一种自行车用强化复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料工程技术领域，特别涉及一种自行车用强化复合材料，以及该复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展和竞技体育的要求，自行车用复合材料得到深入的发展，从最早的铬钼钢，发展到铝合金、钪合金、镁合金和钛合金，然后随着复合材料的兴起，多种复合材料开始用于自行车部件，碳纤维作为新一代增强纤维，其在各种领域中均有较为深远的影响，在自行车材料领域，碳纤维依然具有非常重大的使用价值。碳纤维等复合材料的兴起，使得自行车在轻量化的方向上取得长足的进步。质轻、强度高，已经成为自行车材料发展的一个重要趋势。
[0003]车架作为自行车的骨架，最大程度上决定自行车的应力和强度。碳纤维车架的特征是轻、钢性好和冲击吸收性好的特点，但是，充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。而且，作为自行车生产厂家，利用高等级的碳纤维制作自行车车体，无疑会大大增加成本。另一方面，以碳纤维为主的树脂复合材料，因树脂的老化和耐候性降低，导致自行车应力降低，抗压强度降低，从而极大的影响自行车的使用。
[0004]因此，如何提高碳纤维复合材料的耐候性，如何进一步提高碳纤维复合材料的强度，是自行车领域的一个重要发展趋势。
【发明内容】
[0005]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强化复合材料及其制备方法。
[0006]本发明的技术方案:一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分:
有机硅树脂40-65份、聚丙烯酸酯10-20份、磷酸三甲酚酯1-2份、碳纤维15-33份、竹炭纤维5-12份、陶瓷微粉2-5份、纳米氧化铝2-6份、二烷基二硫代磷酸钼0.5-2份、偶联剂6-15份和分散助剂1-2份。
[0007]作为优选，偶联剂为KH560硅烷偶联剂。
[0008]作为优选，分散助剂为硬脂酸锌或超细硅酸铝。
[0009]作为优选，陶瓷微粉的平均粒径为0.5-1.5um。
[0010]一种自行车用强化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)将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度120°C_160°C，混合均匀后取出，得到预混料；
(3)将预混料进行干燥处理，温度160°C_180°C，时间3-8h，干燥之后置于真空环境下静置l_2h，取出，得到混合均匀的混合料；
(4)将得到的混合料放于模具中，在210°C -220°C温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
[0011]有益效果:本发明提供的自行车用强化复合材料及其制备方法，是从两方面提高了复合材料的性能:一方面，是采用有机硅树脂作为主体树脂，加入陶瓷微粉以提高复合材料的耐候性；另一方面，考虑到碳纤维的质量和成本问题，同时为进一步提高材料的强度，在复合材料中加入纳米氧化铝和含钼化合物，以及陶瓷微粉，以提高复合材料的韧性和抗压缩强度。在制备复合材料的过程中，严格控制有机硅树脂的固化，避免过早固化和固化效率差的问题，因此，制备得到的复合材料具有高度的均一性。
[0012]因此，本发明提供的自行车用强化复合材料，具有较高的均一性，而且强度高、耐候性好，非常使用作为自行车的车架材料。
【具体实施方式】
[0013]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。
[0014]实施例1:
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分:
有机硅树脂65份、聚丙烯酸酯20份、磷酸三甲酚酯2份、碳纤维33份、竹炭纤维12份、1.1um陶瓷微粉5份、纳米氧化铝6份、二烷基二硫代磷酸钼2份、KH560硅烷偶联剂15份和超细硅酸铝2份。
[0015]—种自行车用强化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)将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度145°C，混合均匀后取出，得到预混料；
(3)将预混料进行干燥处理，温度170°C，时间6h，干燥之后置于真空环境下静置2h，取出，得到混合均匀的混合料；
(4)将得到的混合料放于模具中，在215°C温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
[0016]对制备得到的该复合材料进行测试:
密度:2.3 g/m3;
杨氏弹性模量:135 GPa ；
拉伸强度:1237 MPa ；
100h耐老化实验:无明显变化。
[0017]实施例2:
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分:
有机硅树脂40份、聚丙烯酸酯10份、磷酸三甲酚酯I份、碳纤维15份、竹炭纤维5份、
1.1um陶瓷微粉2份、纳米氧化铝2份、二烷基二硫代磷酸钼0.5份、KH560硅烷偶联剂6份和超细硅酸铝I份。
[0018]—种自行车用强化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)将液相组分和混合好的固相组分置于固液混合器中混合，温度130°C，混合均匀后取出，得到预混料；
(3)将预混料进行干燥处理，温度170°C，时间5h，干燥之后置于真空环境下静置lh，取出，得到混合均匀的混合料；
(4)将得到的混合料放于模具中，在205°C温度下，热塑成型，即得到所述自行车用强化复合材料。
[0019]对制备得到的该复合材料进行测试:
密度:2.2 g/m3;
杨氏弹性模量:122 GPa ；
拉伸强度:1078 MPa ；
100h耐老化实验:无明显变化。
[0020]实施例3:
一种自行车用强化复合材料，复合材料包括如下质量份数的组分:
有机硅树脂45