一種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及棒球桿技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著棒球運(yùn)動發(fā)展，棒球運(yùn)動越來越成為人們喜愛的運(yùn)動之一，目前的棒球桿采 用木料、竹及鋁料等制作，生產(chǎn)時間長，成本高，其中鋁制作的棒球桿避震效果差，木料棒球 桿雖然具有一定的避震效果，但擊球部位可能出現(xiàn)凹痕，強(qiáng)度較差，近年越來越受歡迎的碳 纖維棒球桿雖然重量輕盈，且不易開裂，但是韌性較差，如何制備一種強(qiáng)度高，韌性好，使用 壽命長的棒球桿成為目前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿及其制備方法，制品強(qiáng)度高，韌性好，使用壽命 長，且制備工藝簡單，易于操作。
[0004] 本發(fā)明提出的一種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿，其原料按重量份包括：改性竹纖 維15-30份，玻璃纖維20-40份，聚丙烯20-50份，異丁基三乙氧基硅烷1-4份，馬來酸酐接 枝聚丙烯20-40份，環(huán)氧樹脂1-10份，抗氧劑1-6份，填充劑10-20份。
[0005] 優(yōu)選地，玻璃纖維的原料按重量份包括：二氧化硅40-80份，氧化鋁10-20份，二氧 化鈦1-4份，氧化鋅1-2份，氧化鐵0. 5-0. 9份，氧化媽1-5份，氧化鎂20-28份，氧化硼1-2 份，二氧化二紀(jì)1-2份。
[0006] 優(yōu)選地，改性竹纖維采用如下工藝制備：按重量份將20-50份竹粉送入140-180 份濃度為〇. 5-lmol/L的氫氧化鈉溶液中室溫陳化1-2天，過濾，去離子水洗滌2-5次，加 入1-3份甲基丙烯酸十二烷基酯、0. 01-0. 05份BP0、2-10份鈦酸丁酯、40-50份無水乙醇、 40-50份DMF中，超聲，超聲功率為400-500W，超聲時間為20-40h，過濾，依次用無水乙醇、去 離子水洗滌，干燥，得到改性竹纖維。
[0007] 優(yōu)選地，填充劑由絹云母、高嶺土、納米二氧化硅、鈦白粉、滑石粉的一種或兩種以 上組成。
[0008] 優(yōu)選地，填充劑為絹云母，絹云母的彈性模量為1700-1852MPa，耐熱度為 540-555°C，徑厚比不小于85,摩爾硬度為2-3。
[0009] 優(yōu)選地，抗氧劑由主抗氧劑與輔助抗氧劑組成，主抗氧劑與輔助抗氧劑的的重量 比為 1:0. 01-0. 5 ;
[0010] 主抗氧劑由2,6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3,5_三級丁基-4-羥基苯基）硫醚、 抗氧劑1010、二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉的一種或兩種以上組成；
[0011] 輔助抗氧劑由雙十二碳醇酯、雙十四碳醇酯、雙十八碳醇酯、三辛酯、三癸酯、三 (十二碳醇）酯和三（十六碳醇）酯的一種或兩種以上組成。
[0012] 優(yōu)選地，玻璃纖維、聚丙烯的重量比為30-34:40-46。
[0013] 優(yōu)選地，馬來酸酐接枝聚丙烯、玻璃纖維、異丁基三乙氧基硅烷的重量比為30-36 : 30-34 ：2-2, 6〇
[0014] 優(yōu)選地，氧化|丐、氧化鎂、氧化硼及三氧化二紀(jì)的重量比為2-3. 5 :22-24 : 1. 2-1. 6 :1· 2-1. 5〇
[0015] 本發(fā)明還公開了一種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿的制備方法，包括如下步驟：
[0016] S1、將改性竹纖維、聚丙烯、異丁基三乙氧基硅烷、馬來酸酐接枝聚丙烯、環(huán)氧樹 月旨、抗氧劑、填充劑送入高速攪拌機(jī)中混合均勾，攪拌速度為100-160r/min ;
[0017] S2、將混合均勻后的物料送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，同時在雙螺桿擠出機(jī) 的加料口加入玻璃纖維；其中螺桿轉(zhuǎn)速為500-560r/min，喂料速度為60-70HZ，雙螺桿擠 出機(jī)溫度為：機(jī)筒I區(qū)160-168°C，機(jī)筒II區(qū)172-178°C，機(jī)筒III區(qū)180-186°C，模頭I區(qū) 190-194°C，模頭 II 區(qū) 180-188°C，模頭III區(qū) 195-2KTC ;
[0018] S2、將S2得到的物料送入注塑機(jī)中注塑成型，制樣，得到高性能玻璃纖維復(fù)合棒 球桿。
[0019] 本發(fā)明中，改性竹纖維、玻璃纖維、環(huán)氧樹脂、聚丙烯在異丁基三乙氧基硅烷與馬 來酸酐接枝聚丙烯的作用下接枝交聯(lián)，不僅可以保持改性竹纖維、玻璃纖維、聚丙烯及環(huán)氧 樹脂的特性，且可克服環(huán)氧樹脂與聚丙烯強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，制品韌性好、增強(qiáng)作用明顯；改性 竹纖維制備過程中，超聲作用下，木質(zhì)素分子中的羰基與羥基作用生成醚鍵，并在BPO作用 下，與甲基丙烯酸十二烷基酯、鈦酸丁酯作用，鈦酸丁酯接枝在竹粉上，甲基丙烯酸十二烷 基酯單體通過醚鍵相互連接，改性竹纖維可與玻璃纖維中的金屬氧化物作用，玻璃纖維包 覆在改性竹纖維外，有利于玻璃纖維與聚丙烯的黏接，得到界面模糊，韌性極好的制品，制 品增強(qiáng)效果好，材料成本低；由于加入的改性竹纖維有一定吸濕性導(dǎo)致易制品易氧化腐蝕， 通過加入抗氧劑，并進(jìn)一步與加入的填充劑中的絹云母、高嶺土、滑石粉協(xié)同作用，絹云母、 高嶺土、滑石粉為片層狀結(jié)構(gòu)，可有效抵制水分的滲透，而抗氧劑可進(jìn)入片層結(jié)構(gòu)內(nèi)部協(xié)同 作用，耐濕抗氧化作用極好，制品使用壽命長。
[0020] 在玻璃纖維中，二氧化硅與氧化鋁協(xié)同作用并合理控制兩者的含量，玻璃纖維的 機(jī)械強(qiáng)度高，且玻璃析晶傾向低，氧化鈣、氧化鎂、氧化硼及三氧化二釔作用改善了析晶強(qiáng) 度，制品熱膨脹系數(shù)低，玻璃纖維中各組分協(xié)同作用，并控制各組分的含量，從而制得的玻 璃纖維具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度，熱膨脹系數(shù)低，耐熱性好；玻璃纖維與聚丙烯混雜，在馬來酸 酐接枝聚丙烯的作用下，可顯著增強(qiáng)聚丙烯的結(jié)晶速率和結(jié)晶度，得到晶粒尺寸細(xì)小且均 勻的聚丙烯晶粒，另外不對玻璃纖維產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，制品韌性與強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。玻璃纖維 與填充劑作用，在異丁基三乙氧基硅烷的作用下，結(jié)合性能較好，可在顯著降低成本的前提 下，制品力學(xué)性能進(jìn)一步增強(qiáng)，其中絹云母、高嶺土、滑石粉、納米二氧化硅或鈦白粉特有的 結(jié)構(gòu)可有效防止制品變形，制品可塑性極好，可有效降低制備過程難度，利于工藝操作，另 外異丁基三乙氧基硅烷的分子可滲透入絹云母、高嶺土及滑石粉的片層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成一 層斥水層，抑制水分向內(nèi)滲透，抗?jié)衲屠匣阅苓M(jìn)一步增強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] -種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿，其原料按重量份包括：改性竹纖維15份，玻璃 纖維40份，聚丙烯20份，異丁基三乙氧基硅烷4份，馬來酸酐接枝聚丙烯20份，環(huán)氧樹脂 10份，抗氧劑1份，填充劑20份。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] -種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿，其原料按重量份包括：改性竹纖維15-30份，玻 璃纖維20份，聚丙烯50份，異丁基三乙氧基硅烷1份，馬來酸酐接枝聚丙烯40份，環(huán)氧樹 月旨1份，抗氧劑6份，填充劑10份。
[0026] 實(shí)施例3
[0027] -種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿，其原料按重量份包括：改性竹纖維16份，玻璃 纖維30份，聚丙烯40份，異丁基三乙氧基硅烷3. 6份，馬來酸酐接枝聚丙烯22份，環(huán)氧樹 月旨9份，抗氧劑3份，填充劑16份。
[0028] 玻璃纖維的原料按重量份包括：二氧化硅40份，氧化鋁20份，二氧化鈦1份，氧 化鋅2份，氧化鐵0. 5份，氧化鈣5份，氧化鎂20份，氧化硼2份，三氧化二釔1份；其制備 方法采用一般玻璃纖維的制備工藝，即依次經(jīng)過混料、熔煉、澄清、均化、拉絲、冷卻、牽引成 絲、冷卻、浸潤劑涂覆、集束、纏繞成絲餅、捻線、織布、表面處理即得。
[0029] 改性竹纖維采用如下工藝制備：按重量份將50份竹粉送入140份濃度為lmol/L 的氫氧化鈉溶液中室溫陳化1天，過濾，去離子水洗滌5次，加入1份甲基丙烯酸十二烷基 酯、0. 05份ΒΡ0、2份鈦酸丁酯、50份無水乙醇、40份DMF中，超聲，超聲功率為500W，超聲時 間為20h，過濾，依次用無水乙醇、去離子水洗滌，干燥，得到改性竹纖維。
[0030] 填充劑由絹云母、高嶺土、納米二氧化娃組成；絹云母的彈性模量為1852MPa，耐 熱度為540°C，徑厚比不小于85,摩爾硬度為3。
[0031] 抗氧劑由主抗氧劑與輔助抗氧劑組成，主抗氧劑與輔助抗氧劑的的重量比為 1:0.5 ;主抗氧劑由2,6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙（3,5_三級丁基-4-羥基苯基）硫醚、抗 氧劑1010組成；輔助抗氧劑由雙十二碳醇酯、雙十四碳醇酯、雙十八碳醇酯、三癸酯組成。
[0032] 所述的高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿的制備方法，包括如下步驟：
[0033] S1、將改性竹纖維、聚丙烯、異丁基三乙氧基硅烷、馬來酸酐接枝聚丙烯、環(huán)氧樹 月旨、抗氧劑、填充劑送入高速攪拌機(jī)中混合均勾，攪拌速度為l〇〇r/min ;
[0034] S2、將混合均勻后的物料送入雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，同時在雙螺桿擠出機(jī)的 加料口加入玻璃纖維；其中螺桿轉(zhuǎn)速為560r/min，喂料速度為60Hz，雙螺桿擠出機(jī)溫度為： 機(jī)筒I區(qū)168°C，機(jī)筒II區(qū)172°C，機(jī)筒III區(qū)186°C，模頭I區(qū)190°C，模頭II區(qū)188°C，模頭III 區(qū) 195°C ;
[0035] S2、將S2得到的物料送入注塑機(jī)中注塑成型，制樣，得到高性能玻璃纖維復(fù)合棒 球桿。
[0036] 實(shí)施例4
[0037] -種高性能玻璃纖維復(fù)合棒球桿，其原料按重量份包括：改性竹纖維28份，玻璃 纖維30份，聚丙烯46份，異丁基三乙氧基硅烷2份，馬來酸酐接枝聚丙烯30份，環(huán)氧樹脂 2份，抗氧劑5份，填充劑13份。
[0038] 玻璃纖維的原料按重量份包括：二氧化硅80份，氧化鋁10份，二氧化鈦4份，氧 化鋅1份，氧化鐵〇. 9份，氧化鈣1份，氧化鎂28份，氧化硼1份，三氧化二釔2份；其制備 方法采用一般玻璃纖維的制備工藝，即依次經(jīng)過混料、熔煉、澄清、均化、拉絲、冷卻、牽引成