本发明属于健身器材加工制造技术领域，具体涉及一种健身器材用塑料壳体的制备方法。
背景技术：
随着社会的发展和消费理念的转变，人们对于身体健康越来越重视，因而在城市和家居中各类健身器材不断的增加，其为人们的健康改善提供了很大的方便和帮助。常见的健身器材有健步机、健美车、划船器、跑步机、美腰机等，而上述器材中会使用大量的塑料壳体，塑料壳体的品质影响着健身器材的使用特性，因此为了提升健身器材的品质和寿命，需要对塑料壳体的性能进行不断的改进。目前市场上多数塑料壳体的特性不佳，综合性能不好，需要进一步的改善。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种健身器材用塑料壳体的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种健身器材用塑料壳体的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性乳液制备：
a.将环状硅氧烷单体、多功能团硅氧烷单体按照重量比25~30:1进行混合放入到均质机内，高速剪切处理8~12min，然后再投入到溶解有催化剂和乳化剂的水溶液中，保持整体的温度为80~85℃，不断搅拌处理4~6h后得混合液A备用；所述环状硅氧烷单体和多功能团硅氧烷单体的总质量是水质量的28~32%，水溶液中催化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的3~5%，水溶液中乳化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的9~11%；
b.将操作a所得的混合液A的pH值调至9.5~10.5，然后加入引发剂、交联剂、改性填料，保持整体的温度为78~83℃，不断搅拌处理5~7h后取出即得改性乳液备用；所述引发剂的用量是混合液A总质量的0.5~0.7%，所述交联剂的用量是混合液A总质量的0.2~0.3%，所述改性填料的用量是混合液A总质量的8~10%；
（2）原料称取：
按对应重量份称取下列原料成分备用：90~95份树脂、5~8份硅灰石、12~15份碳酸钙、8~12份步骤（1）所得的改性乳液、4~7份增塑剂、1~3份抗菌剂、0.2~0.4份脱模剂；
（3）成品制备：
将步骤（2）所称取的所有原料成分共同投入到混料机中，充分混拌均匀后再对其进行挤出造粒，最后对所造的粒料进行注塑成型即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的环状硅氧烷单体为六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷中的任意一种，所述的多功能团硅氧烷单体为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷中的任意一种。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的高速剪切处理时的剪切转速为12000~14000转/分钟。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的催化剂为甲基磺酸、乙基磺酸、二甲基苯磺酸中的任意一种，所述的乳化剂为聚甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、三甲基壬醇聚氧乙烯醚中的任意一种。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的引发剂为叔丁基过氧化氢、过氧化月桂酰、过氧化二异丙苯中的任意一种，所述的交联剂为马来酸烯丙酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯中的任意一种。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的改性填料的制备方法包括如下步骤：
1）.将十六烷基二甲基氧化胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和乙醇溶液按照质量比1.7:0.6：8~9共同混合放入到反应釜内，不断搅拌处理15~20min后，再向反应釜内滴加乙醇溶液总质量14~17%的氨水，不断搅拌处理22~26min后，再向反应釜内加入乙醇溶液总质量4.7~4.9倍的正硅酸乙酯，不断搅拌处理40~45min后得混合物料B备用；
2）.向步骤1）所得的混合物料B中添加其总质量18~21%的改性液，然后加热保持反应釜内的温度为76~79℃，并将反应釜内的压力增至0.50~0.54MPa，不断超声处理15~20min后进行过滤，最后将所得的滤渣放入到温度为88~92℃的条件下干燥处理40~45min后取出即可；所述改性液由如下重量份的物质组成：32~36份短切玻璃纤维、13~17份纳米膨润土粉、6~10份铝酸酯偶联剂、5~8份硬脂酸锌、4~7份碳酸二乙酯、2~5份海藻酸钠、700~750份水。
进一步的，步骤1）中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为65~70%。
进一步的，步骤2）中所述的超声处理的频率为120~130kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的树脂为ABS、GPPS、PP树脂中的任意一种，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的抗菌剂为纳米银抗菌剂，所述的脱模剂为聚乙烯蜡。
本发明对塑料壳体的制备方法进行了特殊的改进处理，尤其是对原料成分进行了调整搭配，具体是添加了一种特制的改性乳液成分，其是以环状硅氧烷单体、多功能团硅氧烷单体为主体聚合而成的有机聚硅氧烷乳液，两种单体复配使用改善了乳液的品质，添加于塑料内改善了整体的耐腐、耐温、强度等特性，同时乳液内还含有一种特制的改性填料成分，其是以正硅酸乙酯为硅源，乙醇溶液为溶剂，氨水为催化剂，改性液为改性剂，十六烷基二甲基氧化胺和脂肪醇聚氧乙烯醚为活性剂和模板，共同制成的具有多孔、多须状结构的二氧化硅填料，改性液中的短切玻璃纤维、纳米膨润土粉均能增强二氧化硅的耐温阻燃性，短切玻璃纤维能提升高分子硅材料基体中各处组织间的连接强度，改善了整体的力学品质，纳米膨润土粉具有很大的比表面积和吸附能力，为单体的聚合提供了附着位点，起到了成核增强的作用，增强了整体的力学强度特性，此两种成分在二氧化硅生成的过程中，有效的接枝固定于其内，改性效果好，稳定性高，改性液中的其余成分有效的提升了二氧化硅的表面反应活性，以及与高分子硅材料基体成分间的相容结合特性，增强了其填充使用品质，经过处理的改性乳液很好的提升了塑料整体的力学品质、阻燃特性、使用寿命等特性。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对塑料壳体的制备方法进行了特殊的改进处理，有效提升了塑料壳体的力学品质、阻燃特性、使用寿命等，制得的塑料壳体综合品质好，极具市场竞争力和推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种健身器材用塑料壳体的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性乳液制备：
a.将环状硅氧烷单体、多功能团硅氧烷单体按照重量比25:1进行混合放入到均质机内，高速剪切处理8min，然后再投入到溶解有催化剂和乳化剂的水溶液中，保持整体的温度为80℃，不断搅拌处理4h后得混合液A备用；所述环状硅氧烷单体和多功能团硅氧烷单体的总质量是水质量的28%，水溶液中催化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的3%，水溶液中乳化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的9%；
b.将操作a所得的混合液A的pH值调至9.5，然后加入引发剂、交联剂、改性填料，保持整体的温度为78℃，不断搅拌处理5h后取出即得改性乳液备用；所述引发剂的用量是混合液A总质量的0.5%，所述交联剂的用量是混合液A总质量的0.2%，所述改性填料的用量是混合液A总质量的8%；
（2）原料称取：
按对应重量份称取下列原料成分备用：90份树脂、5份硅灰石、12份碳酸钙、8份步骤（1）所得的改性乳液、4份增塑剂、1份抗菌剂、0.2份脱模剂；
（3）成品制备：
将步骤（2）所称取的所有原料成分共同投入到混料机中，充分混拌均匀后再对其进行挤出造粒，最后对所造的粒料进行注塑成型即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的环状硅氧烷单体为六甲基环三硅氧烷，所述的多功能团硅氧烷单体为甲基三乙氧基硅烷。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的高速剪切处理时的剪切转速为12000转/分钟。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的催化剂为甲基磺酸，所述的乳化剂为聚甘油脂肪酸酯。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的引发剂为叔丁基过氧化氢，所述的交联剂为马来酸烯丙酯。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的改性填料的制备方法包括如下步骤：
1）.将十六烷基二甲基氧化胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和乙醇溶液按照质量比1.7:0.6：8共同混合放入到反应釜内，不断搅拌处理15min后，再向反应釜内滴加乙醇溶液总质量14%的氨水，不断搅拌处理22min后，再向反应釜内加入乙醇溶液总质量4.7倍的正硅酸乙酯，不断搅拌处理40min后得混合物料B备用；
2）.向步骤1）所得的混合物料B中添加其总质量18%的改性液，然后加热保持反应釜内的温度为76℃，并将反应釜内的压力增至0.50MPa，不断超声处理15min后进行过滤，最后将所得的滤渣放入到温度为88℃的条件下干燥处理40min后取出即可；所述改性液由如下重量份的物质组成：32份短切玻璃纤维、13份纳米膨润土粉、6份铝酸酯偶联剂、5份硬脂酸锌、4份碳酸二乙酯、2份海藻酸钠、700份水。
进一步的，步骤1）中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为65%。
进一步的，步骤2）中所述的超声处理的频率为120kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的树脂为ABS树脂，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的抗菌剂为纳米银抗菌剂，所述的脱模剂为聚乙烯蜡。
实施例2
一种健身器材用塑料壳体的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性乳液制备：
a.将环状硅氧烷单体、多功能团硅氧烷单体按照重量比28:1进行混合放入到均质机内，高速剪切处理10min，然后再投入到溶解有催化剂和乳化剂的水溶液中，保持整体的温度为83℃，不断搅拌处理5h后得混合液A备用；所述环状硅氧烷单体和多功能团硅氧烷单体的总质量是水质量的30%，水溶液中催化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的4%，水溶液中乳化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的10%；
b.将操作a所得的混合液A的pH值调至10，然后加入引发剂、交联剂、改性填料，保持整体的温度为80℃，不断搅拌处理6h后取出即得改性乳液备用；所述引发剂的用量是混合液A总质量的0.6%，所述交联剂的用量是混合液A总质量的0.25%，所述改性填料的用量是混合液A总质量的9%；
（2）原料称取：
按对应重量份称取下列原料成分备用：93份树脂、7份硅灰石、14份碳酸钙、10份步骤（1）所得的改性乳液、6份增塑剂、2份抗菌剂、0.3份脱模剂；
（3）成品制备：
将步骤（2）所称取的所有原料成分共同投入到混料机中，充分混拌均匀后再对其进行挤出造粒，最后对所造的粒料进行注塑成型即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的环状硅氧烷单体为八甲基环四硅氧烷，所述的多功能团硅氧烷单体为乙烯基三甲氧基硅烷。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的高速剪切处理时的剪切转速为13000转/分钟。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的催化剂为乙基磺酸，所述的乳化剂为丙二醇脂肪酸酯。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的引发剂为过氧化月桂酰，所述的交联剂为二甲基丙烯酸二乙二醇酯。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的改性填料的制备方法包括如下步骤：
1）.将十六烷基二甲基氧化胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和乙醇溶液按照质量比1.7:0.6：8.6共同混合放入到反应釜内，不断搅拌处理18min后，再向反应釜内滴加乙醇溶液总质量16%的氨水，不断搅拌处理24min后，再向反应釜内加入乙醇溶液总质量4.8倍的正硅酸乙酯，不断搅拌处理43min后得混合物料B备用；
2）.向步骤1）所得的混合物料B中添加其总质量20%的改性液，然后加热保持反应釜内的温度为78℃，并将反应釜内的压力增至0.52MPa，不断超声处理18min后进行过滤，最后将所得的滤渣放入到温度为90℃的条件下干燥处理43min后取出即可；所述改性液由如下重量份的物质组成：34份短切玻璃纤维、16份纳米膨润土粉、8份铝酸酯偶联剂、7份硬脂酸锌、6份碳酸二乙酯、4份海藻酸钠、730份水。
进一步的，步骤1）中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为68%。
进一步的，步骤2）中所述的超声处理的频率为125kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的树脂为GPPS树脂，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的抗菌剂为纳米银抗菌剂，所述的脱模剂为聚乙烯蜡。
实施例3
一种健身器材用塑料壳体的制备方法，包括如下步骤：
（1）改性乳液制备：
a.将环状硅氧烷单体、多功能团硅氧烷单体按照重量比30:1进行混合放入到均质机内，高速剪切处理12min，然后再投入到溶解有催化剂和乳化剂的水溶液中，保持整体的温度为85℃，不断搅拌处理6h后得混合液A备用；所述环状硅氧烷单体和多功能团硅氧烷单体的总质量是水质量的32%，水溶液中催化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的5%，水溶液中乳化剂的用量是环状硅氧烷单体总质量的11%；
b.将操作a所得的混合液A的pH值调至10.5，然后加入引发剂、交联剂、改性填料，保持整体的温度为83℃，不断搅拌处理7h后取出即得改性乳液备用；所述引发剂的用量是混合液A总质量的0.7%，所述交联剂的用量是混合液A总质量的0.3%，所述改性填料的用量是混合液A总质量的10%；
（2）原料称取：
按对应重量份称取下列原料成分备用：95份树脂、8份硅灰石、15份碳酸钙、12份步骤（1）所得的改性乳液、7份增塑剂、3份抗菌剂、0.4份脱模剂；
（3）成品制备：
将步骤（2）所称取的所有原料成分共同投入到混料机中，充分混拌均匀后再对其进行挤出造粒，最后对所造的粒料进行注塑成型即可。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的环状硅氧烷单体为十甲基环五硅氧烷，所述的多功能团硅氧烷单体为苯基三乙氧基硅烷。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的高速剪切处理时的剪切转速为14000转/分钟。
进一步的，步骤（1）操作a中所述的催化剂为二甲基苯磺酸，所述的乳化剂为三甲基壬醇聚氧乙烯醚。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的引发剂为过氧化二异丙苯，所述的交联剂为二甲基丙烯酸丙二醇酯。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的改性填料的制备方法包括如下步骤：
1）.将十六烷基二甲基氧化胺、脂肪醇聚氧乙烯醚和乙醇溶液按照质量比1.7:0.6：9共同混合放入到反应釜内，不断搅拌处理20min后，再向反应釜内滴加乙醇溶液总质量17%的氨水，不断搅拌处理26min后，再向反应釜内加入乙醇溶液总质量4.9倍的正硅酸乙酯，不断搅拌处理45min后得混合物料B备用；
2）.向步骤1）所得的混合物料B中添加其总质量21%的改性液，然后加热保持反应釜内的温度为79℃，并将反应釜内的压力增至0.54MPa，不断超声处理20min后进行过滤，最后将所得的滤渣放入到温度为92℃的条件下干燥处理45min后取出即可；所述改性液由如下重量份的物质组成：36份短切玻璃纤维、17份纳米膨润土粉、10份铝酸酯偶联剂、8份硬脂酸锌、7份碳酸二乙酯、5份海藻酸钠、750份水。
进一步的，步骤1）中所述的乙醇溶液中乙醇的体积分数为70%。
进一步的，步骤2）中所述的超声处理的频率为130kHz。
进一步的，步骤（2）中所述的树脂为PP树脂，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述的抗菌剂为纳米银抗菌剂，所述的脱模剂为聚乙烯蜡。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在步骤（1）改性乳液制备操作b中，用等质量份的市售二氧化硅取代改性填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（1）改性乳液制备操作b中，省去改性填料成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（2）原料称取中的改性乳液成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有市售的GPPS塑料壳体。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组对应制得的塑料壳体材料进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
注：上表1中所述的冲击强度参照GB/T 1843进行测试；所述的拉伸强度参照GB-1040-79进行测试；极限氧指数参照GB/T5454-1997进行测试。
由上表1可以看出，本发明方法制得的塑料壳体的综合性能得到了明显的提升，对应的寿命得到有效的延长，极具推广应用价值和市场竞争力。