CN109627696A - 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109627696A
CN109627696A CN201811625761.0A CN201811625761A CN109627696A CN 109627696 A CN109627696 A CN 109627696A CN 201811625761 A CN201811625761 A CN 201811625761A CN 109627696 A CN109627696 A CN 109627696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
composite material
epoxy resin
carbon fibre
rim
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811625761.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王鸿图
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Carbon \/ Ying Composite Material Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Carbon \/ Ying Composite Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Carbon \/ Ying Composite Material Co Ltd filed Critical Dongguan Carbon \/ Ying Composite Material Co Ltd
Priority to CN201811625761.0A priority Critical patent/CN109627696A/zh
Publication of CN109627696A publication Critical patent/CN109627696A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B21/00—Rims
    • B60B21/06—Rims characterised by means for attaching spokes, i.e. spoke seats
    • B60B21/062—Rims characterised by means for attaching spokes, i.e. spoke seats for bicycles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/28—Nitrogen-containing compounds
    • C08K2003/282—Binary compounds of nitrogen with aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/18—Spheres

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及轮圈材料技术领域，具体涉及一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用。所述碳纤维轮圈用复合材料由质量比为（30‑50）：（50‑70）的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64‑76份、硅烷偶联剂0.2‑0.4份、石墨烯0.01‑5份、导热纤维粉末0.01‑10%份、氮化铝0.01‑5份、氮化硼0.01‑5份、固化剂2‑5份、催化剂2‑5份。本发明的预浸料导热性好，可避免在刹车过程轮圈因高温产生的变形而危害骑乘者的安全，其制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，利于工业化生产；采用预浸料制得的轮圈导热性好和使用安全性好，使用寿命长。

Description

一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及轮圈材料技术领域，具体涉及一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
自行车是人们日常生活中常用的代步工具，使用自行车出行具有环保、便捷等优点，且具有强身健体的作用。在现有技术中，自行车在刹车过程中刹车片与轮圈之间的摩擦热可能使得刹车过程中因温度高而导致轮圈变形，给骑乘者带来安全隐患，而传统碳纤维复合材料轮圈仅依靠提高其中树脂的玻璃化转变温度（Tg）来减少骑乘者在刹车过程中因温度高，轮圈变形所带来的安全威胁，然而其实际效果有待进一步提高。因此提高轮圈的导热性能进而可以减少在持续刹车过程中因轮圈整体温度变高而导致轮圈变形，并提高使用安全性和轮圈强度和使用寿命具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维轮圈用复合材料，该预浸料导热性好，可避免在避免刹车过程轮圈因高温产生的变形危害骑乘者的安全，且使用寿命长。
本发明的另一目的在于提供该碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，该制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，利于工业化生产。
本发明的又一目的在于提供该碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，所制得的轮圈导热性好和使用安全性好，使用寿命长。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为（30-50）：（50-70）的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64-76份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、石墨烯0.01-5份、导热纤维粉末0.01-10%份、氮化铝0.01-5份、氮化硼0.01-5份、固化剂2-5份、催化剂2-5份。
本发明的碳纤维轮圈用复合材料通过将高导热环氧树脂和碳纤维复合，并添加硅烷偶联剂、石墨烯、氮化铝和氮化硼等，各组分相容性好，结合强度高，使具有碳纤维轮圈用复合材料良好的导热性能，可快速导走刹车过程中刹车片与轮圈之间的摩擦热，避免轮圈因高温产生的变形危害骑乘者的安全。
进一步的，所述固化剂为双氰胺和芳香胺类固化剂中的至少一种。进一步的，所述芳香胺类固化剂为间苯二胺、4 ,4’-二氨基二苯甲烷、4 ,4’-二氨基二苯砜、4 ,4’-二氨基二苯醚中的至少一种。本发明通过精心选择固化剂，并控制固化剂的用量，使组合物具有有合适的固化速度，便于制备预浸料，并且所得到的预浸料存稳定性好。
进一步的，所述催化剂为异辛酸钴、异辛酸镍和环烷酸锰中的至少一种。
进一步的，所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为90-120nm。所述氮化铝为纳米氮化硼，所述纳米氮化硼的粒径为30-50nm。进一步的，所述导热纤维为碳纤维。
氮化铝具有良好的高温强度，膨胀系数小，导热性好；氮化硼具有高温稳定性好、耐热震性好、机械强度高、导热系数高、膨胀系数低、耐腐蚀。本发明通过精心选择氮化铝、氮化硼和石墨烯添加于环氧树脂组合物中，并严格控制其用量以及氮化铝、氮化硼的粒径，各组分分布均匀，相容性好，使制得的碳纤维轮圈用复合材料具有优异的导热性能和机械强度，且粘结性能好，使用寿命长。
进一步的，所述环氧树脂为复合环氧树脂，所述复合环氧树脂为由多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂以及超支化环氧树脂按照质量比为(6-7)：(3-4)：（1.5-2）：（1-1.8）组成的混合物。本发明通过将多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂、超支化环氧树脂复配形成复合环氧树脂，使得复合环氧树脂具有良好的综合性能，且在常温下储存期长，具有良好的韧性，与碳纤维以及其他组分结合紧密，相容性好，使制得的碳纤维轮圈用复合材料具有优良的机械强度，耐冲击性能和韧性好，同时具有良好的耐热性能，玻璃化温度达到240℃以上。
进一步的，所述多官能度环氧脂为对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂、3 ,3’-二乙基-4 ,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂、4，4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂中的至少一种。
进一步的，所述双酚A环氧树脂微球的制备方法包括以下步骤：
(A1)、按重量计，取双酚A环氧树脂20-30份和聚氧化乙烯二元醇25-35份在40-50℃温度下混合均匀，得到混合物A1；(A2)、取3-5份二乙烯三胺加入到混合物A1中，在40-50℃温度下条件下混合均匀，得到混合物A2；(A3)、将混合物液体A2在70-80℃温度下固化处理60-90min，冷却后得到环氧树脂微球乳液；(A4)、将环氧树脂微球乳液清洗、过滤，干燥后即得到双酚A环氧树脂微球。本发明制得的双酚A环氧树脂微球的粒径均一，粒径为500-600nm，在环氧树脂组合物中分散性能好，具有优异的机械强度和耐溶剂性能、其线膨胀率低、热稳定性好，可提高环氧树脂组合物的韧性。
进一步的，所述超支化环氧树脂的环氧基数目为14-32 ，数均分子量为4000-8000。本发明通过对环氧基数目的选择，可更好地提高超支化树脂与其他环氧树脂以及其他原料的相容性、控制增韧交联密度:在超支化环氧树脂的数均分子量范围内，兼顾流动力性、相容性和耐热性，提高了复合环氧树脂的韧性和机械性能。
进一步的，所述有机硅环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，取1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷100份、氯铂酸0.8-1.2份、甲苯4.5-5.5份于在85-95℃温度下混合均匀后，滴加3-(二甲基硅氧基)-1 ,1 ,5 ,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷70-80份，滴加时间为90-120min，然后在110-120℃温度下反应2-3h，减压蒸馏后得到有机硅环氧树脂。本发明通过上述步骤，使制得的有机硅环氧树脂具有良好的粘结性能，可提高复合环氧树脂的韧性和机械性能、耐热性和耐溶剂性。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至100-130℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至60-80℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为（30-50）：（50-70）的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
本发明的碳纤维轮圈用复合材料制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，环氧树脂组合物与碳纤维结合紧密，利于工业化生产。
进一步的，所述步骤(1)中，所述遮盖膜为PE膜。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，包括以下步骤：将碳纤维轮圈用复合材料预成型呈自行车轮圈的形状，置于气袋后，放入模具中，然后将模具放到热压台上加热固化，制得自行车轮圈。进一步的，所述加热固化的温度为120-180℃。
进一步的，所述加热固化过程中，全程用压缩空气使气袋与材料贴紧，以维持轮圈形状。采用本发明的碳纤维轮圈用复合材料所制得的轮圈导热性和使用安全性好，使用寿命长，产品质量稳定，制备方法简单高效。
本发明的有益效果：本发明的碳纤维轮圈用复合材料通过将高导热环氧树脂和碳纤维复合，各组分相互配合，使具有碳纤维轮圈用复合材料良好的导热性能，可快速导走刹车过程中刹车片与轮圈之间的摩擦热，避免轮圈因高温产生的变形而危害骑乘者的安全。本发明的碳纤维轮圈用复合材料制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，利于工业化生产。采用本发明的碳纤维轮圈用复合材料所制得的轮圈导热性好和使用安全性好，使用寿命长。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为（40）：60的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂70份、硅烷偶联剂0.3份、石墨烯1份、导热纤维粉末2%份、氮化铝2份、氮化硼3份、固化剂3份、催化剂3份。
进一步的，所述固化剂为双氰胺。所述芳香胺类固化剂为间苯二胺。
进一步的，所述催化剂为异辛酸钴。
进一步的，所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为100nm。所述氮化铝为纳米氮化硼，所述纳米氮化硼的粒径为40nm。进一步的，所述导热纤维为导热碳纤维。
进一步的，所述环氧树脂为复合环氧树脂，所述复合环氧树脂为由多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂以及超支化环氧树脂按照质量比为6.5：3.5：1.8：1.5组成的混合物。进一步的，所述多官能度环氧脂为对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂。
进一步的，所述双酚A环氧树脂微球的制备方法包括以下步骤：
(A1)、按重量计，取双酚A环氧树脂25份和聚氧化乙烯二元醇30份在45℃温度下混合均匀，得到混合物A1；(A2)、取4份二乙烯三胺加入到混合物A1中，在45℃温度下条件下混合均匀，得到混合物A2；(A3)、将混合物液体A2在75℃温度下固化处理80min，冷却后得到环氧树脂微球乳液；(A4)、将环氧树脂微球乳液清洗、过滤，干燥后即得到双酚A环氧树脂微球。
进一步的，所述超支化环氧树脂的环氧基数目为16 ，数均分子量为4000-8000。
进一步的，所述有机硅环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，取1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷100份、氯铂酸1份、甲苯5份于在90℃温度下混合均匀后，滴加3-(二甲基硅氧基)-1 ,1 ,5 ,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷75份，滴加时间为100min，然后在115℃温度下反应2.5h，减压蒸馏后得到有机硅环氧树脂。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至115℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至60-80℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为40：60的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
进一步的，所述步骤(1)中，所述遮盖膜为PE膜。
进一步的，所述加热固化的温度为150℃。所述加热固化过程中，全程用压缩空气使气袋与材料贴紧，以维持轮圈形状。
实施例2
一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为30： 50的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64份、硅烷偶联剂0.2份、石墨烯0.01份、导热纤维粉末10%份、氮化铝0.01份、氮化硼5份、固化剂2份、催化剂2份。
进一步的，所述固化剂为间苯二胺。所述催化剂由由质量为1:1的异辛酸镍和环烷酸锰组成的混合物。
进一步的，所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为900nm。所述氮化铝为纳米氮化硼，所述纳米氮化硼的粒径为30nm。
进一步的，所述环氧树脂为复合环氧树脂，所述复合环氧树脂为由多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂以及超支化环氧树脂按照质量比为6：3： 1.5： 1组成的混合物。进一步的，所述多官能度环氧脂为3 ,3’-二乙基-4 ,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂。
进一步的，所述双酚A环氧树脂微球的制备方法包括以下步骤：
(A1)、按重量计，取双酚A环氧树脂20份和聚氧化乙烯二元醇25份在40℃温度下混合均匀，得到混合物A1；(A2)、取3份二乙烯三胺加入到混合物A1中，在40℃温度下条件下混合均匀，得到混合物A2；(A3)、将混合物液体A2在70℃温度下固化处理90min，冷却后得到环氧树脂微球乳液；(A4)、将环氧树脂微球乳液清洗、过滤，干燥后即得到双酚A环氧树脂微球。
进一步的，所述有机硅环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，取1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷100份、氯铂酸0.8份、甲苯4.5份于在85℃温度下混合均匀后，滴加3-(二甲基硅氧基)-1 ,1 ,5 ,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷70份，滴加时间为90min，然后在110℃温度下反应3h，减压蒸馏后得到有机硅环氧树脂。
进一步的，所述超支化环氧树脂的环氧基数目为32 ，数均分子量为4000-8000。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至100℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至60℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为30： 50的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
进一步的，所述加热固化的温度为120℃。
本实施例的其他内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
本实施例中，一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为50： 70的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂76份、硅烷偶联剂0.4份、石墨烯5份、导热纤维粉末0.01%份、氮化铝5份、氮化硼0.01份、固化剂5份、催化剂5份。
进一步的，所述固化剂为由质量比为1;2的4 ,4’-二氨基二苯甲烷和4 ,4’-二氨基二苯砜组成的混合物。所述催化剂环烷酸锰。
进一步的，所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为120nm。
进一步的，所述环氧树脂为复合环氧树脂，所述复合环氧树脂为由多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂以及超支化环氧树脂按照质量比为(6-7)：(3-4)：（1.5-2）：（1-1.8）组成的混合物。本发明通过将多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂、超支化环氧树脂复配形成复合环氧树脂，使得复合环氧树脂具有良好的综合性能，且在常温下储存期长，具有良好的韧性，与碳纤维以及其他组分结合紧密，相容性好，使制得的碳纤维轮圈用复合材料具有优良的机械强度，耐冲击性能和韧性好，同时具有良好的耐热性能，玻璃化温度达到240℃以上。
进一步的，所述多官能度环氧脂为4，4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂。
进一步的，所述双酚A环氧树脂微球的制备方法包括以下步骤：
(A1)、按重量计，取双酚A环氧树脂30份和聚氧化乙烯二元醇35份在50℃温度下混合均匀，得到混合物A1；(A2)、取5份二乙烯三胺加入到混合物A1中，在50℃温度下条件下混合均匀，得到混合物A2；(A3)、将混合物液体A2在80℃温度下固化处理60min，冷却后得到环氧树脂微球乳液；(A4)、将环氧树脂微球乳液清洗、过滤，干燥后即得到双酚A环氧树脂微球。进一步的，所述超支化环氧树脂的环氧基数目为14，数均分子量为4000-8000。
进一步的，所述有机硅环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：按重量份计，取1，2-环氧基-4-乙烯基环己烷100份、氯铂酸1.2份、甲苯5.5份于在95℃温度下混合均匀后，滴加3-(二甲基硅氧基)-1 ,1 ,5 ,5-四甲基-3-苯基三硅氧烷80份，滴加时间为120min，然后在120℃温度下反应2h，减压蒸馏后得到有机硅环氧树脂。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至130℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至80℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为50：70的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
进一步的，所述加热固化的温度为180℃。
本实施例的其他内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4
本实施例中，一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为45：65的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂68份、硅烷偶联剂0.25份、石墨烯3份、导热纤维粉末5%份、氮化铝2份、氮化硼2份、固化剂4份、催化剂3份。
进一步的，所述固化剂为双氰胺。进一步的，所述催化剂为异辛酸钴、异辛酸镍和环烷酸锰中的至少一种。
进一步的，所述环氧树脂为复合环氧树脂，所述复合环氧树脂为由多官能度环氧脂、双酚A环氧树脂微球、有机硅环氧树脂以及超支化环氧树脂按照质量比为6.7：3.2：2：1.6组成的混合物。进一步的，所述多官能度环氧脂为4，4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂。
进一步的，所述超支化环氧树脂的环氧基数目为28 ，数均分子量为4000-8000。
本发明还提供了上述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至110℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至75℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为45：65的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
本实施例的其他内容与实施例1相同，这里不再赘述。
对实施例1-4的碳纤维轮圈用复合材料的导热性能进行测定。测得本发明的碳纤维轮圈用复合材料在60km/h的速度下持续刹车60秒，传统碳纤维复合材料最高温度>200℃(最高260℃)，而采用本发明做出的轮圈最高180℃，热传导效果好，大大提高了轮圈的安全系数。
对实施例1-4的碳纤维轮圈用复合材料的机械性能进行测定，测定方法如下：按照GB/T 1047-2005测定拉伸强度，按照GB/T 1043-1993测定冲击强度。测得实施例1-4的拉伸强度为2700-2800MPa，冲击强度为72-78kJ/m2。本发明的碳纤维轮圈用复合材料具有优良的机械性能，抗冲击性好。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纤维轮圈用复合材料，其特征在于：由质量比为（30-50）：（50-70）的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64-76份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、石墨烯0.01-5份、导热纤维粉末0.01-10%份、氮化铝0.01-5份、氮化硼0.01-5份、固化剂2-5份、催化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维轮圈用复合材料，其特征在于：所述固化剂为双氰胺、芳香胺类固化剂和脂肪族胺类固化剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维轮圈用复合材料，其特征在于：所述催化剂为异辛酸钴、异辛酸镍和环烷酸锰中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维轮圈用复合材料，其特征在于：所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为90-120nm。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维轮圈用复合材料，其特征在于：所述氮化铝为纳米氮化硼，所述纳米氮化硼的粒径为30-50nm。
6.如权利要求1-5任一所述的碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将环氧树脂先加热至100-130℃，搅拌均匀后，然后按比例再加入硅烷偶联剂、石墨烯、导热纤维粉末、氮化铝、氮化硼、导热纤维粉末搅拌均匀，降温至60-80℃，加入固化剂、催化剂，搅拌均匀后得到环氧树脂组合物，将其按需要做成薄膜备用；
（2）将步骤（1）所制得的薄膜与碳纤维按照质量比为（30-50）：（50-70）的比例混合，得到混合物A，所述混合物A的下方放置有离型纸做载体，混合物A的上方用遮盖膜覆盖收卷，得到碳纤维轮圈用复合材料，备用。
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述遮盖膜为PE膜。
8.如权利要求1-5任一所述的碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，其特征在于：包括以下步骤：将碳纤维轮圈用复合材料预成型呈自行车轮圈的形状，置于气袋后，放入模具中，然后将模具放到热压台上加热固化，制得自行车轮圈。
9.根据权利要求8所述的碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，其特征在于：所述加热固化的温度为120-180℃。
10.根据权利要求8所述的碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，其特征在于：所述加热固化过程中，全程用压缩空气使气袋与材料贴紧，以维持轮圈形状。
CN201811625761.0A 2018-12-28 2018-12-28 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用 Pending CN109627696A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811625761.0A CN109627696A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811625761.0A CN109627696A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109627696A true CN109627696A (zh) 2019-04-16

Family

ID=66079132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811625761.0A Pending CN109627696A (zh) 2018-12-28 2018-12-28 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109627696A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373021A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 东莞市众一新材料科技有限公司 一种改性pa56复合材料及其制备方法
CN112172414A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 浙江竤屹科技有限公司 一种复合材料、具有该材料的无气轮胎及其装配方法
GB2587227A (en) * 2019-09-19 2021-03-24 Adultimum Ag Method of assembling a bicycle rim, bicycle rim

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104175791A (zh) * 2014-08-14 2014-12-03 维多利亚工业有限公司 具有散热能力的纤维增强复合材料轮圈
CN104228083A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 天心工业股份有限公司 碳纤维轮圈制造方法
CN105061999A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 殷姝媛 一种高导热性能高分子复合材料
CN105086361A (zh) * 2015-04-29 2015-11-25 宁波职业技术学院 一种石墨烯改性的碳纤维树脂材料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104228083A (zh) * 2013-06-18 2014-12-24 天心工业股份有限公司 碳纤维轮圈制造方法
CN104175791A (zh) * 2014-08-14 2014-12-03 维多利亚工业有限公司 具有散热能力的纤维增强复合材料轮圈
CN105086361A (zh) * 2015-04-29 2015-11-25 宁波职业技术学院 一种石墨烯改性的碳纤维树脂材料
CN105061999A (zh) * 2015-08-06 2015-11-18 殷姝媛 一种高导热性能高分子复合材料

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373021A (zh) * 2019-07-26 2019-10-25 东莞市众一新材料科技有限公司 一种改性pa56复合材料及其制备方法
GB2587227A (en) * 2019-09-19 2021-03-24 Adultimum Ag Method of assembling a bicycle rim, bicycle rim
CN112172414A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 浙江竤屹科技有限公司 一种复合材料、具有该材料的无气轮胎及其装配方法
CN112172414B (zh) * 2020-09-25 2022-07-01 浙江竤屹科技有限公司 一种复合材料、具有该材料的无气轮胎及其装配方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109627696A (zh) 一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用
Agag et al. Novel organic–inorganic hybrids prepared from polybenzoxazine and titania using sol–gel process
CN105452347B (zh) 包含球形热解二氧化硅纳米粒子的纳米复合材料、复合材料、制品及其制备方法
JP6902193B2 (ja) 放熱部材用組成物、放熱部材、電子機器、放熱部材の製造方法
CN101235113B (zh) 含聚硅烷芳炔树脂及其制备方法
Derradji et al. High thermal and thermomechanical properties obtained by reinforcing a bisphenol-A based phthalonitrile resin with silicon nitride nanoparticles
Ji et al. Novel modification of bismaleimide–triazine resin by reactive hyperbranched polysiloxane
EP2634205A1 (en) Cyanate ester compound, curable resin composition containing cyanate ester compound, and cured product thereof
CN110461814A (zh) 含有邻苯二甲腈反应性稀释剂和双邻苯二甲腈树脂的树脂共混物、预浸料和制品
CN103304999B (zh) 氰酸酯树脂/含金属铝或钛的倍半硅氧烷组合物
CN1944441B (zh) 含苯并噁嗪基团的倍半硅氧烷和其组合物及制备方法
Zhang et al. Environment-friendly synthesis and performance of a novel hyperbranched epoxy resin with a silicone skeleton
CN104119640B (zh) 适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环氧树脂组合物及其制备方法
CN108699221A (zh) 环氧树脂固化剂、环氧树脂组合物、碳纤维增强复合材料
CN1676548A (zh) 一种短纤维增强聚酰亚胺复合材料及制备方法和用途
CN105367793A (zh) 具有优异空间环境特性的氰酸酯树脂预聚体、预浸料及其制备方法和应用
CN102604108A (zh) 有机硅粘结剂及其专用硅硼碳氮聚合物
CN1884376A (zh) 耐热性苯并噁嗪树脂复合物及其制备方法和用途
Song et al. Reduced curing kinetic energy and enhanced thermal resistance of phthalonitrile resins modified with inorganic particles
GB2427196A (en) Matrix resin composition
CN102775614A (zh) 含双塔型倍半硅氧烷的苯并噁嗪树脂
CN105860526A (zh) 预浸料用硅树脂组合物、碳纤维预浸料及碳纤维硅树脂复合材料
Fu et al. Preparation and properties of hybrid materials originating from polybenzoxazines and silsesquioxanes
CN103059787B (zh) 导热性粘合剂组合物、使用该组合物的粘合用片材以及导热性切割芯片贴膜
CN105331104B (zh) 一种改性热固性树脂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190416