高苯乙烯橡胶用于羽毛球拍材料制备及性能研究

高苯乙烯橡胶用于羽毛球拍材料制备及性能研究

袁继贤

  长沙永昌车辆零部件有限公司    湖南省长沙市  410300

摘要：羽毛球拍制作有着非常严格的要求。从羽毛球拍的历史看，每一次重要的变化都伴随着新材料的使用。高苯乙烯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物，苯乙烯的质量分数通常为40%～70%。高苯乙烯橡胶很少单独使用，通常作为其他胶料的补强胶来提高产品硬度、刚性、耐磨性等性能，广泛应用于合成橡塑改性、制鞋业等。基于此，本文章对高苯乙烯橡胶用于羽毛球拍材料制备及性能进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：高苯乙烯橡胶；羽毛球拍；材料制备；性能研究

引言

随着体育用品行业的不断发展，消费市场对高质量体育设备的需求不断增加。羽毛球拍作为羽毛球运动的基本设备，它的质量直接决定羽毛球拍的使用寿命。

一、高苯乙烯橡胶

苯乙烯橡胶是丁二烯和苯乙烯共聚物，其总苯乙烯含量在40%至70%之间，具有耐湿性高等特性。高苯乙烯橡胶可用作其他合成橡胶的添加剂，与天然橡胶、丁二烯橡胶、氯橡胶等混合使用，它主要用于鞋、电缆、轮胎等行业。天然乳胶处理纤维有助于降低复合材料的热量。利用丁吡啶乳胶和天然乳胶处理AP纤维可提高纤维对橡胶基的粘度，复合材料的力学性能也可提高。

二、高苯乙烯橡胶体育用品具备优势

体育产业离不开纤维聚合物材料的应用。聚苯乙烯、尼龙、丙烯腈和聚酯是较常用的高分子复合材料。苯乙烯橡胶运动仪器通常具有较高的强度和弹性，目前正用于球拍、支撑杆、自行车和冲浪板等领域；碳纤维复合材料用于高尔夫球俱乐部的生产和制造，相对较高的分子质量提高了杆头的质量，使其更有力地撞击高尔夫球，提高了高尔夫球飞行过程中的初始速度和稳定性，并可达到更远的距离；结合使用碳纤维强化塑料和其他材料，使体育设备具有各种动力特性，例如使用滑雪板，提高滑雪板的承载能力，提高运动员滑雪时的稳定性；碳纤维可制作成运动自行车车身等部位的塑料，从而降低了车身质量，大大提高了自行车的刚性，提高了运动员的驾驶舒适度，并有助于运动员在运动中发挥实力。

三、高苯乙烯橡胶用于羽毛球拍材料制备及性能研究

（一）高苯乙烯橡胶复合材料性能

在天然橡胶中添加高苯乙烯橡胶，可以提高橡胶硬度、柔韧性、撕裂强度和拉伸应力，但不能提高拉伸强度，还具有一定的回弹性损失。因此，应限制高苯乙烯橡胶含量。高苯乙烯橡胶的加入可以显着提高天然橡胶的模量和硬度，降低断裂伸长率、抗拉强度和回弹性。

（二）耐磨损性能测试结果

高苯乙烯橡胶的耐磨损性与磨损体积成反比，四种不同热处理工艺下的高苯乙烯橡胶体现出了不同的耐磨损性。工艺A（455℃×2h单级固溶+130℃×24h单级时效;）处理下的高苯乙烯橡胶磨损体积最大，即耐磨性最差;工艺D（440℃×1.5h+480℃×0.5h双级固溶+120℃×8h+160℃×16h双级时效）处理下的高苯乙烯橡胶耐磨性最好。工艺D处理下的高苯乙烯橡胶的耐磨损性能接近工艺A的2倍。另外，双级固溶对于高苯乙烯橡胶耐磨损性的提升显著高于双级时效。

（三）固溶温度与高苯乙烯橡胶力学性能之间的关系

实验研究表明，在480℃的固体溶解温度下，晶格和颗粒中存在许多次粒子，基本合金和这些粒子之间的融合不足。温度的持续上升大大增加了溶解的二级粒子的数量，晶格和颗粒中二级粒子的数量继续减少。在480℃的固体加工温度下，苯乙烯-铝基苯乙烯橡胶颗粒发育缩小，颗粒无显着膨胀，但仍有次级颗粒不溶于基底内部。随着固体温度的升高，晶粒会延长，从而在一定程度上降低了材料的硬度，继续失去合金中的多余相位，并降低了散射放大效果。在单层固体热处理工艺中，将固体溶解温度定为480℃可以最大限度地提高基本界面与强化颗粒的组合。

（四）摩擦性能

纯天然橡胶的平均摩擦系数最大，加入高苯乙烯橡胶后，平均摩擦系数均有所降低，说明高苯乙烯橡胶能够有效提高材料耐磨性能。这主要是由于高苯乙烯橡胶包含苯乙烯，其苯环侧链基团具有分散应力，提高耐磨性的作用。但同样由于苯环侧基存在，当高苯乙烯橡胶含量过高时，难以均匀分散，使得耐磨性能降低。

（五）阻尼性能

苯乙烯橡胶阻尼性能试验条件设置为0.8Hz和150 c。实验研究表明，苯乙烯橡胶阻尼系数较高是工艺a热处理的最低值，而工艺d热处理的苯乙烯橡胶阻尼系数较高，与方法a相比增加了58%。热处理工艺与两级固体溶液和两级时效相结合，可导致苯乙烯橡胶的阻尼系数显着增加。

（六）物理性能

羽毛球拍网可采用苯乙烯高含量橡胶制成，由于其良好的物理特性，该橡胶重量轻且具有韧性，从而减少了运动员在运动时的体力，并在羽毛球运动强度大时具有特殊的抗冲击作用，从而有助于保护由于苯乙烯橡胶表面摩擦较大，运动员手的出汗不会影响滑动效果；苯乙烯橡胶更耐腐蚀，球拍不被汗水腐蚀。将苯乙烯橡胶应用于球拍为运动员提供了更好的工具，并促进了羽毛球运动的发展。

（七）使用性能

高苯乙烯橡胶在羽毛球拍市场上具有一定的挑战性与竞争性。据不完全统计，目前羽毛球拍在市场上最常见的多数都是碳纤维复合材料制造的，在延展性、可塑性、减震等方面性能优异，备受市场喜爱。但高苯乙烯橡胶与之对比，具有密度偏小、减震吸能性能较优、抗冲击性强大、性价比高等优势，备受人们的喜爱。正是因为高苯乙烯橡胶具有棒状分子结构，具有非常好的刚性、耐高温性能和强度等，使羽毛球拍总体质量减轻，弹性逐步提高，能够给运动员提供最优的使用体验和提升成绩的前提条件。由此可见高苯乙烯橡胶应用于羽毛球拍中是一项绝佳选择。

（八）耐磨性能

高苯乙烯HS-630的数量增加时，胶的硬度和拉伸应力增加100%，拉伸强度和拉伸拉伸强度减小。这是因为HS-630的苯乙烯含量高、延伸率低、刚性强和硬度强。70℃×70h热空气老化条件下，随着HS-630利用率的提高，热空气老化性能逐渐提高，这意味着HS-630具有更好的耐高温性能。在70℃×22h热空气老化条件下，由于NR比HS-630更具弹性，因此随着HS-630的使用量增加，压缩永久变形逐渐减小。在使用HS-630之后，由于NR的分子活性较高、对臭氧的脆弱性和反应较高，以及HS-630的活性低于NR，因而橡胶对臭氧的抵抗力较高，因此NR的抗御能力相对较低并得到提高HS-630添加到NR后，由于HS-630分子结构狭窄，分子链的苯侧基较大，橡胶耐磨性大大提高，从而增加了分子间的强度，因此耐磨性优于NR。

结束语

球拍类运动用具在以往主要以木质或橡胶等厚重材质为主，运动员使用传统球拍用具进行比赛时，在手感体验、对球控制程度、反弹力度等方面不太理想。然而新型复合材料的降临，对球拍类运用具的舒适度、轻薄度、弹性等特性进行了改造。将高苯乙烯橡胶与天然橡胶混用制备高苯乙烯橡胶复合材料，性能测试表示，相较于纯天然橡胶，其具有较高的力学强度、耐磨性能及耐久性。

参考文献

[1]张强.基于热处理工艺的羽毛球拍杆用铝基复合材料性能研究[J].工业加热,2021,50(07):54-56.

[2]毛前伟,蒲咏秋,杨萌.羽毛球拍用超高分子量聚乙烯/碳纤维复合材料的制备及其性能研究[J].塑料科技,2021,49(07):30-33.

[3]程玉柱.羽毛球拍用碳纤维复合材料的应用及性能研究[J].粘接,2020,44(10):75-77+130.

[4]周文龙,张天羽.羽毛球拍用碳纤维的表面改性与性能研究[J].化学与粘合,2020,42(04):265-268+279.

[5]邓彭冲.羽毛球拍用碳纤维复合材料的模态振型构建与性能数值模[J].粘接,2020,41(04):60-63+68.