CN105038244A - 一种自行车用强化复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行车用强化复合材料及其制备方法，属于材料工程技术领域，复合材料包括如下质量份数的组分：有机硅树脂40-65份、聚丙烯酸酯10-20份、磷酸三甲酚酯1-2份、碳纤维15-33份、竹炭纤维5-12份、陶瓷微粉2-5份、纳米氧化铝2-6份、二烷基二硫代磷酸钼0.5-2份、偶联剂6-15份和分散助剂1-2份。本发明提供的自行车用强化复合材料及其制备方法制备得到的自行车用强化复合材料，具有较高的均一性，而且强度高、耐候性好，非常使用作为自行车的车架材料。
Description
技术领域
本发明属于材料工程技术领域，特别涉及一种自行车用强化复合材料，以及该复合材料的制备方法。
背景技术
随着科技的发展和竞技体育的要求，自行车用复合材料得到深入的发展，从最早的铬钼钢，发展到铝合金、钪合金、镁合金和钛合金，然后随着复合材料的兴起，多种复合材料开始用于自行车部件，碳纤维作为新一代增强纤维，其在各种领域中均有较为深远的影响，在自行车材料领域，碳纤维依然具有非常重大的使用价值。碳纤维等复合材料的兴起，使得自行车在轻量化的方向上取得长足的进步。质轻、强度高，已经成为自行车材料发展的一个重要趋势。
车架作为自行车的骨架，最大程度上决定自行车的应力和强度。碳纤维车架的特征是轻、钢性好和冲击吸收性好的特点，但是，充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。而且，作为自行车生产厂家，利用高等级的碳纤维制作自行车车体，无疑会大大增加成本。另一方面，以碳纤维为主的树脂复合材料，因树脂的老化和耐候性降低，导致自行车应力降低，抗压强度降低，从而极大的影响自行车的使用。
因此，如何提高碳纤维复合材料的耐候性，如何进一步提高碳纤维复合材料的强度，是自行车领域的一个重要发展趋势。
发明内容
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种自行车用强化复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案：一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂40-65份、聚丙烯酸酯10-20份、磷酸三甲酚酯1-2份、碳纤维15-33份、竹炭纤维5-12份、陶瓷微粉2-5份、纳米氧化铝2-6份、二烷基二硫代磷酸钼0.5-2份、偶联剂6-15份和分散助剂1-2份。
作为优选，偶联剂为KH560硅烷偶联剂。
作为优选，分散助剂为硬脂酸锌或超细硅酸铝。
作为优选，陶瓷微粉的平均粒径为0.5-1.5um。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度120℃-160℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度160℃-180℃，时间3-8h，干燥之后置于真空环境下静置1-2h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在210℃-220℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
有益效果：本发明提供的自行车用强化复合材料及其制备方法，是从两方面提高了复合材料的性能：一方面，是采用有机硅树脂作为主体树脂，加入陶瓷微粉以提高复合材料的耐候性；另一方面，考虑到碳纤维的质量和成本问题，同时为进一步提高材料的强度，在复合材料中加入纳米氧化铝和含钼化合物，以及陶瓷微粉，以提高复合材料的韧性和抗压缩强度。在制备复合材料的过程中，严格控制有机硅树脂的固化，避免过早固化和固化效率差的问题，因此，制备得到的复合材料具有高度的均一性。
因此，本发明提供的自行车用强化复合材料，具有较高的均一性，而且强度高、耐候性好，非常使用作为自行车的车架材料。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂65份、聚丙烯酸酯20份、磷酸三甲酚酯2份、碳纤维33份、竹炭纤维12份、1.1um陶瓷微粉5份、纳米氧化铝6份、二烷基二硫代磷酸钼2份、KH560硅烷偶联剂15份和超细硅酸铝2份。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度145℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度170℃，时间6h，干燥之后置于真空环境下静置2h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在215℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.3g/m3；
杨氏弹性模量：135GPa；
拉伸强度：1237MPa；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例2：
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂40份、聚丙烯酸酯10份、磷酸三甲酚酯1份、碳纤维15份、竹炭纤维5份、1.1um陶瓷微粉2份、纳米氧化铝2份、二烷基二硫代磷酸钼0.5份、KH560硅烷偶联剂6份和超细硅酸铝1份。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度130℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度170℃，时间5h，干燥之后置于真空环境下静置1h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在205℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.2g/m3；
杨氏弹性模量：122GPa；
拉伸强度：1078MPa；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例3：
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂45份、聚丙烯酸酯12份、磷酸三甲酚酯1.2份、碳纤维23份、竹炭纤维6份、1.1um陶瓷微粉3份、纳米氧化铝3份、二烷基二硫代磷酸钼1.2份、KH560硅烷偶联剂8份和硬脂酸锌1.2份。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度135℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度170℃，时间5h，干燥之后置于真空环境下静置1h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在205℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.2g/m3；
杨氏弹性模量：125GPa；
拉伸强度：1124MPa；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例4：
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂60份、聚丙烯酸酯17份、磷酸三甲酚酯1.8份、碳纤维29份、竹炭纤维10份、1.1um陶瓷微粉4份、纳米氧化铝5份、二烷基二硫代磷酸钼1.7份、KH560硅烷偶联剂12份和硬脂酸锌1.7份。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度145℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度170℃，时间6h，干燥之后置于真空环境下静置1h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在220℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.2g/m3；
杨氏弹性模量：131GPa；
拉伸强度：1197MPa；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例5：
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂55份、聚丙烯酸酯16份、磷酸三甲酚酯1.5份、碳纤维25份、竹炭纤维8份、1.1um陶瓷微粉4份、纳米氧化铝5份、二烷基二硫代磷酸钼1.6份、KH560硅烷偶联剂11份和超细硅酸铝1.4份。
一种自行车用强化复合材料的制备方法，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度150℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度170℃，时间6h，干燥之后置于真空环境下静置2h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在220℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.1g/m3；
杨氏弹性模量：132GPa；
拉伸强度：1228MPa；
1000h耐老化实验：无明显变化。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种自行车用强化复合材料，其特征在于，复合材料包括如下质量份数的组分：
有机硅树脂40-65份、聚丙烯酸酯10-20份、磷酸三甲酚酯1-2份、碳纤维15-33份、竹炭纤维5-12份、陶瓷微粉2-5份、纳米氧化铝2-6份、二烷基二硫代磷酸钼0.5-2份、偶联剂6-15份和分散助剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的自行车用强化复合材料，其特征在于：偶联剂为KH560硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的自行车用强化复合材料，其特征在于：分散助剂为硬脂酸锌或超细硅酸铝。
4.根据权利要求1所述的自行车用强化复合材料，其特征在于：陶瓷微粉的平均粒径为0.5-1.5um。
5.一种根据权利要求1所述的自行车用强化复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）将固相组分放入球磨混合机中，分散混合，待混合均匀之后，取出；
（2）将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度120℃-160℃，混合均匀后取出，得到预混料；
（3）将预混料进行干燥处理，温度160℃-180℃，时间3-8h，干燥之后置于真空环境下静置1-2h，取出，得到混合均匀的混合料；
（4）将得到的混合料放于模具中，在210℃-220℃温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
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- 2015-07-31 CN CN201510464227.6A patent/CN105038244A/zh active Pending
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