本發明屬于樂器材料技術領域，尤其涉及一種高強耐斷樂器弦材料及其制備方法。
背景技術：
樂器泛指可以用各種方法演奏出音色的工具，能夠發出樂音，并能進行音樂藝術再創造的器具。一般分為民族樂器和西洋樂器。包括弦樂器、管樂器。樂器的生產不同于一般工業產品的生產。它不僅要求產品有合理的精美外觀造型，還必須有良好的聲學品質，其中包括音色、音樂和規定的音準高度。因而在材質的選擇上非常嚴格。現有的樂器材料通常不耐摔易碎，時間長久會出現開裂，使用壽命不長。
技術實現要素：
發明目的：為了克服以上問題，本發明的目的是提供一種高強耐斷樂器弦材料及其制備方法。
技術方案：本發明的一個目的在于提供一種高強耐斷樂器弦材料，包括以下重量份的組分：聚碳酸酯20-30份、聚氯乙烯30-40份、苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物3-5份、玻璃纖維6-10份、碳酸鈣6-10份、鈦5-10份、鉻10-18份、硬脂酸鈣0.5-1份、抗氧化劑0.5-1份、光穩定劑1-2份、硬脂酸酰胺0.3-0.5份。
優選地，所述的剝離纖維為表面經γ-氨丙基三甲氧基硅烷處理的無堿玻璃纖維。
優選地，所述的碳酸鈣為表面接枝有甲基丙烯酸甲酯單體的納米級輕質碳酸鈣。
優選地，所述的碳酸鈣制備方法如下，按重量比75:2:3:20稱取納米級輕質碳酸鈣、分散劑、過硫酸銨、甲基丙烯酸甲酯單體，再將納米級輕質碳酸鈣用去離子水配制成質量百分比濃度為15-18%的懸浮液，再加入分散劑，超聲振蕩和機械攪拌處理30-40min，滴加37%鹽酸調ph值為6.5-7.0，然后加入用氮氣保護的反應釜中，以500-650r/min攪拌加熱至60-70℃，加入過硫酸銨，保持攪拌10-15min，然后滴加甲基丙烯酸甲酯單體，在60-70℃溫度下反應2-3h，停止加熱，待冷卻至室溫后真空抽濾，再將濾料放入真空干燥箱中，于90-110℃溫度下干燥12-16h，制得所述的碳酸鈣。
優選地，所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑1076和抗氧化劑dltp按照質量比1:1:1互混而成。
優選地，所述的光穩定劑為光穩定劑uv-p。
本發明的另一個目的在于提供上述所述的一種高強耐斷樂器弦材料的制備方法，包括以下步驟：
1）按照上述方法制備碳酸鈣；
2）按照配方量稱取各組分，包括步驟1）中的碳酸鈣；
3）將聚氯乙烯、聚碳酸酯和苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物加入料筒溫度80-90℃、轉速為60-70r/min混合機中攪拌20-30min，再加入除玻璃纖維以外的組分，包括步驟1）制備的碳酸鈣，一起攪拌25-35min，完全混合均勻后，出料；
4）將步驟3）中得到的物料加入雙螺桿擠出機中同時加入玻璃纖維，經雙螺桿擠出機混煉后擠出，冷卻至10-15℃后進行拉伸至樂器弦直徑大小；
5）將拉伸后的樂器弦放置在90-110℃恒溫箱內靜置15-45min，消除內應力。
優選地，所述擠出機的機筒按物料輸送方向依次包括第一溫區220~230℃、第二溫區230~240℃、第三溫區240~250℃、第四溫區250~260℃、第五溫區260~270℃、第六溫區270~280℃和第七溫區260~270℃。
優選地，所述的樂器弦用于高音琴弦。
上述技術方案可以看出，本發明具有如下有益效果：本發明所述的高強耐斷樂器弦材料，綜合了聚氯乙烯和聚碳酸酯的優點，而且還大幅提升了材質的強度、耐斷性能、熱穩定性、耐候性及加工性能等，其力學性能好，延伸性小、韌性好，還縮短了樂器弦定音時長，耐候防老化性能優良；制作方法簡單合理，成本低；硬脂酸酰胺可以提高產品的潤滑效果和脫模劑；鈦和鉻的加入可以進一步增加樂器弦的耐腐蝕性能。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡明本發明。
實施例1
本實施例所述的一種高強耐斷樂器弦材料，包括以下重量份的組分：聚碳酸酯20份、聚氯乙烯30份、苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物3份、玻璃纖維6份、碳酸鈣6份、鈦5份、鉻10份、硬脂酸鈣0.5份、抗氧化劑0.5份、光穩定劑1份、硬脂酸酰胺0.3份。
所述的剝離纖維為表面經γ-氨丙基三甲氧基硅烷處理的無堿玻璃纖維。
所述的碳酸鈣為表面接枝有甲基丙烯酸甲酯單體的納米級輕質碳酸鈣。
所述的碳酸鈣制備方法如下，按重量比75:2:3:20稱取納米級輕質碳酸鈣、分散劑、過硫酸銨、甲基丙烯酸甲酯單體，再將納米級輕質碳酸鈣用去離子水配制成質量百分比濃度為15%的懸浮液，再加入分散劑，超聲振蕩和機械攪拌處理30min，滴加37%鹽酸調ph值為6.5，然后加入用氮氣保護的反應釜中，以500r/min攪拌加熱至60℃，加入過硫酸銨，保持攪拌15min，然后滴加甲基丙烯酸甲酯單體，在60℃溫度下反應3h，停止加熱，待冷卻至室溫后真空抽濾，再將濾料放入真空干燥箱中，于90℃溫度下干燥16h，制得所述的碳酸鈣。
所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑1076和抗氧化劑dltp按照質量比1:1:1互混而成。
所述的光穩定劑為光穩定劑uv-p。
上述所述的一種高強耐斷樂器弦材料的制備方法，包括以下步驟：
1）按照上述方法制備碳酸鈣；
2）按照配方量稱取各組分，包括步驟1）中的碳酸鈣；
3）將聚氯乙烯、聚碳酸酯和苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物加入料筒溫度80℃、轉速為60r/min混合機中攪拌30min，再加入除玻璃纖維以外的組分，包括步驟1）制備的碳酸鈣，一起攪拌25min，完全混合均勻后，出料；
4）將步驟3）中得到的物料加入雙螺桿擠出機中同時加入玻璃纖維，經雙螺桿擠出機混煉后擠出，冷卻至10℃后進行拉伸至樂器弦直徑大小；
5）將拉伸后的樂器弦放置在90℃恒溫箱內靜置45min，消除內應力。
所述擠出機的機筒按物料輸送方向依次包括第一溫區220℃、第二溫區230℃、第三溫區240℃、第四溫區250℃、第五溫區260℃、第六溫區270℃和第七溫區260℃。
所述的樂器弦用于高音琴弦。
實施例2
本實施例所述的一種高強耐斷樂器弦材料，包括以下重量份的組分：聚碳酸酯30份、聚氯乙烯40份、苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物5份、玻璃纖維10份、碳酸鈣10份、鈦10份、鉻18份、硬脂酸鈣1份、抗氧化劑1份、光穩定劑2份、硬脂酸酰胺0.5份。
所述的剝離纖維為表面經γ-氨丙基三甲氧基硅烷處理的無堿玻璃纖維。
所述的碳酸鈣為表面接枝有甲基丙烯酸甲酯單體的納米級輕質碳酸鈣。
所述的碳酸鈣制備方法如下，按重量比75:2:3:20稱取納米級輕質碳酸鈣、分散劑、過硫酸銨、甲基丙烯酸甲酯單體，再將納米級輕質碳酸鈣用去離子水配制成質量百分比濃度為18%的懸浮液，再加入分散劑，超聲振蕩和機械攪拌處理40min，滴加37%鹽酸調ph值為7.0，然后加入用氮氣保護的反應釜中，以650r/min攪拌加熱至70℃，加入過硫酸銨，保持攪拌10min，然后滴加甲基丙烯酸甲酯單體，在70℃溫度下反應2h，停止加熱，待冷卻至室溫后真空抽濾，再將濾料放入真空干燥箱中，于110℃溫度下干燥12h，制得所述的碳酸鈣。
所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑1076和抗氧化劑dltp按照質量比1:1:1互混而成。
所述的光穩定劑為光穩定劑uv-p。
上述所述的一種高強耐斷樂器弦材料的制備方法，包括以下步驟：
1）按照上述方法制備碳酸鈣；
2）按照配方量稱取各組分，包括步驟1）中的碳酸鈣；
3）將聚氯乙烯、聚碳酸酯和苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物加入料筒溫度90℃、轉速為70r/min混合機中攪拌20min，再加入除玻璃纖維以外的組分，包括步驟1）制備的碳酸鈣，一起攪拌35min，完全混合均勻后，出料；
4）將步驟3）中得到的物料加入雙螺桿擠出機中同時加入玻璃纖維，經雙螺桿擠出機混煉后擠出，冷卻至15℃后進行拉伸至樂器弦直徑大小；
5）將拉伸后的樂器弦放置在110℃恒溫箱內靜置15min，消除內應力。
所述擠出機的機筒按物料輸送方向依次包括第一溫區230℃、第二溫區240℃、第三溫區250℃、第四溫區260℃、第五溫區270℃、第六溫區280℃和第七溫區270℃。
所述的樂器弦用于高音琴弦。
實施例3
本實施例所述的一種高強耐斷樂器弦材料，包括以下重量份的組分：聚碳酸酯25份、聚氯乙烯35份、苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物4份、玻璃纖維8份、碳酸鈣8份、鈦8份、鉻14份、硬脂酸鈣0.8份、抗氧化劑0.8份、光穩定劑1.5份、硬脂酸酰胺0.4份。
所述的剝離纖維為表面經γ-氨丙基三甲氧基硅烷處理的無堿玻璃纖維。
所述的碳酸鈣為表面接枝有甲基丙烯酸甲酯單體的納米級輕質碳酸鈣。
所述的碳酸鈣制備方法如下，按重量比75:2:3:20稱取納米級輕質碳酸鈣、分散劑、過硫酸銨、甲基丙烯酸甲酯單體，再將納米級輕質碳酸鈣用去離子水配制成質量百分比濃度為16%的懸浮液，再加入分散劑，超聲振蕩和機械攪拌處理35min，滴加37%鹽酸調ph值為6.8，然后加入用氮氣保護的反應釜中，以600r/min攪拌加熱至65℃，加入過硫酸銨，保持攪拌13min，然后滴加甲基丙烯酸甲酯單體，在65℃溫度下反應2.5h，停止加熱，待冷卻至室溫后真空抽濾，再將濾料放入真空干燥箱中，于100℃溫度下干燥14h，制得所述的碳酸鈣。
所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、抗氧化劑1076和抗氧化劑dltp按照質量比1:1:1互混而成。
所述的光穩定劑為光穩定劑uv-p。
上述所述的一種高強耐斷樂器弦材料的制備方法，包括以下步驟：
1）按照上述方法制備碳酸鈣；
2）按照配方量稱取各組分，包括步驟1）中的碳酸鈣；
3）將聚氯乙烯、聚碳酸酯和苯乙烯接枝馬來酸酐共聚物加入料筒溫度85℃、轉速為65r/min混合機中攪拌25min，再加入除玻璃纖維以外的組分，包括步驟1）制備的碳酸鈣，一起攪拌30min，完全混合均勻后，出料；
4）將步驟3）中得到的物料加入雙螺桿擠出機中同時加入玻璃纖維，經雙螺桿擠出機混煉后擠出，冷卻至13℃后進行拉伸至樂器弦直徑大小；
5）將拉伸后的樂器弦放置在100℃恒溫箱內靜置30min，消除內應力。
所述擠出機的機筒按物料輸送方向依次包括第一溫區225℃、第二溫區235℃、第三溫區245℃、第四溫區255℃、第五溫區265℃、第六溫區275℃和第七溫區265℃。
所述的樂器弦用于高音琴弦。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。