本發(fā)明涉及體育器材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
腹肌板也稱仰臥板，是健身、瘦腹、具有仰臥起坐、收背運動、仰臥抬腿等訓(xùn)練功能的體育器械。現(xiàn)有腹肌板的材質(zhì)一般為鋼材，因其舒適度交叉，需在其外部包裹塑料。而酚醛泡沫塑料具有密度低、重量輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，使用溫度范同大，尺寸穩(wěn)定性好的特點，而且相比于聚氯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫，酚醛泡沫具有優(yōu)異的難燃、自熄、低煙霧、耐火焰貫穿的優(yōu)點。因此，近年來，酚醛泡沫塑料在船舶、航空器材、體育器材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
在使用者健身過程中會出大量的汗，而酚醛泡沫塑料制作的腹肌板具有一定的吸水效果。因此長期使用時，必定會在腹肌板表面成成許多細(xì)菌，而現(xiàn)有的體育器材的酚醛泡沫塑料的抑菌效果不夠好。長期使用時，必定會對使用者的身體健康造成影響，對腹肌板上的酚醛泡沫塑料本身的使用壽命也會大大降低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料及其制備方法，要求該腹肌板用復(fù)合材料具有良好的抑菌作用，保證使用者的身體健康。
鑒于上述要解決的技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)解決方案：
一種腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體25-40份、改性聚氨酯預(yù)聚體15-20份、聚甲基硅氧烷8-12份、增強(qiáng)劑7-12份、復(fù)合纖維5-8份、炭粉4-8份、tio2含量為60%的納米tio2漿液3-15份、發(fā)泡劑4-8份、表面活性劑5-9份、固化劑5-10份、抗氧化劑2-4份、外加劑12-24份。
優(yōu)選的，所述納米tio2漿液制備方法為：將0.01-0.8g的分散劑加入到3.0-60.0g的水中，攪拌混合均勻后加入5.0-60.0g市售tio2攪拌混合均勻，用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度小于100納米，即得所需納米tio2漿液。
優(yōu)選的，所述表面活性劑包括非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，其重量比為1：3。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述非離子表面活性劑為司盤系列乳化劑山梨醇酐單月桂酸酯或吐溫系列乳化劑聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯中的一種或多種的混合物；所述陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
優(yōu)選的，所述固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
優(yōu)選的，所述改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量1-3%的硅微粉、硅溶膠重量1-3%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.5-1%的乙酸鈉，然后在75-80℃條件下攪拌1-2h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量2-5%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為2-4：1-3：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
本發(fā)明還提供了一種制備上述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體和所述納米tio2漿液，在450-550r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min；然后依次加入增強(qiáng)劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在500-600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25-30min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在500-600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15-25min；然后加入固化劑，在600-700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5-10min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料。
優(yōu)選的，所述紙蜂窩采用厚度為0.1-0.5mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為1.6-4.7mm，公稱容重為32-48kg/m3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料中特別添加了tio2含量為60%的納米tio2漿液，其與酚醛樹脂基體以及改性聚氨酯預(yù)聚體，在表面活性劑的催化作用下，均勻地分散在復(fù)合材料表面，對腹肌板表面形成一個全面的納米抑菌保護(hù)膜；納米級別的tio2具有非常大的比表面積能夠和周圍的空氣或細(xì)菌充分接觸，對各種細(xì)菌都具有良好的抑制作用，保證了使用者的身體健康。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。這些實施例僅用于說明本發(fā)明的最優(yōu)方案而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實施例1
本實施例提供了一種腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體25份、改性聚氨酯預(yù)聚體15份、聚甲基硅氧烷8份、增強(qiáng)劑7份、復(fù)合纖維5份、炭粉4份、tio2含量為60%的納米tio2漿液3份、發(fā)泡劑4份、表面活性劑5份、固化劑5份、抗氧化劑2份、外加劑12份。
所述增強(qiáng)劑包括氧化鋁微粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和改性海泡石絨，其重量比為3：7：2：1；所述復(fù)合纖維包括碳納米纖維、聚丙烯腈纖維和二苯甲酸二甘醇酯，其重量比為1：3：9；所述發(fā)泡劑為松本系列微球發(fā)泡劑。
上述納米tio2漿液制備方法為：將0.01g的分散劑加入到3.0g的水中，攪拌混合均勻后加入5.0g市售tio2攪拌混合均勻，用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度小于100納米，即得所需納米tio2漿液。
所述表面活性劑包括非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，其重量比為1：3；其中非離子表面活性劑為司盤系列乳化劑山梨醇酐單月桂酸酯；所述陰離子表面活性劑為十二烷基磺酸鈉。
所述固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
所述改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量1%的硅微粉、硅溶膠重量1%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量0.5%的乙酸鈉，然后在75℃條件下攪拌1h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量2%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為2：1：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
所述增強(qiáng)劑按照如下方法制備：
（1）將海泡石絨與占其重量2%的表面改性劑ⅱ混合后，靜置1h后過濾晾干制得改性海泡石絨；其中，表面改性劑ⅱ由kh550、乙醇、丙酮和氫氧化鋇，依次按照重量比2：80：2：1的比例混合而成；
（2）按照重量比3：7：2：1的比例，依次取氧化鋁微粉、炭粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和步驟（1）制得的改性海泡石絨混合均勻，制得增強(qiáng)劑。
所述外加劑的制備方法為：按照1：8的重量比，取正硅酸乙酯與去離子水混合，再向其中依次加入1份海泡石絨、占正硅酸乙酯重量12%的冰醋酸和占正硅酸乙酯重量4%的導(dǎo)電炭黑混合均勻進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過程中，每隔20min向反應(yīng)體系內(nèi)施加頻率240khz的超聲波2min，待反應(yīng)結(jié)束后對反應(yīng)體系進(jìn)行超濾得到固體粉末，最后將固體粉末在有氧條件下充分灼燒除去碳粉，即得到外加劑。
本實施例還提供了一種制備上述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體和所述納米tio2漿液，在450r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20min；然后依次加入增強(qiáng)劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15min；然后加入固化劑，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料。
其中，所述紙蜂窩采用厚度為0.1mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為1.6mm，公稱容重為32kg/m3。
實施例2
本實施例提供了一種腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料，包括如下重量份原料：酚醛樹脂基體40份、改性聚氨酯預(yù)聚體20份、聚甲基硅氧烷12份、增強(qiáng)劑12份、復(fù)合纖維8份、炭粉8份、tio2含量為60%的納米tio2漿液15份、發(fā)泡劑8份、表面活性劑9份、固化劑10份、抗氧化劑4份、外加劑24份。
所述增強(qiáng)劑包括氧化鋁微粉、白云母粉、羧甲基纖維素鈉和改性海泡石絨，其重量比為5：9：3：1.4；所述復(fù)合纖維包括碳納米纖維、聚丙烯腈纖維和二苯甲酸二甘醇酯，其重量比為2：4：12；所述發(fā)泡劑為松本系列微球發(fā)泡劑。
上述納米tio2漿液制備方法為：將0.8g的分散劑加入到60.0g的水中，攪拌混合均勻后加入60.0g市售tio2攪拌混合均勻，用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度小于100納米，即得所需納米tio2漿液。
所述表面活性劑包括非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑，其重量比為1：3；其中非離子表面活性劑為吐溫系列乳化劑聚氧乙烯山梨醇酐單月桂酸酯；所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。
所述固化劑包括甲苯-4-磺酸和水，其重量比為2:3。
所述改性聚氨酯預(yù)聚體的制備方法包括如下步驟：
（1）在硅溶膠中依次加入占硅溶膠重量3%的硅微粉、硅溶膠重量3%的六鈦酸鉀晶須和硅溶膠重量1%的乙酸鈉，然后在80℃條件下攪拌2h，制得改性硅溶膠，備用；
（2）將納米二氧化鈦中加入占納米二氧化鈦重量5%的表面改性劑ⅰ，攪拌制得改性納米二氧化鈦，備用；其中，表面改性劑ⅰ由氫氧化鋇、碳酸鈉和kh570，依次按照重量比為4：3：30的比例混合而成；
（3）取mdi型聚氨酯預(yù)聚體，加入改性填料混合攪拌而得改性聚氨酯預(yù)聚體；其中，改性填料與mdi型聚氨酯預(yù)聚體的重量比為7：5；改性填料由鄰苯二甲酸二正辛酯、丙酮、步驟（1）制得的改性硅溶膠和步驟（2）制得的改性納米二氧化鈦，依次按照重量比為2：3：1：2的比例混合而成。
本實施例中所述增強(qiáng)劑的制備方法和實施例1中的制備方法相同。
本實施例中所述外加劑的制備方法和實施例1中的制備方法相同。
本實施例還提供了一種制備上述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：
（1）根據(jù)需要選取目標(biāo)尺寸的未固化的紙蜂窩，將其浸泡于酚醛樹脂基體中3h，然后取出紙蜂窩，拉開平鋪在平板發(fā)泡模上，固定好后放入140℃的烘箱中加熱1.5h，最后將紙蜂窩取出，冷卻至室溫，待用；
（2）按照權(quán)利要求1所述重量份數(shù)，首先將酚醛樹脂基體在水浴鍋中預(yù)熱至45℃，然后加入改性聚氨酯預(yù)聚體和所述納米tio2漿液，在550r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min；然后依次加入增強(qiáng)劑、復(fù)合纖維和聚甲基硅氧烷，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min；再依次加入表面活性劑、發(fā)泡劑、抗氧化劑和外加劑，在600r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min；然后加入固化劑，在700r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min后制得混合溶液，將混合溶液倒入涂有脫模劑并預(yù)熱至45℃的模具中，壓入步驟一制備的紙蜂窩，合上模具，并將模具移至75℃的烘箱中固化2h，最后冷卻至室溫脫模，得到所述腹肌板用納米抑菌復(fù)合材料。
其中，所述紙蜂窩采用厚度為0.5mm的nomex紙蜂窩，孔格邊長為4.7mm，公稱容重為48kg/m3。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。