CN105038130A - 一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,包括如下步骤:(1)、环氧树脂的改性:将环氧树脂、竹纤维及石蜡油混合均匀,加热加压,反应12~20小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺、聚甲基丙烯酰亚胺、偶联剂、甘油混合均匀,加热至60~80℃,搅拌2~5小时,得到混合物;(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。本发明制备得到的复合材料具有质轻、力学性能优异的特点,适于作为生产自行车轮框的材料使用,且制备方法简单易行,适于工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及运动器材材料领域,具体涉及一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法。
背景技术
现代的运动器材大多数是由复合材料制成的。复合材料是指由两相或两相以上材料复合在一起而形成的材料。现代广泛应用的复合材料多由各种高性能纤维作为增强相,与作为基体相的树脂复合而成。
自行车是一种结构简单、绿色环保的交通工具,自18世纪以来,经过不断的发展和变化,普及程度变化明显,自行车的种类越来越丰富,对其性能的要求也日益明显。传统的自行车材质为铁,比较重,不利于提高速度,人骑起来也比较累;后来逐步被铝合金给代替,自行车的重量明显减轻,但由于铝合金较软,安全性能达不到要求;现在,复合材料逐渐作为主要的材料用于自行车制造行业,但通常制备过程复杂,成本很高,且制得的复合材料一般很难同时具备质轻且力学性能优异的特点,尤其是用于自行车轮框的材料对力学性能要求更高,因此,对自行车轮框用复合材料的研究值得深入。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,制得的复合材料质轻、力学性能优异,且制备工艺工艺简单易行。
本发明的技术方案:
一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂30~50份、竹纤维5~10份及石蜡油30~40份混合均匀,加热加压,反应12~20小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺1~5份、聚甲基丙烯酰亚胺4~8份、偶联剂2~4份、甘油5~10份混合均匀,加热至60~80℃,搅拌2~5小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠3~5份,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
步骤(1)中,所述碱液为5~25wt%NaOH溶液。
步骤(1)中,所述加热加压的压力为120~160kPa,温度为160~180℃。
步骤(2)中,所述偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH570偶联剂、KH792偶联剂中的一种或多种组合而成。
步骤(3)中,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm。
步骤(3)中,所述双螺杆挤出机的挤出条件为:一区温度110~115℃、二区温度120~130℃、三区温度120~125℃、四区温度110~120℃、五区温度120~130℃,螺杆转速为160~180rpm。
有益效果:
本发明制备得到的复合材料具有质轻、力学性能优异的特点,适于作为生产自行车轮框的材料使用,且制备方法简单易行,适于工业生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂30份、竹纤维5份及石蜡油30份混合均匀,在压力为120kPa下,加热至温度为180℃,反应20小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺1份、聚甲基丙烯酰亚胺4份、KH792偶联剂2份、甘油5份混合均匀,加热至60℃,搅拌5小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠3份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度112℃、二区温度125℃、三区温度122℃、四区温度115℃、五区温度125℃,螺杆转速为170rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
实施例2
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂50份、竹纤维10份及石蜡油40份混合均匀,在压力为160kPa下,加热至温度为160℃,反应12小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺5份、聚甲基丙烯酰亚胺8份、KH792偶联剂4份、甘油10份混合均匀,加热至80℃,搅拌2小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠5份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度110℃、二区温度130℃、三区温度120℃、四区温度120℃、五区温度120℃,螺杆转速为180rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
实施例3
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂40份、竹纤维8份及石蜡油35份混合均匀,在压力为140kPa下,加热至温度为170℃,反应16小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺3份、聚甲基丙烯酰亚胺6份、KH792偶联剂3份、甘油8份混合均匀,加热至70℃,搅拌3小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠4份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度115℃、二区温度120℃、三区温度125℃、四区温度110℃、五区温度130℃,螺杆转速为160rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
对比例1
与实施例3的区别在于:未加入竹纤维。
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂40份及石蜡油35份混合均匀,在压力为140kPa下,加热至温度为170℃,反应16小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺3份、聚甲基丙烯酰亚胺6份、KH792偶联剂3份、甘油8份混合均匀,加热至70℃,搅拌3小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠4份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度115℃、二区温度120℃、三区温度125℃、四区温度110℃、五区温度130℃,螺杆转速为160rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
对比例2
与实施例3的区别在于:未加入聚对苯二甲酰对苯二胺。
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂40份、竹纤维8份及石蜡油35份混合均匀,在压力为140kPa下,加热至温度为170℃,反应16小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚甲基丙烯酰亚胺6份、KH792偶联剂3份、甘油8份混合均匀,加热至70℃,搅拌3小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠4份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度115℃、二区温度120℃、三区温度125℃、四区温度110℃、五区温度130℃,螺杆转速为160rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
对比例3
与实施例3的区别在于:未加入聚甲基丙烯酰亚胺。
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂40份、竹纤维8份及石蜡油35份混合均匀,在压力为140kPa下,加热至温度为170℃,反应16小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺3份、KH792偶联剂3份、甘油8份混合均匀,加热至70℃,搅拌3小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠4份,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,挤出条件为:一区温度115℃、二区温度120℃、三区温度125℃、四区温度110℃、五区温度130℃,螺杆转速为160rpm,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
性能测试
将实施例1~3及对比例1~3制得的复合材料进行密度、拉伸强度、拉伸模量、比强度、比模量的测试,结果见表1。
表1
。
从表1可以看出,本发明提供的复合材料具有较低的密度、较高的拉伸强度和比强度,质轻而耐用。其中,对比例1中由于没有加入竹纤维,导致力学性能下降,这可能是由于竹纤维具有较强的纤维结构,其与其他成分相互作用后,能产生较好的力学性能。对比例2及对比例3中,由于分别未加入聚对苯二甲酰对苯二胺和聚甲基丙烯酰亚胺,导致材料密度增高,可能是由于这两种材料能分别于改性环氧树脂交联,形成复杂的立体空间结构,降低了复合材料的密度。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。
Claims (6)
1.一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)、环氧树脂的改性:按重量份计,将环氧树脂30~50份、竹纤维5~10份及石蜡油30~40份混合均匀,加热加压,反应12~20小时,然后用碱液洗涤,烘干,即得改性环氧树脂;
(2)、将步骤(1)制得的改性环氧树脂与聚对苯二甲酰对苯二胺1~5份、聚甲基丙烯酰亚胺4~8份、偶联剂2~4份、甘油5~10份混合均匀,加热至60~80℃,搅拌2~5小时,得到混合物;
(3)、向步骤(2)的混合物中加入空心玻璃微珠3~5份,搅拌均匀,送入双螺杆出机中挤出造粒,再对所得的粒料进行吹塑成型即可。
2.根据权利要求1所述的一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述碱液为5~25wt%NaOH溶液。
3.根据权利要求1所述的一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述加热加压的压力为120~160kPa,温度为160~180℃。
4.根据权利要求1所述的一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH570偶联剂、KH792偶联剂中的一种或多种组合而成。
5.根据权利要求1所述的一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述空心玻璃微珠密度小于等于0.5g/cm3,粒径小于等于30μm。
6.根据权利要求1所述的一种自行车轮框用轻质复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述双螺杆挤出机的挤出条件为:一区温度110~115℃、二区温度120~130℃、三区温度120~125℃、四区温度110~120℃、五区温度120~130℃,螺杆转速为160~180rpm。
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