一种碳纤维增强型体育器材用高分子环氧树脂防护板材 |
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| 申请号 | CN202211294895.5 | 申请日 | 2022-10-21 | 公开(公告)号 | CN115651360A | 公开(公告)日 | 2023-01-31 |
| 申请人 | 天津仁爱学院; | 发明人 | 邱振宇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 碳 纤维 增强型体育器材用高分子环 氧 树脂 防护板材，包括主体板，位于主体板背面的 支撑 组件，位于主体板 正面 滑槽内部且与滑槽滑动可拆卸连接的防 滑板 ；主体板侧面设有若干个等间距竖直排列的凹槽，凹槽内底部设有卡槽，相邻两个主体板上位于同一 水 平 位置 相对的两个凹槽处设有弹 力 带，弹力带两端分别与两个相邻主体板的卡槽卡接。本发明通过将 碳纤维 与 硅 烷 偶联剂 改性 环氧树脂 进行混合得到韧性强、强度高的防护板材，同时对该环氧树脂防护板材内部结构进行优化使其具备了多种功能，既能够作为各种运动场地场边的防护板，又能够作为运动员热身跑步的跑步地板板，使用方便， 稳定性 高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种碳纤维增强型体育器材用高分子环氧树脂防护板材，其特征在于，包括主体板(1)，位于所述主体板(1)背面的支撑组件(2)，位于所述主体板(1)正面滑槽(11)内部且与所述滑槽(11)滑动可拆卸连接的防滑板(3)； |
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| 说明书全文 | 一种碳纤维增强型体育器材用高分子环氧树脂防护板材技术领域背景技术[0002] 随着人们生活水平的提高，对体育健身器材的品质也愈加关注，尤其是专业的运动员团队更加需要品质优良的运体育动器材。而体育器材作为体育运动中的重要工具，对运动员的运动水平和身体健康有着直接的影响。新兴的高分子材料例如环氧树脂材料具有许多优点，质轻易加工、耐腐蚀性强、强度高，很大程度上能够推动体育器材的发展，对运动员的水平提高和运动防护有着重要意义。 [0003] 环氧树脂是一种高分子聚合物，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。 [0004] 但是，目前与橡胶、金属、木材等传统的体育器材材料相比，难免存在成本高的问题，因此，如何更加高质量的运用环氧树脂材料，而不是简单的材料替换，是目前需要考虑的问题。此外，将一些其他领域的高新材料例如碳纤维等与环氧树脂材料相结合加以进一步提高其强度，也是目前在体育器材领域尚未涉及到的。 发明内容[0005] 针对上述存在的问题，本发明提供了一种碳纤维增强型体育器材用高分子环氧树脂防护板材。 [0006] 本发明的技术方案是： [0009] 主体板背面设有半圆弧形的开槽，所述支撑组件位于所述开槽内部，支撑组件包括半圆弧形的主伸缩筒，套设在所述主伸缩筒内部并与其滑动连接的内伸缩筒，所述内伸缩筒底部设有卡块，主伸缩筒顶部设有连杆，所述连杆通过一个第一转动块与开槽顶部转动连接； [0012] 进一步的，所述防滑板表面设有若干颗粒状的防滑凸起，所述弹力带为橡胶弹力带。通过橡胶弹力带的设置能够保护运动员撞击该防护板材时避免受伤，防滑板的设置能够使该防护板材直立时作为基座防止防护板材移位，又能够在放平时作为运动员热身跑步训练的地板提高防滑性能。 [0013] 进一步的，所述主体板一侧壁底部设有第一限位槽，所述滑槽底部两侧对称设有一个第二限位槽，所述第二限位槽与所述防滑板底部两侧对称设有的限位销对接，其中一个第二限位槽底部一侧的所述主体板内部设有空腔，所述空腔末端延伸至主体板的侧壁，空腔内部滑动连接设有滑杆，所述滑杆一端延伸至第二限位槽内底部，滑杆另一端与主体板侧壁齐平，滑杆在第二限位槽内底部的一端端部为弧形设置且与所述限位销底部的弧形端面滑动对接，当限位销与滑杆滑动对接且限位销滑动至第二限位槽内底部时，滑杆滑出空腔并与所述第一限位槽对接，滑杆末端设有用于使起复位的磁吸片，所述磁吸片与第二限位槽内壁设有的同样的磁吸片配合相吸。通过滑杆及其相关结构的设置能够使两个防护板材在连接时进行自动卡接。 [0014] 进一步的，所述开槽上方的所述主体板内部转动连接设有半圆弧形的第二转动块，用于使所述支撑组件左右转动，所述第二转动块底部中心处设有用于使所述第一转动块转动的旋转槽，第一转动块中部设有一个贯穿其内部的转轴，所述转轴与位于所述旋转槽两侧壁内部转动连接，用于使所述支撑组件上下转动出开槽。通过支撑组件的设置能够使防护板材能够直立，作为运动场地周围的防护用。 [0015] 更进一步的，所述第二转动块通过其弧面一侧壁设有的限位条与所述主体板内设有的第三限位槽滑动连接，所述第三限位槽两端密封避免所述限位条脱出，所述支撑组件左右转动的最大角度为±40～50°。通过限位条的设置能够使第二转动块进行转动。 [0016] 进一步的，所述主伸缩筒的弧面一侧壁端部设有滑轨，所述滑轨内部滑动连接设有滑块，所述滑块与所述卡接块固定连接，卡接块与所述主体板内中部设有的卡接槽滑动连接，所述卡接槽贯穿主体板后延伸至所述滑槽，当主伸缩筒位于所述卡槽内部时，卡接块凸出卡接槽至滑槽外部且与所述卡接口对接，当主伸缩筒上下转动出开槽时，卡接块位于卡接槽内部且与卡接口分离。通过滑轨的设置能够使滑块上下滑动，从而使滑块带动卡接块在卡接槽内滑动。 [0017] 更进一步的，所述滑槽位置处对应的所述主体板内部设有充气回路，所述充气回路上端对应主体板的顶部设有进气口，所述充气回路在主体板内部两侧对称设有若干导气管，每个所述导气管末端对应设有一个气囊，所述气囊对应的滑槽表面设有用于使气囊弹出的窗口。通过气囊的设置能够避免运动员冲撞防护板材时受伤。 [0018] 优选地，所述气囊共设置有8个，左右两侧分别等间距设有4个，所述窗口处设有活动挡板，所述活动挡板与窗口顶部设有的开口滑动连接，位于同一侧的4个活动挡板一侧均通过一个第一固定杆与位于主体板内部的第二固定杆固定连接，两个第二固定杆对称设置在所述卡接槽两侧，第二固定杆中部设有一个L型杆，两个所述L型杆的末端均贯穿滑轨中部底面后与位于滑轨内的限位凸起底部连接，所述限位凸起朝向主体板背面的一侧为弧形面，用于使卡接块滑动时下压限位凸起，两个第二固定杆顶部均延伸至主体板内部设有的第四限位槽内部，两个第二固定杆底部均设有弹簧。通过活动挡板以及两个固定杆的设置能够使防护板材在选择直立状态或平放状态时，即防滑板卡接时自动完成对活动挡板的收放，起到保护气囊的作用，提高稳定性。 [0019] 进一步的，所述硅烷偶联剂改性环氧树脂的制备方法为： [0020] 常温下，将LER0350环氧树脂放置于水浴坩埚中，持续搅拌并滴加硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与LER0350环氧树脂的质量比为1:12～16，搅拌速度为90～120r/min，滴加速度为5～8mL/s，滴加结束后将水浴坩埚的温度升至45～50℃，继续搅拌反应2～3h，得到硅烷偶联剂改性环氧树脂。 [0021] 更进一步的，所述主体板的制备方法为：将硅烷偶联剂改性环氧树脂、无醛胶和二氧化硅粉末混合并搅拌2h得到混合浆液，随后将混合浆液涂覆在碳纤维和玻璃纤维组成的混合物表面，在120℃真空条件下固化4h成型得到毛坯板，将毛胚板机加工成型得到主体板。通过碳纤维的加入以及硅烷偶联剂改性环氧树脂能够得到较好的物理力学性能的环氧树脂板材。 [0022] 本发明的有益效果是： [0023] (1)本发明的环氧树脂防护板材通过将碳纤维与硅烷偶联剂改性环氧树脂进行混合得到韧性强、强度高的防护板材，同时对该环氧树脂防护板材内部结构进行优化使其具备了多种功能，既能够作为各种运动场地场边的防护板，起到避免运动员受伤的作用，又能够作为运动员热身跑步的跑步地板板，减轻对运动员膝盖关节的损伤，同时防滑性好，使用方便，稳定性高。 [0024] (2)本发明的环氧树脂防护板材通过滑杆及其相关结构的设置能够使两个防护板材在连接时进行自动卡接，通过滑轨的设置能够使滑块上下滑动，从而在支撑组件转动出开槽时使滑块带动卡接块在卡接槽内滑动，自动完成卡接块与卡接口的分离，通过气囊的设置能够避免运动员冲撞防护板材时受伤，并设置有充气回路对气囊进行快速充放气，通过限位凸起的设置能够使卡接块在卡接槽内部滑动时同步完成对活动挡板的收放，起到保护气囊的作用，提高稳定性，各个结构件相互之间的关联性强，使用方便。附图说明 [0025] 图1是本发明的环氧树脂防护板材多个连接状态下的结构示意图； [0026] 图2是本发明的环氧树脂防护板材正面结构示意图； [0027] 图3是本发明的环氧树脂防护板材背面结构示意图； [0028] 图4是本发明的环氧树脂防护板材两个连接状态下的内部弹力带连接结构示意图； [0029] 图5是本发明的环氧树脂防护板材的防滑板与滑槽连接时结构示意图； [0030] 图6是本发明的环氧树脂防护板材的防滑板与滑槽连接完成后的结构示意图； [0031] 图7是本发明的环氧树脂防护板材的防滑板与滑槽连接时滑杆位置示意图； [0032] 图8是本发明的环氧树脂防护板材的防滑板与滑槽连接完成后滑杆位置示意图； [0033] 图9是本发明的环氧树脂防护板材的第二转动块与第三限位槽连接结构示意图； [0034] 图10是本发明的环氧树脂防护板材的支撑组件结构示意图； [0035] 图11是本发明的环氧树脂防护板材的充气回路内部结构示意图； [0036] 图12是本发明的环氧树脂防护板材的主体板内部活动挡板与固定杆结构示意图； [0037] 图13是本发明的环氧树脂防护板材的窗口与开口结构示意图； [0038] 图14是本发明的环氧树脂防护板材的限位凸起侧视图； [0039] 图15是本发明的环氧树脂防护板材两个连接且位于直立状态下时连接处收到撞击时的俯视图。 [0040] 其中，1‑主体板，11‑滑槽，12‑凹槽，13‑开槽，14‑第一限位槽，15‑第二限位槽，16‑空腔，17‑滑杆，171‑磁吸片，18‑第三限位槽，19‑第四限位槽，2‑支撑组件，21‑主伸缩筒，22‑内伸缩筒，23‑卡块，24‑连杆，25‑第一转动块，26‑第二转动块，261‑限位条，27‑旋转槽， 28‑转轴，29‑滑轨，3‑防滑板，31‑卡接口，32‑限位销，4‑弹力带，41‑卡槽，5‑卡接块，51‑卡接槽，6‑滑块，7‑充气回路，71‑进气口，72‑导气管，73‑气囊，74‑窗口，75‑开口，8‑活动挡板，81‑第一固定杆，82‑第二固定杆，83‑L型杆，84‑限位凸起，85‑弹簧。 具体实施方式[0041] 实施例1 [0042] 如图2、3所示，一种碳纤维增强型体育器材用高分子环氧树脂防护板材，包括主体板1，位于主体板1背面的支撑组件2，位于主体板1正面滑槽11内部且与滑槽11滑动可拆卸连接的防滑板3，防滑板3表面设有若干颗粒状的防滑凸起； [0043] 如图1、4～8所示，主体板1侧面设有3个等间距竖直排列的凹槽12，凹槽12内底部设有卡槽41，相邻两个主体板1上位于同一水平位置相对的两个凹槽12处设有弹力带4，弹力带4为橡胶弹力带，弹力带4两端分别与两个相邻主体板1的卡槽41卡接，主体板1一侧壁底部设有第一限位槽14，滑槽11底部两侧对称设有一个第二限位槽15，第二限位槽15与防滑板3底部两侧对称设有的限位销32对接，其中一个第二限位槽15底部一侧的主体板1内部设有空腔16，空腔16末端延伸至主体板1的侧壁，空腔16内部滑动连接设有滑杆17，滑杆17一端延伸至第二限位槽15内底部，滑杆17另一端与主体板1侧壁齐平，滑杆17在第二限位槽15内底部的一端端部为弧形设置且与限位销32底部的弧形端面滑动对接，当限位销32与滑杆17滑动对接且限位销32滑动至第二限位槽15内底部时，滑杆17滑出空腔16并与第一限位槽14对接，滑杆17末端设有用于使起复位的磁吸片171，磁吸片171与第二限位槽15内壁设有的同样的磁吸片171配合相吸； [0044] 如图1、2、9、10所示，主体板1背面设有半圆弧形的开槽13，支撑组件2位于开槽13内部，支撑组件2包括半圆弧形的主伸缩筒21，套设在主伸缩筒21内部并与其滑动连接的内伸缩筒22，内伸缩筒22底部设有卡块23，主伸缩筒21顶部设有连杆24，连杆24通过一个第一转动块25与开槽13顶部转动连接，开槽13上方的主体板1内部转动连接设有半圆弧形的第二转动块26，用于使支撑组件2左右转动，第二转动块26底部中心处设有用于使第一转动块25转动的旋转槽27，第一转动块25中部设有一个贯穿其内部的转轴28，转轴28与位于旋转槽27两侧壁内部转动连接，用于使支撑组件2上下转动出开槽13，第二转动块26通过其弧面一侧壁设有的限位条261与主体板1内设有的第三限位槽18滑动连接，第三限位槽18两端密封避免限位条261脱出，支撑组件2左右转动的最大角度为±45°； [0045] 如图10、12所示，防滑板3背面通过卡接口31与主体板1中部设有的卡接块5卡接，防滑板3拆卸后卡接口31与卡块23对应卡接，主伸缩筒21的弧面一侧壁端部设有滑轨29，滑轨29内部滑动连接设有滑块6，滑块6与卡接块5固定连接，卡接块5与主体板1内中部设有的卡接槽51滑动连接，卡接槽51贯穿主体板1后延伸至滑槽11，当主伸缩筒21位于卡槽41内部时，卡接块5凸出卡接槽51至滑槽11外部且与卡接口31对接，当主伸缩筒21上下转动出开槽13时，卡接块5位于卡接槽51内部且与卡接口31分离； [0046] 如图1、10～14所示，滑槽11位置处对应的主体板1内部设有充气回路7，充气回路7上端对应主体板1的顶部设有进气口71，充气回路7在主体板1内部两侧对称设有8个导气管72，每个导气管72末端对应设有一个气囊73，气囊73对应的滑槽11表面设有用于使气囊73弹出的窗口74，气囊73共设置有8个，左右两侧分别等间距设有4个，窗口74处设有活动挡板 8，活动挡板8与窗口74顶部设有的开口75滑动连接，位于同一侧的4个活动挡板8一侧均通过一个第一固定杆81与位于主体板1内部的第二固定杆82固定连接，两个第二固定杆82对称设置在卡接槽51两侧，第二固定杆82中部设有一个L型杆83，两个L型杆83的末端均贯穿滑轨29中部底面后与位于滑轨29内的限位凸起84底部连接，限位凸起84朝向主体板1背面的一侧为弧形面，用于使卡接块5滑动时下压限位凸起84，两个第二固定杆82顶部均延伸至主体板1内部设有的第四限位槽19内部，两个第二固定杆82底部均设有弹簧85； [0047] 主体板1所用材料的组成成分以质量百分比计为：硅烷偶联剂改性环氧树脂34％，碳纤维20％，玻璃纤维11％，无醛胶30％，余量为二氧化硅粉末，主体板1的制备方法为：将硅烷偶联剂改性环氧树脂、无醛胶和二氧化硅粉末混合并搅拌2h得到混合浆液，随后将混合浆液涂覆在碳纤维和玻璃纤维组成的混合物表面，在120℃真空条件下固化4h成型得到毛坯板，将毛胚板机加工成型得到主体板1； [0048] 硅烷偶联剂改性环氧树脂的制备方法为：常温下，将LER0350环氧树脂放置于水浴坩埚中，持续搅拌并滴加硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与LER0350环氧树脂的质量比为1:14，搅拌速度为100r/min，滴加速度为6mL/s，滴加结束后将水浴坩埚的温度升至48℃，继续搅拌反应2.5h，得到硅烷偶联剂改性环氧树脂。 [0049] 实施例2 [0050] 本实施例与实施例1不同之处在于：凹槽12和弹力带4的设置个数不同。 [0051] 凹槽12和弹力带4均为4个。 [0052] 实施例3 [0053] 本实施例与实施例1不同之处在于：导气管72和气囊73的设置个数不同。 [0054] 导气管72和气囊73均为10个。 [0055] 实施例4 [0056] 本实施例与实施例1不同之处在于：支撑组件2左右转动的最大角度不同。 [0057] 支撑组件2左右转动的最大角度为±40°。 [0058] 实施例5 [0059] 本实施例与实施例1不同之处在于：支撑组件2左右转动的最大角度不同。 [0060] 支撑组件2左右转动的最大角度为±50°。 [0061] 实施例6 [0062] 本实施例与实施例1不同之处在于：主体板1的组成成分以质量百分比不同。 [0063] 主体板1所用材料的组成成分以质量百分比计为：硅烷偶联剂改性环氧树脂33％，碳纤维18％，玻璃纤维10％，无醛胶30％，余量为二氧化硅粉末。 [0064] 实施例7 [0065] 本实施例与实施例1不同之处在于：主体板1的组成成分以质量百分比不同。 [0066] 主体板1所用材料的组成成分以质量百分比计为：硅烷偶联剂改性环氧树脂35％，碳纤维22％，玻璃纤维12％，无醛胶30％，余量为二氧化硅粉末。 [0067] 实施例8 [0068] 本实施例与实施例1不同之处在于：硅烷偶联剂改性环氧树脂的制备方法不同。 [0069] 常温下，将LER0350环氧树脂放置于水浴坩埚中，持续搅拌并滴加硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与LER0350环氧树脂的质量比为1:12，搅拌速度为90r/min，滴加速度为5mL/s，滴加结束后将水浴坩埚的温度升至45℃，继续搅拌反应2h，得到硅烷偶联剂改性环氧树脂。 [0070] 实施例9 [0071] 本实施例与实施例1不同之处在于：硅烷偶联剂改性环氧树脂的制备方法不同。 [0072] 常温下，将LER0350环氧树脂放置于水浴坩埚中，持续搅拌并滴加硅烷偶联剂，硅烷偶联剂与LER0350环氧树脂的质量比为1:16，搅拌速度为120r/min，滴加速度为8mL/s，滴加结束后将水浴坩埚的温度升至50℃，继续搅拌反应3h，得到硅烷偶联剂改性环氧树脂。 [0073] 下面对本发明的环氧树脂防护板材的使用方法进行简要说明。 [0074] 在使用该环氧树脂防护板材作为运动员跑步地板使用时，首先将环氧树脂防护板材两两对接，防滑板3插入滑槽11内底部时，限位销32进入第一限位槽14内，限位销32下压滑杆17末端使滑杆17在空腔16内滑动，直至滑杆17滑动出空腔16并于另一侧的环氧树脂防护板材的第二限位槽15对接，由图5中的状态变为图6中的状态，完成卡接，依次完成各个环氧树脂防护板材的卡接即可，防滑板3上的防滑凸起颗粒可在运动员跑步时起到防滑作用； [0075] 在使用该环氧树脂防护板材作为各个运动场地周围的防护板时，需要将环氧树脂防护板材直立，首先取出支撑组件2，使转轴28带动第一转动块25转动，同时滑块6在滑轨29内滑动，并带动卡接块5在卡接槽51内滑动，使卡接块5与卡接口31分离，此时防滑板3即可取下，取出防滑板3后则滑杆17在其端部磁吸片171的作用下与空腔16端部重新贴合，使滑杆17复位，由图8中的状态变为图7中的状态； [0076] 在上述卡接块5在卡接槽51内滑动的过程中，卡接块5不再阻挡限位凸起84，则限位凸起84再弹簧85的作用下，通过第一固定杆81、第二固定杆82、L型连杆带动弹出，活动挡板8回弹至窗口74的开口75内，使气囊73暴露在窗口74处，通过外接气泵对进气口71进行充气，则通过充气回路7以及导气管72将气囊73充满鼓起突出窗口74外部，起到保护运动员的目的； [0077] 与此同时将去下的防滑板3的防滑凸起颗粒朝下与地面接触进行防滑固定，将卡块23与卡接口31进行固定，完成环氧树脂防护板材的平放到直立状态的切换。 [0078] 在环氧树脂防护板材的直立状态下，若运动员由于冲撞无法停下，可能会撞击环氧树脂防护板材，当撞击部位在两个环氧树脂防护板材连接处时，如图15所示，在弹力带4的作用下，两个环氧树脂防护板材角度偏转，第二转动块26的限位条261在第三限位槽18内转动，如图9所示，能够很好的进行缓冲，同时卡块23与卡接口31始终保持固定，保持整个环氧树脂防护板材的稳定性；若撞击部位在环氧树脂防护板材中部，则在气囊的作用下同样能够很好的进行缓冲。 |
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