一种自行车碳纤维轮圈及其制备方法技术

本申请公开了一种自行车碳纤维轮圈及其制备方法，按照重量份数配比称取PVC、氯化聚乙烯、硬脂酸、硫醇有机锡、硬脂酸钙、苯二甲酸二辛酯、环氧酯、三碱式硫酸铅、钛白粉、碳纤维和增塑剂，产品拉伸强度40-60MPa，扁平试验压倒外径1/2不破裂；维卡软化点80-90℃，弹性模量500-700MPa；纵向尺寸变化率1-3%，断裂伸长率8-12%，缺口冲击强度50-54kJ/m2；落锤冲击试验0/10，摩擦系数0.1-0.14。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本申请属于碳纤维材料领域，尤其涉及自行车构件工艺领域的自行车碳纤维轮圈及其制备方法。
技术介绍
碳纤维自行车主要是中高档的竞赛用自行车，作为新兴材料，碳纤维主要应用于车架、前叉、轮组等。碳纤维管又称碳素纤维管，也称碳管，碳纤管，是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤(缠挠)而成。在制过程中，可以通过不同的模具生产出各种型材，如:不同规格的碳纤维圆管，不同规格的方管，不同规格的片材，以及其它型材:在制作过程中也可以包3K进行表面包装美化等等。碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。它比重不到钢的1/4，但强度却非常强。而且其耐蚀性出类拔萃，是新一代增强纤维。碳纤维广泛用于民用、军用、建筑、航天以及超级跑车领域。碳纤维管具有强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，广泛应用于风筝、航空模型飞机、灯用支架、PC设备转轴、蚀刻机、医疗器械、体育器材等机械设备。尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等一系列优异性能。并具有高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等。自行车是人们日常生活中不可缺少的代步工具，其造价低廉，维修简单，使用方便，深受世界各国人民喜爱，形成了巨大的自行车消费市场，随着现代社会的飞快发展，自行车已不仅仅是交通和运输工具，已具有集健身、旅游、竞赛等多种功能。自行车档次的高低取决于材料的选择和做工。典型的低、中、高档自行车构架分别由碳钢、铬钼合金及铝合金和碳纤维制造。碳纤维是一种新型的复合材料，它有重量轻、比强度高、比刚度大的优点，而且具有可设计性和易成型性，从而使设计的结构有更高的结构效率。世界各国都对研制新形态、新材料的自行车投入了巨大的人力、物力、财力。车架是自行车的骨架，它在很大程度上决定了自行车的造型和使用性能。美国、英国和我国台湾等都已开发生产出碳纤维自行车车架。用于碳纤维管生产方面的碳纤维含量多少，直接决定其力学性能表现和价值。碳纤维管具有质轻、坚实、抗拉强度高的特点，但在使用时应特别注意防电。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。中国轻工业联合会组织并主持召开了连云港迎雁新材料有限责任公司和连云港神鹰碳纤维自行车有限责任公司完成的“碳纤维自行车技术开发”项目科技成果鉴定会。鉴定委员会专家在听取了项目完成单位的研发、查新、检测和使用等报告，并实地考察了产品生产现场后，一致认为港城碳纤维自行车生产综合技术国内领先，并达到国际同类产品的先进水平。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。碳纤维轮圈的特征是轻、钢性好、冲击吸收性好，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。自行车厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作车架。虽然存在上述的现实问题，但是碳纤维轮圈还是具有其他素材所没有的优点，可以制造8、9kg左右的轻量自行车，这种碳纤维轻量自行车，登坡时最能体现其优点，登坡顺利而爽快。而不会像一些轻的铝合金车架，登坡时感到有一种向后拉的力量。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种拉伸强度高、耐高温、硬度高的自行车碳纤维轮圈及其制备方法是非常必要的。
技术实现思路
解决的技术问题: 本申请针对上述技术问题，提供，解决现有自行车成本高、抗温性差、拉伸强度低等技术问题。技术方案: 一种自行车碳纤维轮圈，所述自行车碳纤维轮圈的原料按重量份数配比如下=PVC10份；氯化聚乙烯10-30份；硬脂酸0.2-0.6份；硫醇有机锡5-25份；硬脂酸钙6_8份；苯二甲酸二辛酯4-8份；环氧酯3-7份；三碱式硫酸铅1-5份；钛白粉5-25份；碳纤维为60-80份；增塑剂10-30份。作为本专利技术的一种优选技术方案:所述自行车碳纤维轮圈的原料按重量份数配比如下:PVC100份；氯化聚乙烯15份；硬脂酸0.3份；硫醇有机锡10份；硬脂酸钙6.5份；苯二甲酸二辛酯5份；环氧酯4份；三碱式硫酸铅2份；钛白粉10份；碳纤维为65份；增塑剂15份。作为本专利技术的一种优选技术方案:所述自行车碳纤维轮圈的原料按重量份数配比如下:PVC100份；氯化聚乙烯25份；硬脂酸0.5份；硫醇有机锡20份；硬脂酸钙7.5份；苯二甲酸二辛酯7份；环氧酯6份；三碱式硫酸铅4份；钛白粉20份；碳纤维为75份；增塑剂25份。作为本专利技术的一种优选技术方案:所述自行车碳纤维轮圈的原料按重量份数配比如下:PVC100份；氯化聚乙烯20份；硬脂酸0.4份；硫醇有机锡15份；硬脂酸钙7份；苯二甲酸二辛酯6份；环氧酯5份；三碱式硫酸铅3份；钛白粉15份；碳纤维为70份；增塑剂20份。作为本专利技术的一种优选技术方案:所述增塑剂采用环氧大豆油。作为本专利技术的一种优选技术方案:所述自行车碳纤维轮圈的制备方法，包括如下步骤: 第一步:按照重量份数配比称取PVC、氯化聚乙烯、硬脂酸、硫醇有机锡、硬脂酸钙、苯二甲酸二辛酯、环氧酯、三碱式硫酸铅、钛白粉、碳纤维和增塑剂； 第二步:将PVC、氯化聚乙烯、硬脂酸、硫醇有机锡、硬脂酸钙投入搅拌机混合，混合速度为40-80r/min，混合均勾，升温至45_65°C加入剩余原料，继续混合20_40min ； 第三步:混合均匀后物料投入双螺杆挤出机，料筒温度160-170 0C、155-165 °C、150-160°C、155-165°C、145-155°C，螺杆温度 135_145°C，机头温度 150-160°C、155-165°C、165-175 °C、185-205 °C、180-200 °C，螺杆转速 31_35r/min，投料转速 30_40r/min，扭矩55-60%o 有益效果: 本专利技术所述采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、产品强度高，拉伸强度40-60MPa，扁平试验压倒外径1/2不破裂；2、产品耐高温，维卡软化点80-90°C，弹性模量500-700MPa ;3、产品不易变形，纵向尺寸变化率1-3%，断裂伸长率8-12%，缺口冲击强度50-54kJ/m2;4、落锤冲击试验0/10，摩擦系数0.1-0.14，成本低廉，操作简单，耐腐蚀，可以广泛生产并不断代替现有材料。【具体实施方式】实施例1: 按照重量份数配比称取PVC100份；氯化聚乙烯10份；硬脂酸0.2份；硫醇有机锡5份；硬脂酸钙6份；苯二甲酸二辛酯4份；环氧酯3份；三碱式硫酸铅I份；钛白粉5份；碳纤维为60份；环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自行车碳纤维轮圈，其特征在于所述自行车碳纤维轮圈的原料按重量份数配比如下：PVC100份；氯化聚乙烯10‑30份；硬脂酸0.2‑0.6份；硫醇有机锡5‑25份；硬脂酸钙6‑8份；苯二甲酸二辛酯4‑8份；环氧酯3‑7份；三碱式硫酸铅1‑5份；钛白粉5‑25份；碳纤维为60‑80份；增塑剂10‑30份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金跃国，王磊，
申请(专利权)人：苏州天健竹业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32