CN105153646A - 一种自行车用耐磨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耐磨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：双酚A型环氧树脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化异丁烯1-3份、碳纤维20-45份、竹纤维4-10份、碳化钛2-5份、胶状石墨粉2-6份、纳米氧化镁2-6份、固化剂5-12份和分散剂1-3份。本发明提供的自行车用耐磨复合材料，密度较小，质轻性能优良，具有优良的耐冲击性、机械性能和耐候性，同时耐磨性能突出，可提高复合材料的使用寿命。
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耐磨复合材料，以及该复合材料的制备方法。
背景技术
自行车复合材料，是随着材料技术的不断发展而产生的一种新型的自行车用材料。从传统的铬钼钢材料发展到铝合金和钛合金等合金材料，是自行车材料发展的一个转机。铝合金或钛合金材料，不仅具有较好的耐冲击性能，最为重要的是，其质量较轻，大大降低了自行车的车重，从而更加利用竞技之目的。
碳纤维材料的产生和运用，对多个领域造成深远影响。当然，对于自行车用材料领域，碳纤维材料的影响十分巨大。碳纤维作为车架材料，不仅进一步降低了车重，其机械性能并没有当然的降低，反而具有更为显著的耐冲击性。以碳纤维为主体的复合材料，成为自行车用材料领域的一个重要的发展趋势。
但是，尽管碳纤维复合材料具有上述较为突出的优势，其劣势也较为明显，首先是成本较高，以高品质碳纤维为主要成分，无疑会造成成本过高；以碳纤维和树脂作为复合材料，不仅需要考虑到各个组分之间的选择和配比关系，还要慎重选择相应的树脂，避免在使用过程中，树脂老化或者树脂机械性能降低，从而影响碳纤维的性能发挥，因此，对于碳纤维复合材料，不仅要控制其成本，也要能够持久的发挥其性能。
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耐磨复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案：一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化异丁烯1-3份、碳纤维20-45份、竹纤维4-10份、碳化钛2-5份、胶状石墨粉2-6份、纳米氧化镁2-6份、固化剂5-12份和分散剂1-3份。
作为优选，所述固化剂为三乙烯四胺或间苯二胺。
更优地，所述固化剂为三乙烯四胺。
作为优选，所述分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速120-150r/min，时间5-8h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度160℃-190℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
有益效果：本发明提供的自行车用耐磨复合材料及其制备方法，从纵横两个层次提高了复合材料的性能。首先，横向层次即是复合材料整体的耐候性和耐冲击性能，以双酚A环氧树脂和聚醚醚酮树脂为主体树脂，以三乙烯四胺或间苯二胺为固化剂，以金属皂化合物为分散剂，加入其他组分，保证复合材料的稳定性；其次，以耐磨性为纵向层次，胶状石墨粉、碳化钛和纳米氧化镁均能够提高复合材料的耐磨性能和耐冲击性能。因此，纵横两个层次不仅提高了复合材料的机械性能和稳定性能，而且进一步提高了其耐磨性能，使其可以在较为严苛的环境下使用。
本发明提供的自行车用耐磨复合材料，密度较小，质轻性能优良，具有优良的耐冲击性、机械性能和耐候性，同时耐磨性能突出，可提高复合材料的使用寿命。
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：
一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂65份、聚醚醚酮20份、硫化异丁烯3份、碳纤维45份、竹纤维10份、碳化钛5份、胶状石墨粉6份、纳米氧化镁6份、三乙烯四胺12份和硬脂酸钡3份。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速120r/min，时间6h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度176℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.7g/m3；
杨氏弹性模量：175GPa；
拉伸强度：1673MPa；
耐冲击性磨损试验（2h，平均失重）：0.2894g；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例2：
一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂45份、聚醚醚酮15份、硫化异丁烯1份、碳纤维20份、竹纤维4份、碳化钛2份、胶状石墨粉2份、纳米氧化镁2份、三乙烯四胺5份和硬脂酸钡1份。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速120r/min，时间6h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度176℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.5g/m3；
杨氏弹性模量：158GPa；
拉伸强度：1526MPa；
耐冲击性磨损试验（2h，平均失重）：0.3127g；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例3：
一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂52份、聚醚醚酮16份、硫化异丁烯1.5份、碳纤维25份、竹纤维5份、碳化钛3份、胶状石墨粉3份、纳米氧化镁3份、三乙烯四胺7份和硬脂酸钡1.5份。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速150r/min，时间5h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度176℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.6g/m3；
杨氏弹性模量：163GPa；
拉伸强度：1627MPa；
耐冲击性磨损试验（2h，平均失重）：0.3022g；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例4：
一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂60份、聚醚醚酮18份、硫化异丁烯2.5份、碳纤维41份、竹纤维8份、碳化钛4份、胶状石墨粉5份、纳米氧化镁5份、间苯二胺10份和硬脂酸钙3份。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速135r/min，时间5h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度177℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.6g/m3；
杨氏弹性模量：177GPa；
拉伸强度：1756MPa；
耐冲击性磨损试验（2h，平均失重）：0.2813g；
1000h耐老化实验：无明显变化。
实施例5：
一种自行车用耐磨复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂55份、聚醚醚酮16份、硫化异丁烯2份、碳纤维38份、竹纤维7份、碳化钛3份、胶状石墨粉4份、纳米氧化镁4份、三乙烯四胺9份和硬脂酸钡2份。
一种自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速150r/min，时间6h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度178℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
对制备得到的该复合材料进行测试：
密度：2.6g/m3；
杨氏弹性模量：183GPa；
拉伸强度：1826MPa；
耐冲击性磨损试验（2h，平均失重）：0.2705g；
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)
1.一种自行车用耐磨复合材料，其特征在于，复合材料包括如下质量份数的组分：
双酚A型环氧树脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化异丁烯1-3份、碳纤维20-45份、竹纤维4-10份、碳化钛2-5份、胶状石墨粉2-6份、纳米氧化镁2-6份、固化剂5-12份和分散剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的自行车用耐磨复合材料，其特征在于：所述固化剂为三乙烯四胺或间苯二胺。
3.根据权利要求2所述的自行车用耐磨复合材料，其特征在于：所述固化剂为三乙烯四胺。
4.根据权利要求1所述的自行车用耐磨复合材料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。
5.一种根据权利要求1所述的自行车用耐磨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）将固相组分和液相组分混合，放入高速混合机中进行离心混合，转速120-150r/min，时间5-8h，离心混合均匀之后取出，得到混合料；
（3）将混合料置于模具之中，在温度160℃-190℃下，进行固化成型，即得到所述自行车用耐磨复合材料。
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