CN114569990A - 一种吸震匹克球拍及其制作方法 - Google Patents

一种吸震匹克球拍及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吸震匹克球拍，属于体育用品技术领域，包括第一吸震层，第一吸震层的底部设置有第一加强层，第一加强层的底部设置有基层，基层的底部设置有第二加强层，第二加强层的底部设置有第二吸震层，第一吸震层和第二吸震层由缓冲橡胶制成；将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，模压成型后冷却，得到匹克球拍，本发明制备的缓冲橡胶具有优异的吸震性能，将其用匹克球拍上，能够很大程度地提高匹克球拍的吸震性能，增加其使用安全性和舒适度。

Description

一种吸震匹克球拍及其制作方法
技术领域
本发明属于体育用品技术领域，具体地，涉及一种吸震匹克球拍及其制作方法。
背景技术
匹克球是用球拍击球的一种运动，是从美国西雅图的本不里奇岛兴起的，它是网球、羽毛球和乒乓球的混合运动，匹克球已经成为中学体育课常规的运动项目，在年轻人和老年人中已经逐渐普遍。
通常的匹克球拍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，重量重，手感差，硬度较硬，强度较低，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，由于匹克球拍比较复杂，制作难度较大，耗时较长；且品质不稳定，容易出现夹纱、缺料、内折或内断等问题，并且当使用者运用较大力气进行击球时，往往容易造成球拍折断，这不仅造成了经济损失，而且在一定程度上存在着安全隐患，给运动员造成了一定的危险，因此，提供一种吸震匹克球拍及其制作方法是目前需要解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种吸震速干的匹克球拍及其制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种吸震匹克球拍，包括第一吸震层，第一吸震层位于球拍的顶部，第一吸震层的底部设置有第一加强层，第一加强层的底部设置有基层，基层的底部设置有第二加强层，第二加强层的底部设置有第二吸震层，其中，基层由木板制成，第一加强层和第二加强层均由PPC材料制成，第一吸震层和第二吸震层由缓冲橡胶制成；
该吸震匹克球拍由以下步骤制成：
将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，然后在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，模压成型后冷却，得到吸震匹克球拍。
进一步地，缓冲橡胶由以下步骤制成：
将天然橡胶和增强纤维放入密炼机中，在140℃条件下密炼7min得到母炼胶，室温条件下，将母炼胶、硬脂酸、促进剂、防老剂和硫磺混合后置于143℃条件下硫化15-20min，然后排胶温度控制在110-130℃，经翻炼、按厚度3mm出片，常温风机冷却，得到缓冲橡胶。
其中，天然橡胶、增强纤维、硬脂酸、促进剂、防老剂和硫磺的质量比为100：5-7：4：2.8-3.0：1.5：1.71，促进剂由二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按照质量比0.5：2.21：0.32混合而成。
进一步，增强纤维由以下步骤制成：
步骤B1、将重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸混合均匀得到改性液，将UHMWPE(超高分子量聚乙烯)纤维置于改性液中，升温至75-80℃，搅拌反应2-4min，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到氧化UHMWPE纤维；
其中，改性液中的重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸的质量比为5：8：100，浓硫酸的质量分数为95％，UHMWPE纤维与改性液的用量比为5g：50-55mL；
步骤B2、将介孔二氧化硅和氨水加入去离子水中，频率40-50kHz下超声分散15min得到悬浮液，然后加入三氰丙基三乙氧基硅烷，50℃下磁力搅拌24h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，最后置于60℃下干燥24h，得到氰基二氧化硅；
其中，介孔二氧化硅、氨水、去离子水和三氰丙基三乙氧基硅烷的用量比为2.0g：3.5mL：28-32mL：2mL，氨水的质量分数为28％，利用偶联剂三氰丙基三乙氧基硅烷处理介孔二氧化硅使其表面含有氰基基团，为后续纳米氧化锌的生成奠定基础；
步骤B3、将氰基二氧化硅和乙酸锌加入乙二醇中，然后加入氨水，60℃下搅拌反应24h，反应结束后，转速1000-1500r/min条件下离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥24h，得到氧化锌掺杂二氧化硅；
其中，氰基二氧化硅、乙酸锌、乙二醇和氨水的用量比为2.0g：4g：80mL：5mL，氨水的质量分数为28％，在乙酸锌、氨水和乙二醇溶液中，将纳米氧化锌沉积在氰基二氧化硅表面，得到氧化锌掺杂二氧化硅；
步骤B4、将氧化锌掺杂二氧化硅、KH-560和质量分数40％的乙醇溶液超声分散20min，然后搅拌反应6-8h，反应结束后，加入氧化UHMWPE纤维和质量分数20％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌反应2-4h，反应结束后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于100℃下干燥至恒重，得到增强纤维；
其中，氧化锌掺杂二氧化硅、KH-560、乙醇溶液、氧化UHMWPE纤维和氢氧化钠溶液的用量比为2.5-3.1g：2mL：100mL：5.8-6.5g：15-20mL。
本发明的有益效果：
本发明的匹克球拍含有两层吸震结构，且吸震层由缓冲橡胶制成，在天然橡胶中添加了增强纤维得到缓冲橡胶，增强纤维为表面沉积氧化锌掺杂介孔二氧化硅粒子的UHMWPE纤维，首先利用三氰丙基三乙氧基硅烷对介孔二氧化硅进行氰基功能化，再利用纳米氧化锌在其表面成核、生长，不仅一定程度上能够抑制纳米氧化锌颗粒之间的叠合生长，还能提高UHMWPE纤维在橡胶基质中的分散性，其中UHMWPE纤维具有优异的冲击能吸收特性，介孔二氧化硅与天然橡胶分子之间能够形成弱黏接和界面摩擦，从而提高橡胶材料的阻尼性能，因此，本发明制备的缓冲橡胶具有优异的吸震性能，将其用在匹克球拍上，能够很大程度地提高匹克球拍的吸震性能，增加其使用安全性和舒适度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种吸震匹克球拍的结构示意图；
图中：1、基层；2、第一加强层；3、第二加强层；4、第一吸震层；5、第二吸震层。
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
本实施例提供一种缓冲橡胶，由以下步骤制成：
将100g天然橡胶和5g增强纤维放入密炼机中，在140℃条件下密炼7min得到母炼胶，室温条件下，将母炼胶、4g硬脂酸、2.8g促进剂、1.5g防老剂和1.71g硫磺混合后置于143℃条件下硫化15min，然后排胶温度控制在110℃，经翻炼、按厚度3mm出片，常温风机冷却，得到缓冲橡胶，促进剂由二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按照质量比0.5：2.21：0.32混合而成。
其中，增强纤维由以下步骤制成：
步骤B1、将重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸混合均匀得到改性液，将UHMWPE纤维置于改性液中，升温至75℃，搅拌反应2min，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到氧化UHMWPE纤维，改性液中的重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸的质量比为5：8：100，浓硫酸的质量分数为95％，UHMWPE纤维与改性液的用量比为5g：50mL；
步骤B2、将2.0g介孔二氧化硅和3.5mL氨水加入28mL去离子水中，频率40kHz下超声分散15min得到悬浮液，然后加入2mL三氰丙基三乙氧基硅烷，50℃下磁力搅拌24h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3次，最后置于60℃下干燥24h，得到氰基二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B3、将2.0g氰基二氧化硅和4g乙酸锌加入80mL乙二醇中，然后加入5mL氨水，60℃下搅拌反应24h，反应结束后，转速1000r/min条件下离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥24h，得到氧化锌掺杂二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B4、将2.5g氧化锌掺杂二氧化硅、2mL KH-560和100mL质量分数40％的乙醇溶液超声分散20min，然后搅拌反应6h，反应结束后，加入5.8g氧化UHMWPE纤维和15mL质量分数20％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌反应2h，反应结束后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于100℃下干燥至恒重，得到增强纤维。
实施例2
本实施例提供一种缓冲橡胶，由以下步骤制成：
将100g天然橡胶和6g增强纤维放入密炼机中，在140℃条件下密炼7min得到母炼胶，室温条件下，将母炼胶、4g硬脂酸、2.9g促进剂、1.5g防老剂和1.71g硫磺混合后置于143℃条件下硫化18min，然后排胶温度控制在120℃，经翻炼、按厚度3mm出片，常温风机冷却，得到缓冲橡胶，促进剂由二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按照质量比0.5：2.21：0.32混合而成。
其中，增强纤维由以下步骤制成：
步骤B1、将重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸混合均匀得到改性液，将UHMWPE纤维置于改性液中，升温至78℃，搅拌反应3min，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到氧化UHMWPE纤维，改性液中的重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸的质量比为5：8：100，浓硫酸的质量分数为95％，UHMWPE纤维与改性液的用量比为5g：52mL；
步骤B2、将2.0g介孔二氧化硅和3.5mL氨水加入30mL去离子水中，频率48kHz下超声分散15min得到悬浮液，然后加入2mL三氰丙基三乙氧基硅烷，50℃下磁力搅拌24h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤4次，最后置于60℃下干燥24h，得到氰基二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B3、将2.0g氰基二氧化硅和4g乙酸锌加入80mL乙二醇中，然后加入5mL氨水，60℃下搅拌反应24h，反应结束后，转速1200r/min条件下离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥24h，得到氧化锌掺杂二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B4、将2.8g氧化锌掺杂二氧化硅、2mL KH-560和100mL质量分数40％的乙醇溶液超声分散20min，然后搅拌反应7h，反应结束后，加入6.2g氧化UHMWPE纤维和18mL质量分数20％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌反应3h，反应结束后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于100℃下干燥至恒重，得到增强纤维。
实施例3
本实施例提供一种缓冲橡胶，由以下步骤制成：
将100g天然橡胶和7g增强纤维放入密炼机中，在140℃条件下密炼7min得到母炼胶，室温条件下，将母炼胶、4g硬脂酸、3.0g促进剂、1.5g防老剂和1.71g硫磺混合后置于143℃条件下硫化20min，然后排胶温度控制在130℃，经翻炼、按厚度3mm出片，常温风机冷却，得到缓冲橡胶，促进剂由二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按照质量比0.5：2.21：0.32混合而成。
其中，增强纤维由以下步骤制成：
步骤B1、将重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸混合均匀得到改性液，将UHMWPE纤维置于改性液中，升温至80℃，搅拌反应4min，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到氧化UHMWPE纤维，改性液中的重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸的质量比为5：8：100，浓硫酸的质量分数为95％，UHMWPE纤维与改性液的用量比为5g：55mL；
步骤B2、将2.0g介孔二氧化硅和3.5mL氨水加入32mL去离子水中，频率50kHz下超声分散15min得到悬浮液，然后加入2mL三氰丙基三乙氧基硅烷，50℃下磁力搅拌24h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤5次，最后置于60℃下干燥24h，得到氰基二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B3、将2.0g氰基二氧化硅和4g乙酸锌加入80mL乙二醇中，然后加入5mL氨水，60℃下搅拌反应24h，反应结束后，转速1500r/min条件下离心10min，沉淀用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥24h，得到氧化锌掺杂二氧化硅，氨水的质量分数为28％；
步骤B4、将3.1g氧化锌掺杂二氧化硅、2mL KH-560和100mL质量分数40％的乙醇溶液超声分散20min，然后搅拌反应8h，反应结束后，加入6.5g氧化UHMWPE纤维和20mL质量分数20％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌反应4h，反应结束后，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再于100℃下干燥至恒重，得到增强纤维。
对比例1
将实施例1中的增强纤维替换成UHMWPE纤维，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例2中的增强纤维替换成实施例1中步骤B1所得的氧化UHMWPE纤维，其余原料及制备过程不变。
对比例3
将实施例3中的增强纤维替去除，其余原料及制备过程不变。
实施例4
请参阅图1所示，一种吸震匹克球拍，包括第一吸震层4，第一吸震层4位于拍板的顶部，第一吸震层4的底部设置有第一加强层2，第一加强层2的底部设置有基层1，基层1的底部设置有第二加强层3，第二加强层3的底部设置有第二吸震层5，其中，基层1由木板制成，第一加强层2和第二加强层3均由PPC材料制成，第一吸震层4和第二吸震层5由实施例1的缓冲橡胶制成。
该吸震匹克球拍由以下步骤制成：
将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，然后在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，模压成型后冷却，得到一种吸震匹克球拍。
实施例5
请参阅图1所示，一种吸震匹克球拍，包括第一吸震层4，第一吸震层4位于拍板的顶部，第一吸震层4的底部设置有第一加强层2，第一加强层2的底部设置有基层1，基层1的底部设置有第二加强层3，第二加强层3的底部设置有第二吸震层5，其中，基层1由木板制成，第一加强层2和第二加强层3均由PPC材料制成，第一吸震层4和第二吸震层5由实施例2的缓冲橡胶制成。
该吸震匹克球拍由以下步骤制成：
将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，然后在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，模压成型后冷却，得到一种吸震匹克球拍。
实施例6
请参阅图1所示，一种吸震匹克球拍，包括第一吸震层4，第一吸震层4位于拍板的顶部，第一吸震层4的底部设置有第一加强层2，第一加强层2的底部设置有基层1，基层1的底部设置有第二加强层3，第二加强层3的底部设置有第二吸震层5，其中，基层1由木板制成，第一加强层2和第二加强层3均由PPC材料制成，第一吸震层4和第二吸震层5由实施例3的缓冲橡胶制成。
该吸震匹克球拍由以下步骤制成：
将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，然后在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，模压成型后冷却，得到一种吸震匹克球拍。
对比例4
将实施例4中的缓冲橡胶替换成对比例1中的缓冲橡胶，其余原料及制备过程不变。
对比例5
将实施例5中的缓冲橡胶替换成对比例2中的缓冲橡胶，其余原料及制备过程不变。
对比例6
将实施例6中的缓冲橡胶替换成对比例3中的缓冲橡胶，其余原料及制备过程不变。
首先针对实施例1-3和对比例1-3所得缓冲橡胶进行动静刚度比测试，测试其吸震性能，动静刚度按照GB/T 9870.1-2006《硫化橡胶或热塑性橡胶动态性能的测定第1部分：通则》进行测试。静刚度测试条件：标准式样尺寸为12.5mm*29mm的圆柱形试样，对试样施加外力使其形变量为20％，变形速度为10mm/min，形变达到3mm时停留1min，循环3次，测出静刚度KS。动刚度测试条件：将标准式样放置在试验机上，预加静载500N，设置振幅为试样厚度的5％，以10Hz的频率，加载范围0.5-25kN，循环压缩10000次，测得动刚度Kd。测试结果如表1所示：
表1
项目 动静刚度比
实施例1 1.57
实施例2 1.58
实施例3 1.57
对比例1 1.71
对比例2 1.62
对比例3 2.23
由表1可以看出，本发明制备的缓冲橡胶具有较好的吸震性能。
其次对实施例4-6和对比例4-6制备的匹克球拍进行测试，选择60组志愿者，使用各组匹克球拍进行试玩，然后对试玩体验进行打分，评分0-100份，评分越高体验越好，试验体验从手腕胳膊舒适度、球运转流畅度等方面进行打分，测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0003558929140000101
Figure BDA0003558929140000111
由表2可以看出，本发明制备的匹克球拍具有更高的舒适性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种吸震匹克球拍，其特征在于，包括依次设置的第一吸震层(4)、第一加强层(2)、基层(1)、第二加强层(3)和第二吸震层(5)，第一吸震层(4)和第二吸震层(5)由缓冲橡胶制成；
其中，缓冲橡胶由以下步骤制成：
将天然橡胶和增强纤维放入密炼机中，在140℃条件下密炼7min得到母炼胶，室温条件下，将母炼胶、硬脂酸、促进剂、防老剂和硫磺混合后置于143℃条件下硫化15-20min，然后排胶温度控制在110-130℃，经翻炼、按厚度3mm出片，冷却，得到缓冲橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种吸震匹克球拍，其特征在于，促进剂由二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和二硫化四甲基秋兰姆按照质量比0.5：2.21：0.32混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种吸震匹克球拍，其特征在于，增强纤维由以下步骤制成：
将氧化锌掺杂二氧化硅、KH-560和质量分数40％的乙醇溶液超声分散，搅拌反应6-8h，加入氧化UHMWPE纤维和质量分数20％的氢氧化钠溶液，升温至80℃，搅拌反应2-4h，抽滤，洗涤，干燥，得到增强纤维。
4.根据权利要求3所述的一种吸震匹克球拍，其特征在于，氧化锌掺杂二氧化硅由以下步骤制成：
将氰基二氧化硅和乙酸锌加入乙二醇中，然后加入氨水，60℃下搅拌反应24h，离心，沉淀洗涤，干燥，得到氧化锌掺杂二氧化硅。
5.根据权利要求4所述的一种吸震匹克球拍，其特征在于，氰基二氧化硅由以下步骤制成：
将介孔二氧化硅和氨水加入去离子水中，超声分散得到悬浮液，加入三氰丙基三乙氧基硅烷，50℃下磁力搅拌24h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，最后置于60℃下干燥24h，得到氰基二氧化硅。
6.根据权利要求3所述的一种吸震匹克球拍，其特征在于，氧化UHMWPE纤维由以下步骤制成：
将重铬酸钾、蒸馏水和浓硫酸混合均匀得到改性液，将UHMWPE纤维置于改性液中，升温至75-80℃，搅拌反应2-4min，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，再于60℃下干燥至恒重，得到氧化UHMWPE纤维。
7.根据权利要求1所述的一种吸震匹克球拍的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将缓冲橡胶、木板按照匹克球拍模具大小进行剪裁，然后将缓冲橡胶放入模具中，将PPC材料铺在缓冲橡胶表面，然后在PPC材料表面放入木板，然后再铺设一层PPC材料，再放上缓冲橡胶，压实，把模具推入炉台加热，在180℃条件下固化2h，冷却4-6min，得到吸震匹克球拍。
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