自行車車架用碳纖維復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于自行車復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自行車車架用碳纖維復(fù)合材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自行車運動是一種最能改善人們心肺功能的耐力性有氧運動。車架是自行車的靈 魂，好的自行車架必須符合重量輕、強度夠、剛性高三個條件。作為自行車運動的車種當然 是重量越輕越好，如此才越省力騎得越快；強度夠是指車架在高強度的騎乘之下不會有斷 裂彎曲的安全顧慮；剛性高是指車架要夠硬，有時候一臺剛性差的車架也許沒有安全顧慮， 但是騎起來車架力量傳導(dǎo)過差，使得騎乘者踩踏起來有車子拖重的感覺，即使是夠輕、夠強 的車架但剛性過差這仍究是一臺不合格的運動自行車。頂級運動自行車的車架生產(chǎn)工藝極 其復(fù)雜，如UCC運動自行車的鋁制車架，采取一體成型技術(shù)，從整塊鋁錠中抽取，整個車架 要經(jīng)歷200多道制作工序，與普通自行車的焊接車架有很大的不同。這也是運動自行車性 能優(yōu)于普通自行車的核心所在。在市售的車種中，能符合上述好車架標準的車架材質(zhì)有：鋁 合金、碳纖維、鈦合金及合金鋼材四種。鋁合金的騎乘質(zhì)感屬于靈敏輕巧、高剛性，但同時也 傳達了地面每一丁點的振動反應(yīng)，而略為犧牲了舒適性。
[0003] 碳纖維的特性是較具彈性、騎乘感穩(wěn)定、長途巡航持續(xù)感佳、舒適性高。鈦合金的 特性很類似鋁合金與碳纖維的綜合，它可以有類似碳纖維的彈性也可以享有鋁合金般的輕 巧與剛性，但是這些好處都得以遠高于其它材質(zhì)的價格才能達到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是尋求鈦合金的替代產(chǎn)品，提供一種自行車車架用碳纖維復(fù)合材料 及其制備方法，該復(fù)合材料以碳纖維為主體，添加鎂鋁合金及樹脂材料，在保持優(yōu)異性能的 同時降低復(fù)合材料的成本，復(fù)合材料靈敏輕巧，剛性高，大幅提升騎行舒適度。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，組分及及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：碳纖維30~40份， 鎂鋁合金：T8份，二氧化鈦1.5~3.8份，丙烯酸酯樹脂4~10份，乙基纖維素2飛份，聚酞 胺纖維6~10份，碳素纖維2~4份，丙烯腈:T5份，N-甲基吡咯烷酮0.8~3.6份，聚乙烯蠟 0. 6~1. 8份，油酸三乙醇胺0. 5~2. 1份，三氧化二鋁0. 6~1. 4份，硬脂酸單甘油酯0. 7~2. 2 份，增塑劑2~4份，填料2飛份，抗氧劑0. 5~2. 5份。
[0006] 所述的抗氧劑為抗氧劑DLPP或者抗氧劑1076。
[0007] 所述的增塑劑為氯化石蠟。
[0008] 所述填料為納米碳酸鈣或者有機蒙脫土。
[0009] 所述的鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量比為20~40%，剩余為鋁。
[0010] 所述的自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，組分及及各組分的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選如下：碳 纖維35份，鎂鋁合金5. 5份，二氧化鈦2. 6份，丙烯酸酯樹脂7份，乙基纖維素3. 5份，聚 酞胺纖維8份，碳素纖維3份，丙烯腈4份，N-甲基吡咯烷酮2. 7份，聚乙烯蠟1.2份，油 酸三乙醇胺1.3份，三氧化二鋁1份，硬脂酸單甘油酯1.4份，增塑劑3份，填料3. 5份，抗 氧劑1.5份。
[0011] 所述自行車車架用碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 1) 將丙烯酸酯樹脂、乙基纖維素、聚酞胺纖維、碳素纖維、丙烯腈、N-甲基吡咯烷酮、 聚乙烯蠟、油酸三乙醇胺、硬脂酸單甘油酯和抗氧劑按比例加入到高速混勻機中混合，轉(zhuǎn)速 600~900rpm，混合 1~3h ; 2) 將步驟1)得到的混合物料與碳纖維在30(T400°C下混熔l(T30min，與鎂鋁合金、二 氧化鈦、三氧化二鋁、增塑劑和填料一起加入到擠出機中，在35(T380°C下熔融混煉擠出，冷 卻造粒得自行車車架用碳纖維復(fù)合材料。
[0012] 步驟1)中轉(zhuǎn)速優(yōu)選為800rpm，混合2h。
[0013] 有益效果：本發(fā)明提供的自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料以碳纖維為 主體，添加鎂鋁合金及樹脂材料，在保持優(yōu)異性能的同時降低復(fù)合材料的成本，復(fù)合材料靈 敏輕巧，剛性高，大幅提升騎行舒適度。
【具體實施方式】
[0014] 以下實施例中所采用的鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量比為30%。其余組分均可通過商業(yè)途 徑獲得。
[0015] 實施例1 自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，組分及及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：碳纖維30份，鎂鋁 合金3份，二氧化鈦1.5份，丙烯酸酯樹脂4份，乙基纖維素2份，聚酞胺纖維6份，碳素 纖維2份，丙烯腈3份，N-甲基吡咯烷酮0. 8份，聚乙烯蠟0. 6份，油酸三乙醇胺0. 5份，三 氧化二鋁0.6份，硬脂酸單甘油酯0.7份，增塑劑氯化石蠟2份，填料納米碳酸鈣2份，抗 氧劑 1076 0. 5份。
[0016] 制備方法，包括如下步驟： 1) 將丙烯酸酯樹脂、乙基纖維素、聚酞胺纖維、碳素纖維、丙烯腈、N-甲基吡咯烷酮、 聚乙烯蠟、油酸三乙醇胺、硬脂酸單甘油酯和抗氧劑按比例加入到高速混勻機中混合，轉(zhuǎn)速 800rpm，混合 2h ; 2) 將步驟1)得到的混合物料與碳纖維在350°C下混熔20min，與鎂鋁合金、二氧化鈦、 三氧化二鋁、增塑劑和填料一起加入到擠出機中，在360°C下熔融混煉擠出，冷卻造粒得自 行車車架用碳纖維復(fù)合材料。
[0017] 實施例2 自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，組分及及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：碳纖維40份，鎂鋁 合金8份，二氧化鈦3. 8份，丙烯酸酯樹脂10份，乙基纖維素5份，聚酞胺纖維10份，碳素 纖維4份，丙烯腈5份，N-甲基吡咯烷酮3. 6份，聚乙烯蠟1. 8份，油酸三乙醇胺2. 1份，三 氧化二鋁1. 4份，硬脂酸單甘油酯2. 2份，增塑劑氯化石蠟4份，填料有機蒙脫土 5份，抗 氧劑DLPP2. 5份。
[0018] 制備方法，包括如下步驟： 1)將丙烯酸酯樹脂、乙基纖維素、聚酞胺纖維、碳素纖維、丙烯腈、N-甲基吡咯烷酮、 聚乙烯蠟、油酸三乙醇胺、硬脂酸單甘油酯和抗氧劑按比例加入到高速混勻機中混合，轉(zhuǎn)速 800rpm，混合 2h ; 2)將步驟1)得到的混合物料與碳纖維在350°C下混熔20min，與鎂鋁合金、二氧化鈦、 三氧化二鋁、增塑劑和填料一起加入到擠出機中，在360°C下熔融混煉擠出，冷卻造粒得自 行車車架用碳纖維復(fù)合材料。
[0019] 實施例3 自行車車架用碳纖維復(fù)合材料，組分及及各組分的質(zhì)量分數(shù)如下：碳纖維32份，鎂鋁 合金4份，二氧化鈦1.9份，丙烯酸酯樹脂5份，乙基纖維素3份，聚酞胺纖維7份，碳素纖 維3份，丙烯腈3. 5份，N-甲基吡咯烷酮1. 2份，聚乙烯蠟1. 3份，油酸三乙醇胺0. 9份，三 氧化二鋁