一種自行車用耐磨復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料工程技術領域，特別涉及一種自行車用耐磨復合材料，以及該復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]自行車復合材料，是隨著材料技術的不斷發展而產生的一種新型的自行車用材料。從傳統的鉻鉬鋼材料發展到鋁合金和鈦合金等合金材料，是自行車材料發展的一個轉機。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，其質量較輕，大大降低了自行車的車重，從而更加利用競技之目的。
[0003]碳纖維材料的產生和運用，對多個領域造成深遠影響。當然，對于自行車用材料領域，碳纖維材料的影響十分巨大。碳纖維作為車架材料，不僅進一步降低了車重，其機械性能并沒有當然的降低，反而具有更為顯著的耐沖擊性。以碳纖維為主體的復合材料，成為自行車用材料領域的一個重要的發展趨勢。
[0004]但是，盡管碳纖維復合材料具有上述較為突出的優勢，其劣勢也較為明顯，首先是成本較高，以高品質碳纖維為主要成分，無疑會造成成本過高；以碳纖維和樹脂作為復合材料，不僅需要考慮到各個組分之間的選擇和配比關系，還要慎重選擇相應的樹脂，避免在使用過程中，樹脂老化或者樹脂機械性能降低，從而影響碳纖維的性能發揮，因此，對于碳纖維復合材料，不僅要控制其成本，也要能夠持久的發揮其性能。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題:針對上述不足，克服現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種自行車用耐磨復合材料及其制備方法。
[0006]本發明的技術方案:一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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。
作為優選，所述固化劑為三乙烯四胺或間苯二胺。
[0007]更優地，所述固化劑為三乙烯四胺。
[0008]作為優選，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160°C-190°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0010]有益效果:本發明提供的自行車用耐磨復合材料及其制備方法，從縱橫兩個層次提高了復合材料的性能。首先，橫向層次即是復合材料整體的耐候性和耐沖擊性能，以雙酚A環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，保證復合材料的穩定性；其次，以耐磨性為縱向層次，膠狀石墨粉、碳化鈦和納米氧化鎂均能夠提高復合材料的耐磨性能和耐沖擊性能。因此，縱橫兩個層次不僅提高了復合材料的機械性能和穩定性能，而且進一步提高了其耐磨性能，使其可以在較為嚴苛的環境下使用。
[0011]本發明提供的自行車用耐磨復合材料，密度較小，質輕性能優良，具有優良的耐沖擊性、機械性能和耐候性，同時耐磨性能突出，可提高復合材料的使用壽命。
【具體實施方式】
[0012]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優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明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
[0013]實施例1:
一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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120r/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176°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0014]對制備得到的該復合材料進行測試:
密度:2.7 g/m3;
楊氏彈性模量:175 GPa ；
拉伸強度:1673 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(2h，平均失重):0.2894g ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0015]實施例2:
一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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120r/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176°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0016]對制備得到的該復合材料進行測試:
密度:2.5 g/m3;
楊氏彈性模量:158 GPa ；
拉伸強度:1526 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(2h，平均失重):0.3127g ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0017]實施例3:
一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0018]對制備得到的該復合材料進行測試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:163 GPa ；
拉伸強度:1627 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(2h，平均失重):0.3022g ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0019]實施例4:
一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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135r/min，時間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，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0020]對制備得到的該復合材料進行測試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:177 GPa ；
拉伸強度:1756 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(2h，平均失重):0.2813g ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0021]實施例5:
一種自行車用耐磨復合材料，復合材料包括如下質量份數的組分:
雙酚A型環氧樹脂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178°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
[0022]對制備得到的該復合材料進行測試:
密度:2.6 g/m3;
楊氏彈性模量:183 GPa ；
拉伸強度:1826 MPa ；
耐沖擊性磨損試驗(2h，平均失重):0.2705g ；
100h耐老化實驗:無明顯變化。
[0023]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業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明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發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】
1.一種自行車用耐磨復合材料，其特征在于，復合材料包括如下質量份數的組分:雙酚A型環氧樹脂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.根據權利要求1所述的自行車用耐磨復合材料，其特征在于:所述固化劑為三乙烯四胺或間苯二胺。3.根據權利要求2所述的自行車用耐磨復合材料，其特征在于:所述固化劑為三乙烯四胺。4.根據權利要求1所述的自行車用耐磨復合材料，其特征在于:所述分散劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鋇。5.一種根據權利要求1所述的自行車用耐磨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160°C-190°C下，進行固化成型，即得到所述自行車用耐磨復合材料。
【專利摘要】本發明公開了一種自行車用耐磨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：雙酚A型環氧樹脂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。本發明提供的自行車用耐磨復合材料，密度較小，質輕性能優良，具有優良的耐沖擊性、機械性能和耐候性，同時耐磨性能突出，可提高復合材料的使用壽命。
【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】CN105153646
【申請號】CN201510464169
【發明人】金躍國, 王磊, 石秀楓
【申請人】蘇州天健竹業科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月31日