一种石墨烯改性材料汽车轮毂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，属于汽车零部件领域，旨在提供一种强度高、耐冲击性高的汽车轮毂，包括轮辋、4片轮辐，安装法兰，所述每个轮辐为扇形，所述轮辐和轮辋的横截面成15?30度，所述轮辋和轮辐由石墨烯改性材料制备，所述石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为：基体：100份，石墨烯1?10份，分散剂，0.5?1份，抗氧剂1?5份，偶联剂0.1?5份。
【专利说明】
一种石墨烯改性材料汽车轮毂
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车零部件领域，具体来讲是一种汽车轮毂。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的提高，私家车保有量的不断上升，汽车在人们的日常生活中具有 重要的作用，而在气候问题日益严峻的当下，对新能源汽车的需求越来越大。而新能源汽车 车体的重量直接关系到新能源车的续航里程，所以汽车特别是新能源车的轻量化是整个汽 车行业发展的大趋势，在汽车上很多传统由金属材料制成的零部件已经渐渐被质量更轻、 性能更优的新型材料特别是新型高分子材料所取代。汽车轮毂是汽车中的重要金属部件， 现有的汽车轮毂主要通过钢、铝合金材料制成，一方面，单个轮毂的重量大，增大了整个车 身的重量;轮毂的强度、耐冲击强度不足;在汽车高速运转的时候，车轮内部在应力的作用 下，易产生内部裂缝，减低了汽车轮毂的使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于:针对上述存在的问题，提供一种石墨烯改性材料汽车轮毂，其 具有质量轻、耐冲击强度大、导热性好等特点，解决了现有技术中轮毂重、耐冲击强度低、使 用寿命短等问题。
[0004] 本发明采用的技术方案如下： 本发明公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于，包括轮辋、4片轮辐，安装 法兰，所述每个轮辐为扇形，所述轮辐和轮辋的横截面成15-30度，所述轮辋和轮辐石墨烯 改性材料制备。所述石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯1-10份，分散剂，0.5-1份，抗氧剂1-5份，偶联剂0.1-5份。
[0005] 作为优选，所述的石墨烯改性材料的基体为金属材料、热固性材料、热塑性材料、 纤维材料的一种或几种的混合物，其中所述热塑性材料的树脂基体可以聚乙烯、聚丙烯、聚 氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚 讽、聚苯醚，氯化聚醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚 苯硫醚（PPS)、聚醚醚酮的一种或几种共混物合金。
[0006] 作为优选，所述石墨烯为层数在10-300的多层石墨烯，所述分散剂为乙烯基双硬 脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钡的一种或几种， 所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5_三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的一种或几种。
[0007] 本发明同时提供了一种石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，制备流程如下： 一、将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度。
[0008] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
[0009] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的优异效果 是： 一、在基体材质中加入石墨烯之后，通过石墨烯在基体相中形成的"海岛结构"，"海岛 结构"的形成会在不损失基体力学性能、耐热性能的前提下，使材料的韧性大幅度提高， 石墨烯边缘的-C00H基团与基体产生的化学键反应，使部分石墨烯能够形成类似于"裂纹 钉锚效应"的作用，这种作用不仅限制了裂纹前端的整体发展，而且钉锚点的桥联力还能 够对其附近的裂纹起到抑制作用，使其发展方向从纵向转变为横向发展。由于以上"海岛 结构"和"裂纹钉锚效应"的协同作用，石墨烯对环氧复合材料起到了较好的增韧效果。另 外，石墨烯与环氧的界面在受到外力作用时，会首先在石墨烯两极形成空穴，在应力尚未达 到基体屈服应力时，具有超强柔韧性的石墨烯便开始产生形变，并通过形变吸收能量，大量 能量的消耗使复合材料韧性得到提高，提高了轮毂的使用寿命。
[0010] 二、由于纤维、塑料等基体的重量远远小于金属合金，所制成的产品质量较金属轮 毂重量减少30%_50%，大大降低了车体的重量，将本发明提供的轮毂新能源车具有广泛的用 途，可大大提高新能源车的续航里程。
【附图说明】
[0011]图1是本发明公开的轮毂的截面图； 图中标记：1-轮辋，2-轮辐，3-安装法兰。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0014] 具体实施例1:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，包括轮辋1、4片轮 辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形，所述轮辐2和轮辋1的横截面成15-30度，所述轮辋1 和轮辐2由石墨烯改性材料制备，其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯1份，分散剂，0.5份，抗氧剂1份，偶联剂0.1份。
[0015] 其中，基体为钢;石墨烯为层数在10的多层石墨烯;分散剂为乙烯基双硬脂酰胺； 所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚;偶联剂为铬络合物偶联剂。
[0016] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，所述制备流程如 下： 一、将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度。
[0017]三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
[0018] 具体实施例2:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，包括轮辋1、4片轮 辐2，安装法兰3，所述每个轮辐2为扇形，所述轮辐2和轮辋1的横截面成30度，所述轮辋1和 轮辐2由石墨烯改性材料制备，其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯10份，分散剂，1份，抗氧剂5份，偶联剂5份。
[0019] 其中，基体为聚乙烯;石墨烯为层数在300的多层石墨烯;分散剂为硬脂酸钡;所述 抗氧剂为四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯;偶联剂为硅烷偶联剂。
[0020] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，所述制备流程如 下： 一、 将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、 将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度。
[0021 ]三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
[0022] 具体实施例3:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，包括轮辋1、4片轮 辐2，安装法兰3，所述每个轮辐2为扇形，所述轮辐2和轮辋1的横截面成20度，所述轮辋1和 轮辐2由石墨烯改性材料制备，其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯5份，分散剂，0.8份，抗氧剂3份，偶联剂2份。
[0023] 其中，基体为聚甲醛;石墨烯为层数在50的多层石墨烯；分散剂为硬脂酸单甘油 酯;所述抗氧剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚;偶联剂为钛酸酯偶联剂。
[0024] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，所述制备流程如 下： 一、 将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、 将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度。
[0025]三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
[0026]具体实施例4:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂，包括轮辋1、4片轮 辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形，所述轮辐2和轮辋1的横截面成15度，所述轮辋1和 轮辐2由石墨烯改性材料制备，其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯5份，分散剂，0.7份，抗氧剂3份，偶联剂5份。
[0027]其中，基体为聚酰胺;石墨烯为层数在100的多层石墨烯;分散剂为三硬脂酸甘油 酯;所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，偶联剂采用锆类偶联剂 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，所述制备流程如下： 一、 将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、 将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度。
[0028]三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
[0029]以下为实施1 -4下汽车轮毂在国家标准测试下的性能指标：
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于，包括轮辋（1)、4片轮辐（2)，安装法兰 (3)，所述每个轮辐(2)为扇形，所述轮辐(2)和轮辋（1)的横截面成15-30度，所述轮辋（1)和 轮辐(2)由石墨烯改性材料制备。2. 根据权利要求1所述的石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于，所述石墨烯改性材料 的组成按重量比的组成为： 基体:100份，石墨烯1 -10份，分散剂，0.5-1份，抗氧剂1 -5份，偶联剂0.1 -5份。3. 根据权利要求2所述的一种石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于，所述的石墨烯改 性材料的基体为金属材料、热固性材料、热塑性材料、纤维材料的一种或几种的混合物。4. 根据权利要求3所述的石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于，所述热塑性材料的树 脂基体为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类塑料、 其它聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚，氯化聚醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚对苯 二甲酸乙二醇酯（PET)、聚苯硫醚（PPS)、聚醚醚酮的一种或几种共混物合金。5. 根据权利要求2-4任一项所述的石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于所述石墨烯 为层数在10-300的多层石墨稀。6. 根据权利要求2-4任一项所述的石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于所述分散剂 为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钡的一种或几种。7. 根据权利要求2-4任一项所述的石墨烯改性材料汽车轮毂，其特征在于所述抗氧剂 为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的一种或几种。8. 根据权利要求4所述的石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法，其特征在于，所述制备 流程如下： 一、 将石墨烯加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，搅拌使其旋转，将偶联剂和乙醚按 照1:0.5配置成溶液后，直接喷洒在石墨烯中，控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟-6000转/分钟，使得混合物的温度达到120摄氏度，反应10-20分钟后，在100-150°C下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯； 二、 将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机，旋转为2000转/分钟， 温度为100-150摄氏度； 三、 挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料； 四、 将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中，得到石墨烯改性材料汽车轮毂。
【文档编号】C08L77/00GK106084377SQ201610416334
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201610416334.6, CN 106084377 A, CN 106084377A, CN 201610416334, CN-A-106084377, CN106084377 A, CN106084377A, CN201610416334, CN201610416334.6
【发明人】朱森
【申请人】朱森