一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造自行車(chē)車(chē)架的方法，尤其涉及一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自行車(chē)是一種常見(jiàn)的代步工具，如何生產(chǎn)出安全、輕便、環(huán)保、價(jià)格合適的自行車(chē) 車(chē)架一直是決定該行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要問(wèn)題。用于制造自行車(chē)車(chē)架的材料主要有以下幾 種：錯(cuò)合金、鈦鋁合金、碳纖維。其中鋁合金由于彈性率及剛性低的問(wèn)題，因此必須經(jīng)過(guò)熱處 理，否則強(qiáng)度不夠，而一般規(guī)模的工廠無(wú)能力購(gòu)買(mǎi)熱處理設(shè)備。而鈦鋁合金作為自行車(chē)車(chē)架 用材也具有一定不足，鈦合金價(jià)格過(guò)高，且其在自然界中以二氧化鈦的形式存在，提煉和加 工過(guò)程較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，且需要花費(fèi)較多時(shí)間，因此成本相對(duì)較高；此外，鈦合金溶解 及加工極為困難，因?yàn)殁伜脱醯挠H和力極強(qiáng)，和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦，而二氧化鈦 硬而脆，該部分的強(qiáng)度會(huì)不斷下降。因此需用惰性氣體小心焊接，因此使得鈦合金的車(chē)架材 料成本大大提高。近年來(lái)，碳纖維材料因其質(zhì)輕且抗沖擊性良好而被廣泛應(yīng)用于戶外運(yùn)動(dòng) 的自行車(chē)生產(chǎn)中，但其價(jià)格昂貴程度較鈦合金而言有過(guò)之而不及，因此限制了其生產(chǎn)和銷 量。
[0003] 此外，現(xiàn)有技術(shù)中采用增強(qiáng)復(fù)合材料來(lái)替代上述材料來(lái)生產(chǎn)自行車(chē)車(chē)架，其具有 比強(qiáng)度高、比剛度大、材料性能可設(shè)計(jì)、成型成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn)的有玻璃纖維增強(qiáng) 復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、勞倫纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，增強(qiáng)復(fù)合材 料具有多種優(yōu)點(diǎn)，如：密度小，可有效降低車(chē)輛自身重量；彈性好，可有效吸收騎行中的振 動(dòng)和噪音；易成型；美觀。但是增強(qiáng)復(fù)合材料也存在不足，如脆性高，因而韌性不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題：為了獲得一種輕質(zhì)、韌性好的自行車(chē)車(chē)架材料，本發(fā)明提 供了一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料及其制備方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案： 一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料，主要由以下材料按重量份數(shù)配比制成：納米碳化鋁 12~26份、碳纖維12~28份、納米二氧化硅8~25份、聚碳酸酯9~18份、聚酰胺7~16份、硼纖 維8~20份、碳化鋼纖維18~40份、聚苯乙烯6~19份、甲基二異氰酸酯6~14份、聚醚醚酮纖 維7~14份。
[0006] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料主要由以下材料 按重量份數(shù)配比制成：納米碳化鋁19份、碳纖維21份、納米二氧化硅18份、聚碳酸酯13份、 聚酰胺11份、硼纖維16份、碳化鋼纖維34份、聚苯乙烯15份、甲基二異氰酸酯9份、聚醚 醚酮纖維11份。
[0007] -種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料的制備方法，包含以下步驟： (1)將聚苯乙烯、甲基二異氰酸酯和聚醚醚酮纖維置于反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為 330~440 °C，攪拌混勻后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維1 ; (2) 將步驟（1)獲得的混合纖維1作為經(jīng)紗，碳纖維作為煒紗，在紡織機(jī)中織成纖維氈， 并平鋪于模具中，將模具預(yù)熱至270~440°C，熱壓成型后制成車(chē)架材料外表層； (3) 將聚碳酸酯、聚酰胺、硼纖維和碳化鋼纖維置于高壓反應(yīng)釜中，在2. 6~4.8MPa、 430~590°C條件下，高溫高壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維2 ; (4) 將納米碳化鋁和納米二氧化硅置于高壓反應(yīng)釜中，在2. 6~4. 8MPa、430~590°C條件 下，高溫高壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維3 ; (5) 將混合纖維2作為經(jīng)紗、混合纖維3作為煒紗，在真空條件下壓制成型，制成車(chē)架材 料內(nèi)層； (6 )將車(chē)架材料內(nèi)層置于自行車(chē)車(chē)架注射模具中，并將車(chē)架材料外表層鋪設(shè)于其上，將 模具預(yù)熱至460~770°C后送入熱壓機(jī)中加工成型。
[0008] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（1)中將聚苯乙烯、甲基二異氰酸酯和聚醚 醚酮纖維置于反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為430°C，攪拌混勻后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合 纖維1。
[0009] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（2)中將步驟（1)獲得的混合纖維1作為經(jīng) 紗，碳纖維作為煒紗，在紡織機(jī)中織成纖維氈，并平鋪于模具中，將模具預(yù)熱至4KTC，熱壓 成型后制成車(chē)架材料外表層。
[0010] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（3)中將聚碳酸酯、聚酰胺、硼纖維和碳化 鋼纖維置于高壓反應(yīng)釜中，在4. 5MPa、556°C條件下，高溫高壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī) 中擠出，獲得混合纖維2。
[0011] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（4)中將納米碳化鋁和納米二氧化硅置于 高壓反應(yīng)釜中，在4. 6MPa、565°C條件下，高溫高壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲 得混合纖維3。
[0012] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟（6)中將車(chē)架材料內(nèi)層置于自行車(chē)車(chē)架注 射模具中，并將車(chē)架材料外表層鋪設(shè)于其上，將模具預(yù)熱至740°C后送入熱壓機(jī)中加工成 型。
[0013] 有益效果 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)本發(fā)明制得的自行車(chē)車(chē)架材料輕質(zhì)，且韌性較高，使用壽民較長(zhǎng)； (2 )本發(fā)明制得的自行車(chē)車(chē)架材料生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料，主要由以下材料按重量份數(shù)配比制成：納米碳化鋁12 份、碳纖維12份、納米二氧化硅8份、聚碳酸酯9份、聚酰胺7份、硼纖維8份、碳化鋼纖維 18份、聚苯乙烯6份、甲基二異氰酸酯6份、聚醚醚酮纖維7份。
[0015] -種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料的制備方法，包含以下步驟： (1)將聚苯乙烯、甲基二異氰酸酯和聚醚醚酮纖維置于反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為330°C，攪 拌混勻后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維1 ; (2) 將步驟（1)獲得的混合纖維1作為經(jīng)紗，碳纖維作為煒紗，在紡織機(jī)中織成纖維氈， 并平鋪于模具中，將模具預(yù)熱至270°C，熱壓成型后制成車(chē)架材料外表層； (3) 將聚碳酸酯、聚酰胺、硼纖維和碳化鋼纖維置于高壓反應(yīng)釜中，在2. 6MPa、430°C條 件下，高溫高壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維2 ; (4) 將納米碳化鋁和納米二氧化硅置于高壓反應(yīng)釜中，在2. 6MPa、430°C條件下，高溫高 壓混合均勻，并在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，獲得混合纖維3 ; (5) 將混合纖維2作為經(jīng)紗、混合纖維3作為煒紗，在真空條件下壓制成型，制成車(chē)架材 料內(nèi)層； (6 )將車(chē)架材料內(nèi)層置于自行車(chē)車(chē)架注射模具中，并將車(chē)架材料外表層鋪設(shè)于其上，將 模具預(yù)熱至460°C后送入熱壓機(jī)中加工成型。
[0016] 實(shí)施例2 一種質(zhì)輕性韌自行車(chē)車(chē)架材料，主要由以下材料按重量份數(shù)配比制成：納米碳化鋁19 份、碳纖維21份、納米二氧化硅18份、聚碳酸酯13份、聚酰胺11份、硼纖維16份、碳化鋼 纖維34份、聚苯乙烯15份、甲基二異氰酸酯9份、聚醚醚酮纖