用于运动器材(如网球拍(raquet))或乐器的线(弦)(string)通常在其最 外表面涂覆一薄层，以改进其耐久性、旋转、触感等。过去一直使用聚酰胺(尼 龙)、聚酯和其他聚合物涂覆在线上。纳米复合材料如粘土和碳纳米管增强的 尼龙6纳米复合材料的物理性能优于纯尼龙6，纳米复合材料是潜在的具有其 他功能的高耐久线的涂层材料。自二十世纪八十年代以来已经研究使用高长宽 比的纳米级粘土颗粒的增强聚合物复合材料(参见美国专利第4,739,007号)。 线通常是多层结构的聚合物材料，所述多层结构如下：芯丝，在芯丝上的包覆 丝，以及涂层。对具有多层结构的线，要求涂层材料与基材匹配并且在一定温 度具有良好的熔体流动性能(可接受的粘度)，使涂层材料能渗入包覆丝之间的 空隙中。在同样温度条件下纳米复合材料的粘度通常高于纯尼龙6的粘度。因 此，纳米复合材料不容易渗入包覆丝之间的空隙。图1示出涂覆在包覆丝上的 尼龙6/粘土的纳米复合材料的截面的SEM图象。由该图象可看出纳米复合材料 未能成功地填充空隙。在线中留下许多缺陷，导致线耐久性不合格。所述空隙 使涂层在球体高冲击期间发生碎裂或导致涂层的耐久性不合格。此外，由于产 生空隙，涂层还不能将丝固定在线的芯材料上。图2示出对线进行高冲击试验 后从丝和涂层上碎裂的材料。
附图简述
图1示出涂覆在包覆丝上的尼龙6/粘土的纳米复合材料的截面的SEM图 象；
图2示出对线进行高冲击试验后从丝和涂层上碎裂的材料的SEM图象；
图3A图示说明被包覆丝包围的芯丝的截面；
图3B图示说明施加在包覆丝上的缓冲层；
图3C图示说明施加在缓冲层上的涂层；和
图4图示说明本发明的另一个实施方式。
发明详述
虽然聚合物纳米复合材料的物理性能/机械性能高于纯聚合物材料，但是 复合材料在挤出或涂覆过程中通常具有较高的粘度或熔体流动。为解决上述问 题，使用薄的缓冲层涂覆在包覆多根丝的线上以填充空隙。缓冲层涂层的聚合 物在涂覆过程中具有较高的熔体流动(低粘度)，以填充丝之间的所有空隙，丝 通过涂层固定在芯基材上。
实施例1：具有尼龙6缓冲层的涂层体系
图3A图示说明用于涂覆的线的截面，该线由一个单丝芯301和包覆该芯 的多根更小直径的丝302组成。将从UBE工业公司获得的纯尼龙6的粒料(产 品名称：UBE SF 1018 A)进行熔融。在220-270℃温度范围通过挤出工艺施加 缓冲层涂层303。该缓冲层303的厚度可以为10-100微米。多根丝302之间的 空隙完全被纯尼龙6涂层填充。
然后，在240-280℃温度范围，通过挤出工艺涂覆耐磨涂层304。可以使 用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米复合材料作为耐磨涂层材料304。通过原 位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融混料工 艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也可以用于耐磨涂层304。除了粘土外，还 可以使用碳纳米管、陶瓷颗粒如SiO2和Al2O3，或玻璃颗粒制备尼龙6纳米复合 材料。尼龙6纳米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性，以改进延性和韧 性。耐磨涂层的厚度可以为1-100微米。
实施例2：具有尼龙11缓冲层的涂层体系
再参见图3A，用于涂覆的线是包覆有多根更小直径的丝302的一个单丝芯。 纯尼龙11可以从ARKEMA公司获得。尼龙11在220℃以上的温度具有优良的熔 体流动。良好的冲击强度和剪切强度还使得尼龙11成为良好的缓冲层材料。 在图3B中，在190-270℃温度范围，通过挤出工艺施加缓冲层涂层303。
缓冲层303的厚度可以为10-100微米。多根丝302之间的空隙完全被纯 尼龙11涂层填充。
参见图3C，然后在240-280℃温度范围，通过挤出工艺涂覆耐磨涂层304。 可以使用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米复合材料作为耐磨涂层材料304。 通过原位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融 混料工艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也可以用于耐磨涂层304。尼龙6纳 米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性，以改进延性和韧性。耐磨涂层304 的厚度可以为1-100微米。
除了通过挤出工艺在线上涂覆涂层外，可以采用其他方法在线表面上涂覆 涂层，例如，喷涂、浸涂、旋涂、刷涂、涂漆和浸渍的方法。尼龙6纳米复合 材料在高于190℃温度熔融，并挤出，在线上涂覆涂层。尼龙6纳米复合材料 可溶解于诸如甲酸的溶剂中，并在室温或升高温度下通过喷涂、浸涂、旋涂、 刷涂、涂漆和浸渍，在线上涂覆涂层。然后，通过如蒸发方法的后续过程除去 溶剂。
图4图示说明本发明另一个实施方式。然后基本上在图3C的涂覆线结构 上再包覆更小直径的多根丝401。在190-270℃温度范围，通过挤出工艺，施 加与层303类似的缓冲层涂层402。缓冲层402的厚度可以为10-100微米。多 根丝401之间的空隙完全被纯尼龙11涂层填充。然后在240-280℃温度范围， 通过挤出工艺涂覆耐磨涂层403。可以使用尼龙6/粘土或尼龙6/碳纳米管纳米 复合材料作为耐磨涂层材料403。通过原位聚合制得的尼龙6纳米复合材料可 含有4％纳米粘土填充剂。通过熔融混料工艺制得的其他尼龙6纳米复合材料也 可以用于耐磨涂层403。尼龙6纳米复合材料还可以用橡胶改性剂进行改性， 以改进延性和韧性。耐磨涂层403的厚度可以为1-100微米。