一種無機複合板材及其製備方法和應用的製作方法

2023-07-28 16:58:21

專利名稱：：一種無機複合板材及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種無機複合板材及其製備方法和用於製作桌球拍底板。
背景技術：
：一般的桌球拍底板是由幾層木材單板膠合而成的，單板的種類和厚度不同可以膠合成不同性能的桌球拍底板，這決定了其彈性、球速、旋轉、控制、單位重量、厚度等性能指標的不同。自從2000年10月以後桌球就迎來了大球時代，大球在速度、彈性、旋轉、體積、重量等方面有明顯的變化，導致桌球的運行速度和旋轉轉速銳減，同時由於桌球與球拍接觸的表面積變大，致使彈性下降。針對這些問題，各生產廠家對於桌球拍底板也做了相應的調整，現在普遍的方法就是將碳纖維、芳基纖維、玻璃纖維等合成的複合材料應用於底板中，以恢復一些速度和旋轉的損失。例如，在桌球拍多層板中加入超輕碳氈片，還可以在超輕碳氈片中混入玻璃纖維或者芳綸纖維；或者在桌球拍多層板中加入碳素層(碳布或碳纖維、碳粉膠層)和異類纖維層(芳基纖維或玻璃纖維、芳碳混織纖維、碳素纖維材質層)等等。這樣的確使得底板擊球的強度有所增大、彈性有所增強。但是合成纖維和木材片之間的膠合力使得纖維的功效不能完全的發揮出來，所以底板的性能受到很大的限制，並且它們的用量受到國際桌球聯合會和桌球拍國際標準的限制就是天然的木材要佔底板的85%，合成的纖維等總的厚度不能超出總厚度的15X和0.35mm。而且以上這些改進也不利於環保，還增加了成本。也有人提出在桌球拍底板的結構上進行改造，例如，有人提出利用蜂窩複合材料結構的板坯來做桌球拍底板、有人提出了一種橋墩式桌球拍底板等等，這些方法使得球拍較為輕盈，氣流的疏通也很好，但是手感底氣不足，並且對於防守和進攻的調節不是很容易
發明內容本發明的主要目的在於克服現有技術的不足，提供一種無機複合板材的製備方法，用該製備方法製得的無機複合板材，用於製作的桌球拍底板，重量適中、擊球性好。為實現上述目的，本發明提供的一種無機複合板材的製備方法，包括如下步驟第一步將板材放入10013(TC的鹼性蒸煮液中，蒸煮1.53小時；第二步將蒸煮好的所述板材放入清水中，在室溫下完全浸泡24~48小時；第三步將所述板材幹燥至含水率為1015%，得到脫木素板材；第四步配製質量百分比濃度為10~20%、體積為所述板材體積1.5~2倍的矽溶膠溶液，在所述矽溶膠溶液中加入固體滲透劑，調節固體滲透劑在所述矽溶膠溶液中的質量百分比濃度為0.4%~0.6%;第五步將所述板材放入所述矽溶膠溶液中浸泡20~26小時後，取出放置2026小時，將上述過程反覆進行35次；第六步將所述板材幹燥至含水率為10~15%，得無機複合板材。為了更好地實現本發明，所述無機複合板材的製備方法第一步中的鹼性蒸煮液由NaOH和Na2S03的水溶液組成，其中固體NaOH的質量為板材絕幹質量的8~10。/。，固體Na2S03的質量為板材絕幹質量的2~3%，所述鹼性蒸煮液的體積為所述板材體積的1.5~2倍。所述無機複合板材的製備方法第三步中的乾燥是指在6010CTC真空烘乾。所述無機複合板材的製備方法中第四步所述的固體滲透劑為十二烷基苯磺酸鈉。所述無機複合板材的製備方法第六步中的乾燥是指在6011(TC真空烘乾。採用所述無機複合板材的製備方法製備的無機複合板材，木材的空隙和表面都填充了無機粉體，粉體顆粒分布得很均勻，力學性能明顯提高。所述無機複合板材用於製作桌球拍底板。所述桌球拍底板的芯層採用所述無機複合板材製作，所述兵乓球拍底板的力層採用脫木素的板材製作。當桌球擊到用所述無機複合板材製作的底板時，先將力量從面層傳遞到力層，由於力層結構很疏鬆，吸收部分能量，再傳遞給芯層，芯層很硬，將球彈出，有利於球的控制。所述桌球拍底板的力層採用所述無機複合板材製作，所述桌球拍底板的芯層採用脫木素的板材製作。當桌球擊到用所述無機複合板材製作的底板時，先將力量從面層傳遞到力層，力層很硬，會直接將球的大部分力量轉發出去，部分再傳遞給芯層，有利於提高球速。本發明提供的無機複合板材，其製作原理是天然板材首先經過脫木素處理，這樣的情況下，密度減小很多，然後將脫木素後的板材放入一定濃度的矽溶膠溶液中浸泡，矽溶膠溶液中的顆粒進入板材中的空隙和胞腔中，還有一部分附著於單片的表面，起到了補強和填充的作用。脫木素後的板材在矽溶膠溶液中浸泡的時間越長，進入板材空隙中的Si02顆粒就越多，彈性和其他力學性能明顯提高。當板材浸泡時間較短時，進入板材的粉體顆粒較少，相對的力學性能較小，所以可以根據浸泡時間的長短來控制板材的彈性等力學性能。與現有的用於製作桌球拍底板的材料相比，所述無機複合板材具有如下優點1、板材經過蒸煮後質量減輕了9%左右，經過矽溶膠溶液的浸漬後，顆粒進入板材中，板材的密度得到了增加，使得最後的無機複合板材在密度上還是基本保持原來的狀態。因此，該無機複合板材在不增加重量的基礎上，力學性能得到了很好的提高，比起加入合成纖維的底板更適合40mm大球的需要。2、由於無機複合板材的空隙和表面都填充了無機粉體，微觀結構發生了很大的變化，同時由於加入了固體滲透劑，使得粉體顆粒分布得很均勻，因此，用該種板材製作的桌球拍底板尺寸更加穩定，不易變形。圖1是用本發明的無機複合板材製作的桌球拍的俯視圖；圖2是圖1所示桌球拍的底板的剖面圖3是本發明的無機複合板材的微觀結構圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步地詳細描述，但本發明的實施方式並不限於此。下述實施例中，矽溶膠溶液採用廣州市人民化工廠出品的工業級矽溶膠溶液，矽溶膠溶液的質量百分比濃度為30%。實施例1採用椴木為原料來製作複合板材第一步取49.69克的固體NaOH和14.91克的固體Na2S03混合，加水配製成1632mL鹼性蒸煮液；取絕幹質量共為496.87克，體積為320mmx170mmx5mm的椴木單片4片，放入120°C的蒸煮液中蒸煮3小時；第二步將蒸煮後的椴木單片放在清水中，在室溫下完全浸泡48小時；第三步將浸泡後的椴木單片在9(TC真空烘乾至含水量為12%;第四步將上述矽溶膠溶液稀釋成質量百分比濃度為12%的矽溶膠溶液，取出1632mL，加入6.55克固體滲透劑十二垸基苯磺酸鈉，使固體滲透劑十二烷基苯磺酸鈉在所述矽溶膠溶液中的質量百分比濃度為0.4%;第五步將烘乾後的椴木單片浸入所述矽溶膠溶液中24小時，取出放置24小時，將上述過程反覆進行5次；第六步將浸泡後的椴木單片在8CTC真空烘乾至含水率為12%，得到的複合板材微觀結構如圖3。實施例2採用椴木為原料來製作複合板材第一步取39.74克的固體NaOH和9.94克的固體Na2S03混合，加水配製成2176mL鹼性蒸煮液；取絕幹質量共為496.87克，體積為320mmxl70mmx5mm的椴木單片4片，放入13CTC的蒸煮液中蒸煮1.5小時；第二步將蒸煮後的椴木單片放在清水中，在室溫下完全浸泡36小時；第三步將浸泡後的椴木單片在80。C真空烘乾至含水量為15%;第四步將上述矽溶膠溶液稀釋成質量百分比濃度為10%的矽溶膠溶液，取出2176mL，加入13.13克固體滲透劑十二垸基苯磺酸鈉，使固體滲透劑十二垸基苯磺酸鈉在所述矽溶膠溶液中的質量百分比濃度為0.6%;第五步將烘乾後的椴木單片浸入矽溶膠溶液中20小時，取出放置20小時，將上述過程反覆進行3次；第六步將浸泡後的椴木單片在6CTC真空烘乾至含水率為10%，得到的複合板材微觀結構如圖3。實施例3採用椴木為原料來製作複合板材第一步取44.72克的固體NaOH和12.42克的固體Na2S03混合，加水配製成1959mL鹼性蒸煮液；取絕幹質量共為496.87克，體積為320mmx170mmx5mm的椴木單片4片，放入10CTC的蒸煮液中蒸煮2.5小時；第二步將蒸煮後的椴木單片放在清水中，在室溫下完全浸泡24小時；第三步將浸泡後的椴木單片在80'C真空烘乾至含水量為10%;第四步將上述矽溶膠溶液稀釋成質量百分比濃度為20%的矽溶膠溶液，取出1959mL，加入11.82克固體滲透劑十二烷基苯磺酸鈉，使固體滲透劑十二烷基苯磺酸鈉在所述矽溶膠溶液中的質量百分比濃度為0.5%;第五步將烘乾後的椴木單片浸入矽溶膠溶液中26小時，取出放置26小時，將上述過程反覆進行4次；第六步將浸泡後的椴木單片在11CTC真空烘乾至含水率為15%，得到的複合板材微觀結構如圖3。實施例4將實施例1製得的無機複合板材與椴木原木及脫木素後的椴木在順紋抗壓強度、抗彎彈性模量、抗彎強度、硬度、密度等方面進行對比，如下表所示。可見，複合板材與原木相比，密度基本保持不變，但各項性能均優於原木。tableseeoriginaldocumentpage8實施例5用實施例1製得的無機複合板材製作桌球拍如圖1所示，圖2為桌球拍底板的剖面圖，球拍底板的芯層1採用所述的複合板材製作，力層2採用脫木素板材製作，3為球拍底板的面層。運動員手感評價重量適中，吃球好，控球穩。實施例6用實施例1製得的無機複合板材製作桌球拍如圖1所示，圖2為桌球拍底板的剖面圖，球拍底板的力層2採用所述的複合板材製作，芯層1採用脫木素板材製作，3為球拍底板的面層。運動員手感評價重量適中，回彈力好，回球速度快。權利要求1、一種無機複合板材的製備方法，其特徵是，包括如下步驟第一步將板材放入100～130℃的鹼性蒸煮液中，蒸煮1.5～3小時；第二步將蒸煮好的所述板材放入清水中，在室溫下完全浸泡24～48小時；第三步將所述板材幹燥至含水率為10～15％，得到脫木素板材；第四步配製質量百分比濃度為10～20％、體積為所述板材體積1.5～2倍的矽溶膠溶液，在所述矽溶膠溶液中加入固體滲透劑，調節固體滲透劑在所述矽溶膠溶液中的質量百分比濃度為0.4％～0.6％；第五步將所述板材放入所述矽溶膠溶液中完全浸泡20～26小時後，取出放置20～26小時，將上述過程反覆進行3～5次；第六步將所述板材幹燥至含水率為10～15％，得無機複合板材。2、根據權利要求1所述無機複合板材的製備方法，其特徵是，所述第一步中的鹼性蒸煮液由NaOH和Na2S03的水溶液組成，其中固體NaOH的質量為板材絕幹質量的810%，固體Na2S03的質量為板材絕幹質量的2~3%，所述鹼性蒸煮液的體積為所述板材體積的1.5~2倍。3、根據+又利要求1所述無機複合板材的製備方法，其特徵是，所述第三步中的乾燥是指在6010(TC真空烘乾。4、根據權利要求1所述無機複合板材的製備方法，其特徵是，所迷第四步中的固體滲透劑為十二烷基苯磺酸鈉。5、根據權利要求1所述無機複合板材的製備方法，其特徵是，所速第六步中的乾燥是指在60~11(TC真空烘乾。6、一種採用權利要求1所述無機複合板材的製備方法製備的無機複合板材。7、根據權利要求6所述無機複合板材用於製作桌球拍底板。8、根據權利要求7所述無機複合板材的應用，其特徵是，所述桌球拍底板的芯層(1)採用所述無機複合板材製作，所述桌球拍底板的力層(2)採用脫木素的板材製作。9、根據權利要求7所述無機複合板材的應用，其特徵是，所述桌球拍底板的力層(2)採用所述無機複合板材製作，所述桌球拍底板的芯層(1)採用脫木素的板材製作。全文摘要本發明提供了一種無機複合板材的製備方法，將板材放入100～130℃的鹼性蒸煮液中，蒸煮1.5～3小時後取出，在室溫下放入清水浸泡24～48小時；真空烘乾至含水率為10～15％，得到脫木素板材；再放入質量百分比濃度為10～20％的矽溶膠溶液中浸泡20～26小時後，取出放置20～26小時，將上述過程反覆進行3～5次；最後在60～110℃真空烘乾至含水率為10～15％。根據上述製備方法製得的無機複合板材，可用於製作桌球拍的底板，所述的桌球拍具有使用性能可調，控球穩，回彈力好等優點。文檔編號B27K3/16GK101279458SQ20081002810公開日2008年10月8日申請日期2008年5月15日優先權日2008年5月15日發明者盧原秋,偉宗,李竟先,謝平波,馬德煊申請人:華南理工大學