一种防涂层脱落的钓鱼竿及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防涂层脱落的钓鱼竿及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在钓鱼竿的生产过程中，影响钓鱼竿的重量、强度、刚度和配合精度等主体性能指标的主要因素是钓鱼竿用预浸布的质量，预浸布质量的关键影响因素则在于选择合适的基体树脂和制定相应的浸润及渗透工艺，提升树脂与布料之间的结合力。目前，使用较多的树脂基体就是高温固化酚醛树脂和中温固化环氧树脂。但由于酚醛树脂在固化过程中，要排出水和其它低分子产物，使毛坯内部和表面产生一些微孔和气泡，在钓鱼竿经干、湿、冷、热、日光暴晒等条件时，易造成杆体变形，杆体表面涂层脱落。
【发明内容】
[0003]本发明为解决上述问题，提供一种防涂层脱落的钓鱼竿及其制备方法。
[0004]本发明为解决上述问题所采用的技术方案为:一种防涂层脱落的钓鱼竿，钓鱼竿由碳纤维布经过剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模处理后，制得毛坯，将毛坯经打磨、涂饰和装配，制成钓鱼竿；其中，碳纤维布需要预先在胶液中进行处理，该胶液是由预浸料和固化剂混合而成的固体含量为50%的液体，所述预浸料由环氧树脂、含氟表面活性剂、环氧树脂微胶囊、改性碳纳米管、改性钛酸钾晶须、三聚磷酸招、氧化硅气凝胶、增韧剂、纤维增强材料和苯胺黑组成，各组分的重量份数依次为:环氧树脂65~70份、含氟表面活性剂10~14份、环氧树脂微胶囊6~10份、改性碳纳米管1~2份、改性钛酸钾晶须2~3份、三聚磷酸铝3~5份、氧化硅气凝胶6~12份、增韧剂1~4份、纤维增强材料15~20份和苯胺黑3~5份。
[0005]其中，所述的固化剂由重量比为3:70的二乙烯三胺和聚酰胺树脂组成。二乙烯三胺固化快，能够弥补聚酰胺树脂固化慢的缺陷。
[0006]本发明中，所采用的碳纤维布的纤维状态为中长丝，粗细为450D，单位毫米孔数为10F0
[0007]—种防涂层脱落的钓鱼竿的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、环氧树脂微胶囊的制备
按照1:3:3的重量比，称取纳米微胶囊粉、固体环氧树脂和无水乙醇，混合后在40~50KHz的频率下超声分散20~25min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，置于烘箱中，依次进行30°C X6h的烘干和50°C X20min的预热，取出预热后的物料，并将其置于压力机中在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、145~155°C条件下热压28~30min，自然冷却至室温后，制得环氧树脂胶囊粉，备用；
步骤二、改性碳纳米管的制备
将碳纳米管置于由体积比为3:1的硫酸和硝酸组成的混合酸中，在40°C的水中水浴加热50~70min，然后过滤，并将滤出物用去离子水洗涤至中性，真空干燥，然后将碳纳米管中以及与其重量相同的硅烷偶联剂混合后，超声波震荡处理20~30min，抽滤后真空干燥得改性改性碳纳米管，备用；其中，混合酸体积与碳纳米管重量的比例为ImL:lmg ;
步骤三、改性钛酸钾晶须的制备
将硅烷偶联剂和钛酸钾晶须按1:100的重量比进行混合，制得改性钛酸钾晶须，备用； 步骤四、预浸料的制备
(1)、按照所述重量份数，依次称取环氧树脂、含氟表面活性剂、步骤一制得的环氧树脂微胶囊、步骤二制得的改性碳纳米管、步骤三制得的改性钛酸钾晶须、三聚磷酸铝、氧化硅气凝胶、增韧剂、纤维增强材料和苯胺黑；
(2)、将改性碳纳米管、纤维增强材料和含氟表面活性剂混合后，溶于有机溶剂中，在超声波分散仪中分散lOmin，然后球磨分散4h，再超声波分散lOmin，再添加环氧树脂，超声分散20min，然后在烘箱中烘烤，使溶剂挥发，制得改性环氧树脂；
(3)、将氧化硅气凝胶溶解在有机溶剂中，添加改性钛酸钾晶须后，在30~40°C下老化20~24h，真空干燥后，加入改性环氧树脂、苯胺黑、三聚磷酸铝和环氧树脂微胶囊，搅拌均匀后，加入增韧剂，搅拌得预浸料；
步骤五、钓鱼竿的制备
(1)、在步骤四制备的预浸料中添加固化剂，使其形成固体含量为50%的胶液，将碳纤维布浸于该胶液中2~4h，然后将碳纤维布取出并在75~85°C下烘干，制得预浸布，备用；
(2)、将预浸布依次经过剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模处理，得到毛坯，将毛坯经打磨、涂饰和装配，制成钓鱼竿。
[0008]其中，步骤五(2)中，加热固化温度为115~125°C，加热固化时间为90~120min。
[0009]本发明采用预浸料和固化剂为主要粘接材料，避免因采用链状分子热塑性脂容易受热软化、冷却硬化的缺陷，很好地利用了热固性环氧树脂和固化剂通过化学键交联在一起的刚性网状稳定结构，而且，环氧树脂在固化过程中没有低分子产物排出，使制成的钓鱼竿表面光滑密实，而且具有优异的力学性能。
[0010]经实验验证，碳纤维布经胶液浸渍后，在75~85°C烘干过程中，有较长的适用期，避免发生凝胶反应，使预浸布在常温下软硬适中，既不干硬又不粘连；预浸布的加热固化温度为115~125°C，预浸布卷制后，层间尚未粘结时，使树脂融化后能够充分流动浸润和控制钓鱼竿的外形尺寸；预浸布固化时间控制在90~120min，使得树脂在固化温度下，能迅速固化，满足生产高效率要求，且制得的预浸布室温贮存期在三个月以上。
[0011]本发明添加有改性钛酸钾晶须，碳纤维布经胶液浸渍后，晶须能够吸收部分的冲击能力；而且，即使在实际使用中产生微小裂纹，裂纹也会在发展中遇到晶须而受阻，抑制裂纹的扩展。
[0012]有益效果:1、本发明的预浸料中添加有环氧树脂胶囊粉，由此制得的钓鱼竿在使用过程中如发生强烈冲击，胶囊粉破裂，作为其芯材的环氧树脂与固化剂反应，增强碳纤维布间的结合力，避免脱落；同时，本发明的改性钛酸钾晶须掺杂在氧化硅气凝胶中，氧化硅保持无定形网络状态，而晶须贯穿在气凝胶颗粒的三维纳米孔网络结构中，提高材料之间的结合力。
[0013]2、本发明在树脂中弓I入含氟表面活性剂来改善树脂的表面性能，使含氟有机化合物与树脂高分子材料相互混合，同时，引入的改性碳纳米管、晶须和气凝胶纳米或微米级别的粒子，改变了树脂表面的化学组成和形貌，使浸渍后的碳纤维布具有疏水性。将本发明制得的钓鱼竿浸于水中的同时，进行120天的紫外老化试验，对试验后钓鱼竿的起泡、脱落及裂纹情况进行观察，发现钓鱼竿无任何起泡、脱落和裂纹现象。
[0014]3、本发明合成的材料中含有氟碳链和硅氧烷基，能够与微胶囊破裂分解出的环氧树脂进行结合，又能游离到表面，与表面的环氧树脂进行结合，可以减少紫外线和水对材料的降解作用，避免材料剥落。
【具体实施方式】
[0015]—种防涂层脱落的钓鱼竿，钓鱼竿由碳纤维布经过剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模处理后，制得毛坯，将毛坯经打磨、涂饰和装配，制成钓鱼竿；其中，碳纤维布需要预先在胶液中进行处理，该胶液是由预浸料和固化剂混合而成的固体含量为50%的液体，其中，所述预浸料由环氧树脂、含氟表面活性剂、环氧树脂微胶囊、改性碳纳米管、改性钛酸钾晶须、三聚磷酸铝、氧化硅气凝胶、增韧剂、纤维增强材料和苯胺黑组成，各组分的重量份数依次为:环氧树脂65~70份、含氟表面活性剂10~14份、环氧树脂微胶囊6~10份、改性碳纳米管1~2份、改性钛酸钾晶须2~3份、三聚磷酸铝3~5份、氧化硅气凝胶6~12份、增韧剂1~4份、纤维增强材料15~20份和苯胺黑3~5份。
[0016]实施例1
一种防涂层脱落的钓鱼竿的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、环氧树脂微胶囊的制备
按照1:3:3的重量比，称取纳米微胶囊粉、固体环氧树脂和无水乙醇，混合后在45KHz的频率下超声分散20min，然后在真空度为0.098MPa的真空条件下进行抽滤，当不再有乙醇液滴滴落时停止抽滤，取出滤出物，置于烘箱中，依次进行30°C X6h的烘干和500C X 20min的预热，取出预热后的物料，并将其置于压力机中在2MPa压力下预压5min，然后再在5MPa、145°C条件下热压30min，自然冷却至室温后，制得环氧树脂胶囊粉，备用；步骤二、改性碳纳米管的制备
将碳纳米管置于由体积比为3:1的硫酸和硝酸组成的混合酸中，在40°C的水中水浴加热60min，然后过滤，并将滤出物用去离子水洗涤至中性，真空干燥，然后将碳纳米管中以及与其重量相同的硅烷偶联剂混合后，超声波震荡处理25min，抽滤后真空干燥得改性改性碳纳米管，备用；其中，混合酸体积与碳纳米管重量的比例为ImL:lmg ；
步骤三、改性钛酸钾晶须的制备
将硅烷偶联剂和钛酸钾晶须按1:100的重量比进行混合，制得改性钛酸钾晶须，备用； 步骤四、预浸料的制备
(1)、按照环氧树脂70份、含氟表面活性剂14份、环氧树脂微胶囊6份、改性碳纳米管2份、改性钛酸钾晶须2份、三聚磷酸铝5份、氧化硅气凝胶12份、增韧剂4份、纤维增强材料15份和苯胺黑5份的重量份数，依次称取环氧树脂、含氟表面活性剂、步骤一制得的环氧树脂微胶囊、步骤二制得的改性碳纳米管、步骤三制得的改性钛酸钾晶须、三聚磷酸铝、氧化硅气凝胶、增韧剂、纤维增强材料和苯胺黑；
(2)、将改性碳纳米管、纤维增强材料和含氟表面活性剂混合后，溶于有机溶剂中，在超声波分散仪中分散lOmin，然后球磨分散4h，再超声波分散lOmin，再添加环氧树脂，超声分散20min，然后在烘箱中烘烤，使溶剂挥发，制得改性环氧树脂；
(3)、将氧化硅气凝胶溶解在有机溶剂中，添加改性钛酸钾晶须后，在40°C下老化20h，真空干燥后，加入改性环氧树脂、苯胺黑、三聚磷酸铝和环氧树脂微胶囊，搅拌均匀后，加入增韧剂，搅拌得预浸料；
步骤五、钓鱼竿的制备
(1)、在步骤四制备的预浸料中添加固化剂，固化剂由重量比为3:70的二乙烯三胺和聚酰胺树脂组成，使其形成固体含量为50%的胶液，将碳纤维布浸于该胶液中4h，然后将碳纤维布取出并在75°C下烘干，制得预浸布，备用；
(2)、将预浸布依次经过剪裁、卷管、缠带紧固、加热固化和脱模处理，得到毛坯，将毛坯经打磨、涂饰和装配，制成钓鱼竿，其中，加热固化温度为120°C，加热固化时间为90min。
[0017]实施例2
一种防涂层脱落的钓鱼竿的制备方法，包括以下步骤: