CN116589894B - 一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料；以占涂层组分总重的重量百分比含量计，所述涂层包括二(2‑羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛1‑10％、水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物10‑60％，水性纳米硅溶胶1‑30％、水性颜料1‑30％、助剂0‑10％、去离子水补齐至100％；所述二(2‑羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、水性纳米硅溶胶的含量均以固体分计。应用时，喷涂，浸涂或刷涂于羽毛球拍上。本发明方法制得的材料可通过150℃热固化成膜，具有优异的附着力，耐磨耐磕碰能力。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料；尤其涂层固化后具有极其优异的附着力，耐化学品性能，耐磨性和耐磕碰性能。
背景技术
随着科技的发展，体育运动的材料领域也取得了重大进步。目前，羽毛球拍的主流材质为碳纤维复合材料，其主要由碳纤维和粘结树脂组成。其相比于传统金属球拍，具有质量轻，拉伸强度高，耐疲劳强度大和回弹速度快等优点。
碳纤维羽毛球拍表面需要涂层去提供外观，耐候性和耐磨耐磕碰性能。目前市面上常用的羽毛球拍油漆，多采用醇酸涂料或者丙烯酸涂料，如专利CN201610766252.4。这类涂料虽有着较好的耐UV能力，但是耐磕碰和耐磨性能较差。
发明内容
针对现有涂层产品不能满足碳纤维羽毛球拍上耐磕碰的要求，本发明的目的在于提供一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料；尤其涂层固化后具有极其优异的附着力，耐化学，耐磨性和耐磕碰性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料；以占涂层材料总重的重量百分比含量计，包括：
所述二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、水性纳米硅溶胶的含量均以固体分计。
作为本发明一个实施方案，所述二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛为固体或其在水中的水溶液。其在体系里，既作为成膜树脂，提高对碳纤维的附着力，又为水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物固化的催化剂。其可以使得水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的成膜温度(固化温度)由330℃降至150℃。其固体分占组分总质量的占比为1-10％，更优选是2-6％。此外，二乙醇胺钛、氨基乙基氨基乙醇钛也可用于本发明体系中作为成膜树脂，但由于其自身具有颜色会导致涂料无法调色，因而不采用。而钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、四乙酰丙酮钛、乙酰乙酸乙酯钛、二异丙氧基双乙酰丙酮钛、异硬脂酸钛等均不适用于本发明的体系。
作为本发明一个实施方案，所述水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物为该涂层的主成膜物质，其固化后具有优异的耐UV，耐化学品，耐磕碰和耐磨性能。其在总质量占比为10-60％，更优选是20-60％。如单独使用PFA，固化温度过高，会导致碳纤维球拍损坏失效，而且附着力也不好。本发明中PFA配合乳酸钛铵盐螯合物和硅溶胶使用，使用PFA主要提供一个耐磨的主骨架；此外，对于耐磕碰性能而言附着力也是一个主要影响因素，因此进一步通过乳酸钛铵盐螯合物和硅溶胶提高附着力和一定的成膜性。
作为本发明一个实施方案，所述水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的质量固含为60％。
作为本发明一个实施方案，所述水性纳米硅溶胶(以固体分计)。其为纳米二氧化硅的水性溶胶，其为改涂层体系的次要成膜物质，它可以增加涂层和碳纤维基材的结合力，提高涂层的抗划伤性能。如单独使用水性纳米硅溶胶，根本不耐磕碰。其固体分在总质量占比为1-30％，更优选是2-8％。
作为本发明一个实施方案，以占涂层材料总重的重量百分比含量计，包括：
所述二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、水性纳米硅溶胶的含量均以固体分计。即按照固体含量计算的意思。
作为本发明一个实施方案，所述水性颜料可以是水性白浆，水性黑浆，水性蓝浆，水性红浆，水性铝浆或者其它水性色浆的一种或几种组合。其在总质量占比为1-30％，更优选是5-25％。
作为本发明一个实施方案，所述助剂可以包含分散剂、消泡剂、润湿流平剂、增稠剂的一种或者几种的组合。其在总质量占比为0-10％，可以是0-2％、2-6％、5-8％、7-10％等等。
进一步的，所述分散剂可选自无机盐分散剂、有机类和高分子聚合物类分散剂；所述消泡剂可选自矿物型消泡剂和有机硅类消泡剂；所述润湿剂可选自有机硅类润湿剂；所述增稠剂可选自膨润土、二氧化硅、纤维素、黄原胶、瓜尔胶、水性蜡浆、缔合型聚氨酯和聚脲类增稠剂中的一种或几种组合。
本发明还提供一种所述的涂料组合物在制备涂层中的应用，将涂料搅拌均匀后，喷涂、浸涂或刷涂于羽毛球拍上，固化形成涂层。在一些实施例中，
作为本发明的一个实施方案，喷涂、浸涂或刷涂后，通过加热150-180℃干燥30-20分钟完全固化成膜。本发明的涂料在150℃下可完全固化成膜。
作为本发明的一个实施方案，膜厚小于10μm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明开发了一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其在碳纤维羽毛球拍上具有极其优异的附着力；
2)此水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，具有更好的耐磨性能；
3)此水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，具有更好的耐磕碰性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明涉及一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料及其应用。
以下实施例示出本发明可以采取的方式；
试验板材的制备：除非另外指明，试验选用碳纤维羽毛球拍。使用除油剂除油清洗，干燥备用。通过喷涂方式涂覆与碳纤维羽毛球拍之上，涂层厚度为5-10μm。在150℃下干燥完全固化成膜，固化后，测试相关性能。附着力测试按照GB/T 9286-1998标准执行。
实施例1
本实施例涉及一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其组成及质量用量如下表1：
表1
备注：1购自道夫凯特，二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛(50％质量固含)，
2购自科慕化学，水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(60％质量固含)，
3购自赢创工业公司，水性硅溶胶(35％质量固含)，
4购自毕克化学，水性有机硅润湿剂，
5购自空气化工，水性消泡剂，
6购自科莱恩化学，水性黄色色浆。
制备工艺如下：按照指定的量将TYZOR LA，Teflon PFAD 335D，Dynasylan SIVO110，BYK 347，Surfynol 104，Colanyl yellow H3G 130-CN和去离子水全部加入到搅拌缸。然后400转/min的速度混合搅拌20分钟即可用于下一步的测试。
将上述涂料搅拌均匀后，刷涂于羽毛球拍上，刷涂厚度为8μm，通过加热160℃干燥25分钟完全固化成膜，形成涂层；然后进行性能测试。性能测试结果如下表2：
表2
1模拟捡球导致的捡球瑕，用球拍蹭聚氨酯地胶捡羽毛球200次，看是否有捡球瑕，以此来评估耐磨性能。没有任何捡球瑕为OK，有一处捡球瑕评级为较差，有不少于2处的捡球瑕评级为差。
2用两个球拍互相磕碰(挥拍大概为400N的力)，磕碰后，球拍无任何损伤为OK,有轻微凹痕或者损伤评级为较差，有涂层脱落评级为差。
实施例2～5
本实施例2～5涉及一种水性羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其组成及质量用量如下表3；制备方法及性能测试方法同实施例1。
表3
实施例2-5的性能测试结果如下表4：
表4
对比例1
对比例按照CN201610766252.4的实施例1制作，制作工艺如下
醇酸树脂120份、卡波姆树脂45份、间苯二酸二烯丙酯树脂22份、2,5-二氟苯乙烯-苯乙烯-丙烯酸丁酯聚合物18份、改性草木灰13份、氧化钙6份、3-二乙胺基丙胺7份、二乙二醇二甲基丙烯酸酯9份、2-庚酮12份、甲基丙烯酸缩水甘油酯4份、苯乙烯12份。
将醇酸树脂、卡波姆树脂、间苯二酸二烯丙酯树脂、2,5-二氟苯乙烯-苯乙烯-丙烯酸丁酯聚合物在700转/分钟下高速混合15min；再加入除苯乙烯的余料在1000转/分钟下高速混合30min；再加入苯乙烯，在500转/分钟下混合5min。
其与实施例1中编号2的方案(即实施例1-2)对比如下表3：
表6
| 编号 | 对比例1 | 实施例1-2 |
| 烘烤温度 | 150℃ | 150℃ |
| 百格附着力 | 0级 | 0级 |
| 耐磨性能 | 较差 | OK |
| 耐磕碰性能 | 差3 | OK |
| 外观 | 外观较好 | 外观较好 |
3涂有对比例1的球拍和涂有实施例2的球拍，互相磕碰，涂有对比例的球拍有很大一块脱落，而涂有实施例2的球拍完好无损。
需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。
Claims (10)
1.一种水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，以占涂层材料总重的重量百分比含量计，包括：
去离子水补齐至100％；
所述二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、水性纳米硅溶胶的含量均以固体分计。
2.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛选用固体或者其水溶液。
3.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛与水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的固体分用量比为1:10。
4.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，所述水性纳米硅溶胶为二氧化硅的水性溶胶，其溶胶粒子粒径<1μm。
5.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，以占涂层材料总重的重量百分比含量计，包括：
去离子水补齐至100％；
所述二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、水性纳米硅溶胶的含量均以固体分计。
6.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，所述水性四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物的质量固含为20-60％。
7.根据权利要求1所述的水性碳纤维羽毛球拍用耐磕碰纳米涂层材料，其特征在于，所述助剂包含分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、催干剂、流平剂、UV助剂中的一种或者几种的组合。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的纳米涂层材料在制备涂层中的应用，其特征在于，应用时，其被喷涂、浸涂或刷涂于碳纤维羽毛球拍上，形成涂层。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，喷涂、浸涂或刷涂后，通过加热150-180℃干燥30-20分钟完全固化成膜。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，干膜膜厚小于10μm。
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