一種自行車用耐磨復(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耐磨復(fù)合材料，以及該復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自行車復(fù)合材料，是隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的自行車用材料。從傳統(tǒng)的鉻鉬鋼材料發(fā)展到鋁合金和鈦合金等合金材料，是自行車材料發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)機(jī)。鋁合金或鈦合金材料，不僅具有較好的耐沖擊性能，最為重要的是，其質(zhì)量較輕，大大降低了自行車的車重，從而更加利用競(jìng)技之目的。
[0003]碳纖維材料的產(chǎn)生和運(yùn)用，對(duì)多個(gè)領(lǐng)域造成深遠(yuǎn)影響。當(dāng)然，對(duì)于自行車用材料領(lǐng)域，碳纖維材料的影響十分巨大。碳纖維作為車架材料，不僅進(jìn)一步降低了車重，其機(jī)械性能并沒有當(dāng)然的降低，反而具有更為顯著的耐沖擊性。以碳纖維為主體的復(fù)合材料，成為自行車用材料領(lǐng)域的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。
[0004]但是，盡管碳纖維復(fù)合材料具有上述較為突出的優(yōu)勢(shì)，其劣勢(shì)也較為明顯，首先是成本較高，以高品質(zhì)碳纖維為主要成分，無疑會(huì)造成成本過高；以碳纖維和樹脂作為復(fù)合材料，不僅需要考慮到各個(gè)組分之間的選擇和配比關(guān)系，還要慎重選擇相應(yīng)的樹脂，避免在使用過程中，樹脂老化或者樹脂機(jī)械性能降低，從而影響碳纖維的性能發(fā)揮，因此，對(duì)于碳纖維復(fù)合材料，不僅要控制其成本，也要能夠持久的發(fā)揮其性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:針對(duì)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耐磨復(fù)合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化異丁烯1_3份、碳纖維20-45份、竹纖維4-10份、碳化鈦2-5份、膠狀石墨粉2-6份、納米氧化鎂2-6份、固化劑5_12份和分散劑1-3份。
作為優(yōu)選，所述固化劑為三乙烯四胺或間苯二胺。
[0007]更優(yōu)地，所述固化劑為三乙烯四胺。
[0008]作為優(yōu)選，所述分散劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。
[0009]—種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速120-150r/min，時(shí)間5-8h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度160°C-190°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0010]有益效果:本發(fā)明提供的自行車用耐磨復(fù)合材料及其制備方法，從縱橫兩個(gè)層次提高了復(fù)合材料的性能。首先，橫向?qū)哟渭词菑?fù)合材料整體的耐候性和耐沖擊性能，以雙酚A環(huán)氧樹脂和聚醚醚酮樹脂為主體樹脂，以三乙烯四胺或間苯二胺為固化劑，以金屬皂化合物為分散劑，加入其他組分，保證復(fù)合材料的穩(wěn)定性；其次，以耐磨性為縱向?qū)哟?，膠狀石墨粉、碳化鈦和納米氧化鎂均能夠提高復(fù)合材料的耐磨性能和耐沖擊性能。因此，縱橫兩個(gè)層次不僅提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能和穩(wěn)定性能，而且進(jìn)一步提高了其耐磨性能，使其可以在較為嚴(yán)苛的環(huán)境下使用。
[0011]本發(fā)明提供的自行車用耐磨復(fù)合材料，密度較小，質(zhì)輕性能優(yōu)良，具有優(yōu)良的耐沖擊性、機(jī)械性能和耐候性，同時(shí)耐磨性能突出，可提高復(fù)合材料的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)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(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0013]實(shí)施例1:
一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂65份、聚醚醚酮20份、硫化異丁烯3份、碳纖維45份、竹纖維10份、碳化鈦5份、膠狀石墨粉6份、納米氧化鎂6份、三乙烯四胺12份和硬脂酸鋇3份。
一種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速120r/min，時(shí)間6h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度176°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0014]對(duì)制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試:
密度:2.7 g/m3;
楊氏彈性模量:175 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1673 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(yàn)(2h，平均失重):0.2894g ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0015]實(shí)施例2:
一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂45份、聚醚醚酮15份、硫化異丁烯I份、碳纖維20份、竹纖維4份、碳化鈦2份、膠狀石墨粉2份、納米氧化鎂2份、三乙烯四胺5份和硬脂酸鋇I份。
一種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速120r/min，時(shí)間6h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度176°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0016]對(duì)制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試:
密度:2.5 g/m3;
楊氏彈性模量:158 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1526 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(yàn)(2h，平均失重):0.3127g ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0017]實(shí)施例3:
一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂52份、聚醚醚酮16份、硫化異丁烯1.5份、碳纖維25份、竹纖維5份、碳化鈦3份、膠狀石墨粉3份、納米氧化鎂3份、三乙烯四胺7份和硬脂酸鋇1.5份。一種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速150r/min，時(shí)間5h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度176°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0018]對(duì)制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:163 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1627 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(yàn)(2h，平均失重):0.3022g ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0019]實(shí)施例4:
一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂60份、聚醚醚酮18份、硫化異丁烯2.5份、碳纖維41份、竹纖維8份、碳化鈦4份、膠狀石墨粉5份、納米氧化鎂5份、間苯二胺10份和硬脂酸鈣3份。
一種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速135r/min，時(shí)間5h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度177°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0020]對(duì)制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:177 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1756 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(yàn)(2h，平均失重):0.2813g ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0021]實(shí)施例5:
一種自行車用耐磨復(fù)合材料，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
雙酚A型環(huán)氧樹脂55份、聚醚醚酮16份、硫化異丁烯2份、碳纖維38份、竹纖維7份、碳化鈦3份、膠狀石墨粉4份、納米氧化鎂4份、三乙烯四胺9份和硬脂酸鋇2份。
一種自行車用耐磨復(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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速150r/min，時(shí)間6h，離心混合均勻之后取出，得到混合料；
(3)將混合料置于模具之中，在溫度178°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
[0022]對(duì)制備得到的該復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:183 GPa ；
拉伸強(qiáng)度:1826 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(yàn)(2h，平均失重):0.2705g ；
100h耐老化實(shí)驗(yàn):無明顯變化。
[0023]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自行車用耐磨復(fù)合材料，其特征在于，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:雙酚A型環(huán)氧樹脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化異丁烯1_3份、碳纖維20-45份、竹纖維4-10份、碳化鈦2-5份、膠狀石墨粉2-6份、納米氧化鎂2-6份、固化劑5_12份和分散劑1-3份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用耐磨復(fù)合材料，其特征在于:所述固化劑為三乙烯四胺或間苯二胺。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車用耐磨復(fù)合材料，其特征在于:所述固化劑為三乙烯四胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用耐磨復(fù)合材料，其特征在于:所述分散劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車用耐磨復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，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)將固相組分和液相組分混合，放入高速混合機(jī)中進(jìn)行離心混合，轉(zhuǎn)速120-150r/min，時(shí)間5-8h，離心混合均勻之后取出，得到混合料； (3)將混合料置于模具之中，在溫度160°C-190°C下，進(jìn)行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自行車用耐磨復(fù)合材料及其制備方法，屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域，復(fù)合材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：雙酚A型環(huán)氧樹脂45-65份、聚醚醚酮15-20份、硫化異丁烯1-3份、碳纖維20-45份、竹纖維4-10份、碳化鈦2-5份、膠狀石墨粉2-6份、納米氧化鎂2-6份、固化劑5-12份和分散劑1-3份。本發(fā)明提供的自行車用耐磨復(fù)合材料，密度較小，質(zhì)輕性能優(yōu)良，具有優(yōu)良的耐沖擊性、機(jī)械性能和耐候性，同時(shí)耐磨性能突出，可提高復(fù)合材料的使用壽命。
【IPC分類】C08K5/18, C08K13/04, C08L97/02, C08K3/04, C08K3/14, C08K5/372, C08K5/17, C08L63/02, C08K7/06, C08K5/098, C08K3/22, C08L61/16
【公開號(hào)】CN105153646
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510464169
【發(fā)明人】金躍國(guó), 王磊, 石秀楓
【申請(qǐng)人】蘇州天健竹業(yè)科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日