一種自行車用耐沖擊復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料工程技術領域，特別涉及一種自行車用耐沖擊復合材料，以及該復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]碳纖維自行車是近年來發(fā)展興起的一種新型自行車，以碳纖維復合材料作為自行車的車架、前叉或輪組等。
[0003]碳纖維車架的特征是質輕、鋼性好、沖擊吸收性好。因碳纖維的密度較低，以碳纖維材料制作的車架較輕，同時兼具十分優(yōu)良的機械性能。而且碳纖維復合材料的成型工藝，在模具上鋪上纖維片然后流入樹脂并燒固，因此，可以制成各種形狀的車架，具有較好的易成型性能。
[0004]雖然，碳纖維復合材料具有十分優(yōu)良的性能，其缺點也較為明顯。固然成本過高是其不足，更但更為重要的是，由于碳纖維復合材料的成型特點，是在發(fā)生應力的方向上層層疊加，因此，導致碳纖維復合材料在應力方向上具有較好的抗拉伸和抗壓縮性能，但是在非應力方向，即橫向，其橫向耐沖擊性能較差，容易導致斷裂，致使復合材料無法使用。因此，提高碳纖維復合材料的橫向耐沖擊性能是亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明解決的技術問題:針對上述不足，克服現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種自行車用耐沖擊復合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案:一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂40-60份、有機硅樹脂15-25份、正硅酸乙脂3-5份、碳纖維25-45份、竹炭纖維5-10份、玻璃纖維5-10份、碳化鎢1-3份、聚酯纖維6-11份、固化劑5_11份和分散劑2-5 份。
[0007]作為優(yōu)選，所述固化劑為芳香胺固化劑。
[0008]更優(yōu)地，所述固化劑為二氨基二苯甲烷或二乙基甲苯二胺。
[0009]作為優(yōu)選，所述分散劑為聚乙烯蠟。
[0010]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速120-150r/min，時間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190°C-210°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0011]有益效果:本發(fā)明提供的自行車用耐沖擊復合材料及其制備方法，是為解決碳纖維復合材料在非應力方向，及橫向的耐沖擊性較差的問題。為解決這一技術問題，本發(fā)明在碳纖維的基礎上構建了一個復合材料的“骨架”體系。在這個體系中，仍以碳纖維為應力方向的骨架支撐，并通過加入的多種纖維材料，利用各種纖維材料的不定向支撐，構成一個以碳纖維為縱向中心向外發(fā)散多個方向的骨架支撐，這就增強了橫向非應力方向的耐沖擊性能。而且，其他纖維材料既有無機纖維材料也包括有機纖維材料，在固化過程中，大大提高了材料的交聯穩(wěn)定性能。
[0012]因此，本發(fā)明提供的自行車用耐沖擊復合材料，具有較好的橫向耐沖擊性能，避免碳纖維復合材料在非應力方向收到外力導致破損，而且復合材料仍具有較輕的質量和較好的機械性能的特點，顯著提高了提高復合材料的使用壽命。
【具體實施方式】
[0013]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。
[0014]實施例1:
一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂60份、有機硅樹脂25份、正硅酸乙脂5份、碳纖維45份、竹炭纖維10份、玻璃纖維10份、碳化鎢3份、聚酯纖維11份、二氨基二苯甲烷11份和聚乙烯蠟5份。
[0015]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速150r/min，時間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205°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0016]對制備得到的該復合材料進行性能測試:
密度:2.4 g/m3;
楊氏彈性模量:173 GPa ；
拉伸強度:1573 MPa ；
斷裂韌性:785 MPa ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0017]實施例2:
一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂40份、有機硅樹脂15份、正硅酸乙脂3份、碳纖維25份、竹炭纖維10份、玻璃纖維5份、碳化鎢I份、聚酯纖維6份、二氨基二苯甲烷5份和聚乙烯蠟2份。
[0018]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速150r/min，時間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210°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0019]對制備得到的該復合材料進行性能測試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:152 GPa ；
拉伸強度:1429 MPa ；
斷裂韌性:726 MPa ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0020]實施例3:
一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂45份、有機硅樹脂18份、正硅酸乙脂3.5份、碳纖維28份、竹炭纖維6份、玻璃纖維7份、碳化鎢1.5份、聚酯纖維7份、二氨基二苯甲烷7份和聚乙烯蠟3份。
[0021]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速150r/min，時間7h，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205°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0022]對制備得到的該復合材料進行性能測試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:167 GPa ；
拉伸強度:1483 MPa ；
斷裂韌性:734 MPa ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0023]實施例4:
一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂55份、有機硅樹脂24份、正硅酸乙脂4.5份、碳纖維42份、竹炭纖維9份、玻璃纖維8份、碳化鎢2.5份、聚酯纖維10份、二乙基甲苯二胺10份和聚乙烯蠟4份。
[0024]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速150r/min，時間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205°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0025]對制備得到的該復合材料進行性能測試:
密度:2.4 g/m3;
楊氏彈性模量:183 GPa ；
拉伸強度:1618 MPa ；
斷裂韌性:826 MPa ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0026]實施例5: 一種自行車用耐沖擊復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
環(huán)氧樹脂51份、有機硅樹脂22份、正硅酸乙脂4份、碳纖維38份、竹炭纖維8份、玻璃纖維8份、碳化鎢2份、聚酯纖維9份、二氨基二苯甲烷9份和聚乙烯蠟4份。
[0027]—種自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速150r/min，時間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205°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
[0028]對制備得到的該復合材料進行性能測試:
密度:2.5 g/m3;
楊氏彈性模量:189 GPa ；
拉伸強度:1702 MPa ；
斷裂韌性:852 MPa ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0029]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術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，在其它實施例中實現。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種自行車用耐沖擊復合材料，其特征在于，復合材料包括如下質量份數的組分: 環(huán)氧樹脂40-60份、有機硅樹脂15-25份、正硅酸乙脂3-5份、碳纖維25-45份、竹炭纖維5-10份、玻璃纖維5-10份、碳化鎢1-3份、聚酯纖維6-11份、固化劑5_11份和分散劑2-5 份。2.根據權利要求1所述的自行車用耐沖擊復合材料，其特征在于:所述固化劑為芳香胺固化劑。3.根據權利要求2所述的自行車用耐沖擊復合材料，其特征在于:所述固化劑為二氨基二苯甲烷或二乙基甲苯二胺。4.根據權利要求1所述的自行車用耐沖擊復合材料，其特征在于:所述分散劑為聚乙稀錯。5.一種根據權利要求1所述的自行車用耐沖擊復合材料的制備方法，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，放入高速混合機中進行離心混合，轉速120-150r/min，時間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190°C-210°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐沖擊復合材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自行車用耐沖擊復合材料及其制備方法，屬于材料工程技術領域，復合材料包括如下質量份數的組分：環(huán)氧樹脂40-60份、有機硅樹脂15-25份、正硅酸乙脂3-5份、碳纖維25-45份、竹炭纖維5-10份、玻璃纖維5-10份、碳化鎢1-3份、聚酯纖維6-11份、固化劑5-11份和分散劑2-5份。本發(fā)明提供的自行車用耐沖擊復合材料，具有較好的橫向耐沖擊性能，避免碳纖維復合材料在非應力方向收到外力導致破損，而且復合材料仍具有較輕的質量和較好的機械性能的特點，顯著提高了提高復合材料的使用壽命。
【IPC分類】C08L63/00, C08K7/06, C08L67/00, C08K5/5415, C08K7/14, C08L83/04, C08K13/04, C08K3/14
【公開號】CN105038131
【申請?zhí)枴緾N201510464208
【發(fā)明人】金躍國, 王磊, 石秀楓
【申請人】蘇州天健竹業(yè)科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月31日