一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，以及該復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展和競技體育的要求，自行車用復(fù)合材料得到深入的發(fā)展，從最早的鉻鉬鋼，發(fā)展到鋁合金、鈧合金、鎂合金和鈦合金，然后隨著復(fù)合材料的興起，多種復(fù)合材料開始用于自行車部件，碳纖維作為新一代增強(qiáng)纖維，其在各種領(lǐng)域中均有較為深遠(yuǎn)的影響，在自行車材料領(lǐng)域，碳纖維依然具有非常重大的使用價(jià)值。碳纖維等復(fù)合材料的興起，使得自行車在輕量化的方向上取得長足的進(jìn)步。質(zhì)輕、強(qiáng)度高，已經(jīng)成為自行車材料發(fā)展的一個重要趨勢。
[0003]車架作為自行車的骨架，最大程度上決定自行車的應(yīng)力和強(qiáng)度。碳纖維車架的特征是輕、鋼性好和沖擊吸收性好的特點(diǎn)，但是，充分發(fā)揮碳纖維的優(yōu)異性能，在技術(shù)上看起來不是那么容易，各碳纖維材料廠家之間的品質(zhì)差異也較大。而且，作為自行車生產(chǎn)廠家，利用高等級的碳纖維制作自行車車體，無疑會大大增加成本。另一方面，以碳纖維為主的樹脂復(fù)合材料，因樹脂的老化和耐候性降低，導(dǎo)致自行車應(yīng)力降低，抗壓強(qiáng)度降低，從而極大的影響自行車的使用。
[0004]因此，如何提高碳纖維復(fù)合材料的耐候性，如何進(jìn)一步提高碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度，是自行車領(lǐng)域的一個重要發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:針對上述不足，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
有機(jī)硅樹脂40-65份、聚丙烯酸酯10-20份、磷酸三甲酚酯1-2份、碳纖維15-33份、竹炭纖維5-12份、陶瓷微粉2-5份、納米氧化鋁2-6份、二烷基二硫代磷酸鉬0.5-2份、偶聯(lián)劑6-15份和分散助劑1-2份。
[0007]作為優(yōu)選，偶聯(lián)劑為KH560硅烷偶聯(lián)劑。
[0008]作為優(yōu)選，分散助劑為硬脂酸鋅或超細(xì)硅酸鋁。
[0009]作為優(yōu)選，陶瓷微粉的平均粒徑為0.5-1.5um。
[0010]一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料的制備方法，制備步驟如下:
(1)將固相組分放入球磨混合機(jī)中，分散混合，待混合均勻之后，取出；
(2)將液相組分和混合好的固相組分置于固液混合器中混合，溫度120°C_160°C，混合均勻后取出，得到預(yù)混料；
(3)將預(yù)混料進(jìn)行干燥處理，溫度160°C_180°C，時間3-8h，干燥之后置于真空環(huán)境下靜置l_2h，取出，得到混合均勻的混合料；
(4)將得到的混合料放于模具中，在210°C -220°C溫度下，熱塑成型，即得到所述自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料。
[0011]有益效果:本發(fā)明提供的自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料及其制備方法，是從兩方面提高了復(fù)合材料的性能:一方面，是采用有機(jī)硅樹脂作為主體樹脂，加入陶瓷微粉以提高復(fù)合材料的耐候性；另一方面，考慮到碳纖維的質(zhì)量和成本問題，同時為進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度，在復(fù)合材料中加入納米氧化鋁和含鉬化合物，以及陶瓷微粉，以提高復(fù)合材料的韌性和抗壓縮強(qiáng)度。在制備復(fù)合材料的過程中，嚴(yán)格控制有機(jī)硅樹脂的固化，避免過早固化和固化效率差的問題，因此，制備得到的復(fù)合材料具有高度的均一性。
[0012]因此，本發(fā)明提供的自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，具有較高的均一性，而且強(qiáng)度高、耐候性好，非常使用作為自行車的車架材料。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0014]實(shí)施例1:
一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
有機(jī)硅樹脂65份、聚丙烯酸酯20份、磷酸三甲酚酯2份、碳纖維33份、竹炭纖維12份、1.1um陶瓷微粉5份、納米氧化鋁6份、二烷基二硫代磷酸鉬2份、KH560硅烷偶聯(lián)劑15份和超細(xì)硅酸鋁2份。
[0015]—種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料的制備方法，制備步驟如下:
(1)將固相組分放入球磨混合機(jī)中，分散混合，待混合均勻之后，取出；
(2)將液相組分和混合好的固相組分置于固液混合器中混合，溫度145°C，混合均勻后取出，得到預(yù)混料；
(3)將預(yù)混料進(jìn)行干燥處理，溫度170°C，時間6h，干燥之后置于真空環(huán)境下靜置2h，取出，得到混合均勻的混合料；
(4)將得到的混合料放于模具中，在215°C溫度下，熱塑成型，即得到所述自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料。
[0016]對制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測試:
密度:2.3 g/m3;
楊氏彈性模量:135 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1237 MPa ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0017]實(shí)施例2:
一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
有機(jī)硅樹脂40份、聚丙烯酸酯10份、磷酸三甲酚酯I份、碳纖維15份、竹炭纖維5份、
1.1um陶瓷微粉2份、納米氧化鋁2份、二烷基二硫代磷酸鉬0.5份、KH560硅烷偶聯(lián)劑6份和超細(xì)硅酸鋁I份。
[0018]—種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料的制備方法，制備步驟如下:
(1)將固相組分放入球磨混合機(jī)中，分散混合，待混合均勻之后，取出；
(2)將液相組分和混合好的固相組分置于固液混合器中混合，溫度130°C，混合均勻后取出，得到預(yù)混料；
(3)將預(yù)混料進(jìn)行干燥處理，溫度170°C，時間5h，干燥之后置于真空環(huán)境下靜置lh，取出，得到混合均勻的混合料；
(4)將得到的混合料放于模具中，在205°C溫度下，熱塑成型，即得到所述自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料。
[0019]對制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測試:
密度:2.2 g/m3;
楊氏彈性模量:122 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1078 MPa ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0020]實(shí)施例3:
一種自行車用強(qiáng)化復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
有機(jī)硅樹脂45