CN112473103A - 一种匹克球拍拍面结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种匹克球拍拍面结构及其制备方法，该制备方法中通过丙酮对碳纤维进行上浆处理，然后通过硝酸银溶液和过硫酸钾溶液对碳纤维进行氧化处理，使得碳纤维表面形成较多的含氧官能团，从而增强了碳纤维的浸润程度，使得碳纤维的裂纹形成功、拓展功和冲击功会有少量提升，然后通过三聚氰胺接枝到氧化后的碳纤维上，增强了碳纤维与环氧树脂之间的结合力，进一步的使得碳纤维的裂纹形成功、拓展功和冲击功得到明显的增加，从而碳纤维需要更高的冲击能量才能发生断裂，有效的提高了碳纤维的力学性能，从而使得制备得到的匹克球拍拍面结构耐冲击性能得到了明显的提升，使用寿命得到明显的增加。

Description

一种匹克球拍拍面结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及体育用品领域，具体涉及一种匹克球拍拍面结构及其制备方法。
背景技术
匹克球是用球拍击球的一种运动，也是一种结合了网球、羽毛球和乒乓球的混合运动。
现有的匹克球拍拍面结构是由木板或者由碳纤维或玻璃纤维制作而成。由木板制作而成的匹克球拍拍面，重量重，手感差，硬度较硬；运动员在运动时，弹性比较差，手感不好，耐用性差，使用寿命短。碳纤维或玻璃纤维制作而成的匹克球拍拍面，结构比较复杂，制作难度较大，耗时较长，且现有的碳纤维或者玻璃纤维易于出现单丝断裂的现象，导致纤维强度降低，使得制得的匹克球拍拍面品质不稳定，容易出现夹纱、缺料、内折或内断等问题。
因此，制备一种重量轻，手感好，且品质不稳定的碳纤维匹克球拍拍面结构是本发明的关键。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种匹克球拍拍面结构及其制备方法：通过将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维，等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A，将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B，将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维，将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构，解决了现有的碳纤维制作而成的匹克球拍拍面，结构比较复杂，制作难度较大，且现有的碳纤维或者玻璃纤维易于出现单丝断裂的现象，导致纤维强度降低，使得制得的匹克球拍拍面品质不稳定，容易出现夹纱、缺料、内折或内断的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种匹克球拍拍面结构，包括填充板以及填充板上下表面的表面层，所述填充板的材质为蜂窝铝材料，所述表面层的材质为改性碳纤维；
该匹克球拍拍面结构由以下步骤制备得到：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
作为本发明进一步的方案：所述碳纤维、丙酮、第一混合溶液、第二混合溶液、第三混合溶液的用量比为5-10g：20-50mL:50-70mL：60-70mL：70-80mL。
作为本发明进一步的方案：步骤四中所述三聚氰胺、蒸馏水以及缩合剂的用量比为0.2-0.3g：65-70mL：8-10mL。
作为本发明进一步的方案：步骤四中所述缩合剂为N，N-二异丙基碳二亚胺、N，N-二异丙基乙胺、羟基苯并三唑的中的一种。
作为本发明进一步的方案：一种匹克球拍拍面结构的制备方法,包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
本发明的有益效果：
本发明的一种匹克球拍拍面结构及其制备方法，通过将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维，等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A，将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B，将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维，将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构；该制备方法中通过丙酮对碳纤维进行上浆处理，然后通过硝酸银溶液和过硫酸钾溶液对碳纤维进行氧化处理，使得碳纤维表面形成较多的含氧官能团，从而增强了碳纤维的浸润程度，使得碳纤维的裂纹形成功、拓展功和冲击功会有少量提升，然后通过三聚氰胺接枝到氧化后的碳纤维上，增强了碳纤维与环氧树脂之间的结合力，进一步的使得碳纤维的裂纹形成功、拓展功和冲击功得到明显的增加，从而碳纤维需要更高的冲击能量才能发生断裂，有效的提高了碳纤维的力学性能，从而使得制备得到的匹克球拍拍面结构耐冲击性能得到了明显的提升，使用寿命得到明显的增加。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例为一种匹克球拍拍面结构，包括填充板以及填充板上下表面的表面层，所述填充板的材质为蜂窝铝材料，所述表面层的材质为改性碳纤维；
一种匹克球拍拍面结构的制备方法,包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65℃的条件下恒温反应1h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75℃的条件下恒温反应36h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280℃、压力为12MPa的条件下反应30min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
所述碳纤维、丙酮、第一混合溶液、第二混合溶液、第三混合溶液的用量比为5g：20mL:50mL：60mL：70mL。
步骤四中所述三聚氰胺、蒸馏水以及缩合剂的用量比为0.2g：65mL：8mL。
步骤四中所述缩合剂为N，N-二异丙基碳二亚胺。
实施例2：
本实施例为一种匹克球拍拍面结构的制备方法,包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取60h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为70℃的条件下恒温反应2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤4次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为19:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为78℃的条件下恒温反应42h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤4次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为300℃、压力为12MPa的条件下反应35min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤4次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
所述碳纤维、丙酮、第一混合溶液、第二混合溶液、第三混合溶液的用量比为8g：35mL:60mL：65mL：75L。
步骤四中所述三聚氰胺、蒸馏水以及缩合剂的用量比为0.2g：68mL：9mL。
步骤四中所述缩合剂为N，N-二异丙基乙胺。
实施例3：
本实施例为一种匹克球拍拍面结构的制备方法,包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为75℃的条件下恒温反应2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤5次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为80℃的条件下恒温反应50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤5次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为320℃、压力为12MPa的条件下反应40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤5次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
所述碳纤维、丙酮、第一混合溶液、第二混合溶液、第三混合溶液的用量比为10g：50mL:70mL：70mL：80mL。
步骤四中所述三聚氰胺、蒸馏水以及缩合剂的用量比为0.3g：70mL：10mL。
步骤四中所述缩合剂为羟基苯并三唑。
对比例：
对比例为市场上常见的一种碳纤维。
对实施例1-3以及对比例的性能进行检测，检测结果如下表所示：
样品 单丝拉伸强度/GPa 界面剪切强度MPa 伸长率
实施例1 3.83 62.7 0.83
实施例2 3.92 64.1 0.86
实施例3 4.09 66.4 0.90
对比例 3.42 43.6 0.62
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种匹克球拍拍面结构，其特征在于，包括填充板以及填充板上下表面的表面层，所述填充板的材质为蜂窝铝材料，所述表面层的材质为改性碳纤维；
该匹克球拍拍面结构由以下步骤制备得到：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
2.根据权利要求1所述的一种匹克球拍拍面结构，其特征在于，所述碳纤维、丙酮、第一混合溶液、第二混合溶液、第三混合溶液的用量比为5-10g：20-50mL:50-70mL：60-70mL：70-80mL。
3.根据权利要求1所述的一种匹克球拍拍面结构，其特征在于，步骤四中所述三聚氰胺、蒸馏水以及缩合剂的用量比为0.2-0.3g：65-70mL：8-10mL。
4.根据权利要求1所述的一种匹克球拍拍面结构，其特征在于，步骤四中所述缩合剂为N，N-二异丙基碳二亚胺、N，N-二异丙基乙胺、羟基苯并三唑的中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种匹克球拍拍面结构的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维加入至索氏提取器中，然后加入丙酮，升温加热至丙酮沸腾，然后进行回流提取48-72h，回流提取完成，冷却后进行过滤，将滤饼取出进行真空干燥后得到预处理的碳纤维；
步骤二：等体积将0.15mol/L的硝酸银溶液和0.15mol/L的过硫酸钾溶液混合均匀，得到第一混合溶液，将预处理的碳纤维加入至第一混合溶液中，在温度为65-75℃的条件下恒温反应1-2h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，真空干燥后得到产物A；
步骤三：将二氯亚砜和N，N-二甲基甲酰胺按照体积比为18-20:1混合均匀，得到第二混合溶液，将产物A加入至第二混合溶液中，在温度为75-80℃的条件下恒温反应36-50h后，进行过滤，将滤饼取出用去离子水反复洗涤3-5次，得到产物B；
步骤四：将三聚氰胺加入至蒸馏水中，然后加入缩合剂混合均匀，得到第三混合溶液，将产物B与第三混合溶液加入至反应釜中，在温度为280-320℃、压力为12MPa的条件下反应30-40min，反应结束冷却后，进行过滤，将滤饼取出用乙醇反复洗涤3-5次，真空干燥后得到改性碳纤维；
步骤五：将改性碳纤维编织形成改性碳纤维布料，将蜂窝铝材料和改性碳纤维布料按照匹克球拍规格切割成型，然后将切割好的改性碳纤维布料胶接到切割好的蜂窝铝材料上下表面，得到该匹克球拍拍面结构。
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