa；最后将反应容器加热置112℃，使物料反应反应1.3h，得到物料B；
S3、将步骤S2所得物料B在转速8650r/min条件下离心处理，收集离心沉底物，并在49℃温度条件下干燥处理2.2h，得到物料C；
S4、将步骤S1所得物料A降温至56℃，然后加入步骤S3所得物料C，以及表面活性剂和成膜助剂，继续搅拌反应2.3h，即可得到所需自清洁材料。
实施例3：本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：自清洁材料包括以下重量份的原料：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂28份、水性羟基醇酸树脂40份、纳米二氧化钛8份、纳米二氧化硅5份、碳纳米管6份、二异氰酸酯8份、甲基丙烯酸酯12份、四乙氧基硅烷9份、环阿屯醇16份、羟基硅油29份、硫酸钡溶液16份、表面活性剂1.2份、成膜助剂2份；表面活性剂采用市售环脲表面活性剂，成膜助剂采用市售的聚苯乙烯改性乳液；
自清洁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯和四乙氧基硅烷分别置入反应容器中，然后加入环阿屯醇，在90℃温度条件下搅拌混合36min，并保温处理45min，得到物料A；将物料A在65KHz条件下超声分散处理1.2h，通过对物料A进行超声分散处理，使得物料A在空化效应作用下，内部结构发生改变，进而提高后续物料对于污染物的自洁能力；
S2、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管和硫酸钡溶液分别加入反应容器中，然后加入羟基硅油，搅拌混合均匀后，向反应容器中充入浓度为99％的氩气，并利用抽真空装置将反应容器抽真空至0.12MPa；最后将反应容器加热置120℃，使物料反应反应2h，得到物料B；
S3、将步骤S2所得物料B在转速9400r/min条件下离心处理，收集离心沉底物，并在60℃温度条件下干燥处理3h，得到物料C；
S4、将步骤S1所得物料A降温至70℃，然后加入步骤S3所得物料C，以及表面活性剂和成膜助剂，继续搅拌反应3h，即可得到所需自清洁材料；向所得自清洁材料加入6份的抗静电剂，并搅拌混合均匀，抗静电剂由醋酸乙酯和季戊四醇硬脂酸酯按照质量比4:1混合而成，本发明的抗静电剂不易产生和积累静电荷，具有良好的抗静电性，提高了用户体验。
试验例：对上述实施例1-3所制备的自清洁材料进行以下性能测试，测试结果如表1所示；
表1：本发明制备的自清洁材料不同条件下各性能测试结果；
Figure BDA0002789686580000081
通过表1测试数据可知，本发明的自清洁材料具有优异的物理性能，同时具有自清洁、防污、抑菌、及超疏水等优异性能；由于对物料A进行了超声分散处理，使得物料A在空化效应作用下内部结构发生改变，分子量分布提高，进而提高后续物料对于污染物的自洁能力；由于向所得自清洁材料中加入了抗静电剂，使得本发明的自清洁材料具有良好的抗静电性，提高了用户体验；用该材料所制备的抑菌五指握力器具有优异的市场应用价值。

Claims (2)

1.一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器，其特征在于，所述握力器包括：外壳(1)、握力板(2)和按压块(3)；所述外壳(1)包括掌心支撑球(10)和安装盘(11)，所述掌心支撑球(10)转动卡接在安装盘(11)一侧圆心处，所述安装盘(11)为空心圆盘，安装盘(11)内部中心位置固定卡接有旋转轴(110)，安装盘(11)的两个侧面上对称设置有5个扇形通槽(111)，安装盘(11)圆周面上设置有5个调节滑槽(112)，各个所述调节滑槽(112)与各个扇形通槽(111)的位置一一对应；掌心支撑球(10)上转动卡接有螺纹伸缩杆(100)，所述安装盘(11)上设置有螺纹套(113)，掌心支撑球(10)通过所述螺纹伸缩杆(100)与螺纹套(113)螺纹连接，且所述螺纹伸缩杆(100)能够贯穿安装盘(11)；
所述握力板(2)为矩形框架，且设置有5个，各个握力板(2)的一端分别通过旋转套(20)活动套设在所述旋转轴(110)上，且各个握力板(2)与各个扇形通槽(111)位置对应，各个握力板(2)的另一端均设置有拨杆(21)，所述拨杆(21)贯穿调节滑槽(112)，且螺纹连接有限位螺母(210)，握力板(2)内部两侧对称设置有卡槽(22)，两个所述卡槽(22)内均设置有导向滑杆(220)，所述导向滑杆(220)上均套设有阻尼弹簧(221)；两个所述卡槽(22)内分别设置有2-4个导向滑杆(220)，各个所述导向滑杆(220)上均套设有阻尼弹簧(221)；
所述按压块(3)上端为弧形结构，按压块(3)的两端分别通过连接耳(30)活动套设在两个导向滑杆(220)上，且与所述阻尼弹簧(221)的上端面抵接；所述连接耳(30)滑动卡接在按压块(3)上，连接耳(30)上竖直设置有插槽(300)，连接耳(30)能够通过所述插槽(300)与导向滑杆(220)活动卡接，连接耳(30)侧面设置有调节孔(301)；所述连接耳(30)上的插槽(300)两侧对称设置有3组缓速滚轮(302)，所述缓速滚轮(302)与连接耳(30)转动卡接，且能够与导向滑杆(220)通过螺纹咬合；
所述自清洁材料包括以下重量份的原料：水性羟基含氟丙烯酸酯树脂15-28份、水性羟基醇酸树脂20-40份、纳米二氧化钛3-8份、纳米二氧化硅2-5份、碳纳米管1-6份、二异氰酸酯5-8份、甲基丙烯酸酯7-12份、四乙氧基硅烷5-9 份、环阿屯醇8-16份、羟基硅油15-29份、硫酸钡溶液7-16份、表面活性剂0.2-1.2份、成膜助剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种基于自清洁材料的抑菌五指握力器，其特征在于，所述自清洁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、将所述水性羟基含氟丙烯酸酯树脂、水性羟基醇酸树脂、二异氰酸酯、甲基丙烯酸酯和四乙氧基硅烷分别置入反应容器中，然后加入所述环阿屯醇，在60-90℃温度条件下搅拌混合15-36min，并保温处理20-45min，得到物料A；
S2、将所述纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、碳纳米管和硫酸钡溶液分别加入反应容器中，然后加入所述羟基硅油，搅拌混合均匀后，向所述反应容器中充入浓度为99％的氩气，并利用抽真空装置将反应容器抽真空至0.08-0.12MPa；最后将反应容器加热置80-120℃，使物料反应0.8-2h，得到物料B；
S3、将步骤S2所得物料B在转速7800-9400r/min条件下离心处理，收集离心沉底物，并在30-60℃温度条件下干燥处理1-3h，得到物料C；
S4、将步骤S1所得物料A降温至40-70℃，然后加入步骤S3所得物料C，以及所述表面活性剂和成膜助剂，继续搅拌反应1.5-3h，即可得到所需自清洁材料，最后向所述自清洁材料加入1-6份的抗静电剂，并搅拌混合均匀，所述抗静电剂由醋酸乙酯和季戊四醇硬脂酸酯按照质量比2-5:1混合而成。
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