本发明属于自行车架及其制备方法
技术领域：
，涉及一种含竹碳纤维的自行车架及其制备方法。
背景技术：
自行车是常用代步工具，如何生产出安全、轻便、低成本的车架是决定该行业发展的重要问题。车架部件是构成自行车的基本结构体，也是自行车的骨架和主体，其他部件也都是直接或间接安装在车架上的，由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体，车架部件制造精度的优劣，将直接影响乘骑的安全和平稳。现有的自行车架中主要的材料有：(1)钛合金：可以制作轻量而强度大的车架，不生锈，不会被腐蚀，但是价格高，不适合大众消费；(2)碳纤维：可以制作重量轻并且各种形状的车架，是最适合竞赛的车架材料，但是机械性能较差；(3)铝合金：重量轻，外观不易变形，但是制得的车架机械性能差，同时制备工艺复杂，不利于大规模生产。技术实现要素：本发明的目的是提供一种含竹碳纤维的自行车架及其制备方法，解决了现有技术中存在的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和延伸率问题。制得的自行车架可以提高拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和延伸率，具有突出的机械性能，同时制备工艺简单，成本较低，可大规模生产。本发明采用的技术方案是：一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯34-51份、竹纤维20-39份、丁苯橡胶3-14份、氧化聚乙烯蜡5-17份、磷酸二氢铵4-11份、硬脂酸亚锡1-8份、己内酰胺钠1-9份、抗氧剂3-22份、对羟基苯甲酸酯4-16份、硬脂酸钡0.6-1份、硬脂酸镉0.2-0.6份、石蜡0.8-1.2份、炭黑1-5份、碳纤维10-50份、三碱式硫酸铅1.5-5.5份、二碱式硬脂酸铅0.5-2.5份、硫酸钡为2-7份、增塑剂1-5份。抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物。增塑剂采用环氧大豆油。一种含竹碳纤维的自行车架的制备方法，包括以下步骤：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于130-165℃高速搅拌机中共混3-10min，得到混合料一；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混10-20min，温度为180-220℃，得到混合物二；步骤3、将步骤2所得混合物二注入200-230℃模具中，20-25mpa压力下热压成型，保温后随模具降温至80-100℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。上述步骤1中高速搅拌机的速度为1200-1600r/min。上述步骤2中高速搅拌机的速度为1500-1800r/min。上述步骤3中保温时间为7-11min。有益效果：本发明制得的自行车架拉伸强度在3800-4100mpa之间，拉伸模量在238-246gpa之间，弯曲模量在81-86gpa之间，延伸率在18.5-19.7％之间，通过组分之间的协同作用，可以提高拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和延伸率，具有突出的机械性能，同时制备工艺简单，成本较低，可大规模生产。具体实施方式实施例1一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯34份、竹纤维26份、丁苯橡胶3份、氧化聚乙烯蜡5份、磷酸二氢铵4份、硬脂酸亚锡1份、己内酰胺钠1份、抗氧剂3份、对羟基苯甲酸酯4份、硬脂酸钡0.6份、硬脂酸镉0.2份、石蜡0.8份、炭黑1份、碳纤维10份、三碱式硫酸铅1.5份、二碱式硬脂酸铅0.5份、硫酸钡为2份、增塑剂1份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于130℃高速搅拌机中共混3min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1200r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混10min，温度为180℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1500r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入200℃模具中，20mpa压力下热压成型，保温7min，随模具降温至80℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。实施例2一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯51份、竹纤维39份、丁苯橡胶14份、氧化聚乙烯蜡17份、磷酸二氢铵11份、硬脂酸亚锡8份、己内酰胺钠9份、6-三级丁基-4-甲基苯酚22份、对羟基苯甲酸酯16份，硬脂酸钡0.8份、硬脂酸镉0.4份、石蜡1份、炭黑1.2份、碳纤维15份、三碱式硫酸铅2份、二碱式硬脂酸铅1份、硫酸钡为3份、增塑剂2份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于165℃高速搅拌机中共混10min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1600r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混20min，温度为220℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1800r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入230℃模具中，25mpa压力下热压成型，保温11min，随模具降温至100℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。实施例3一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯39份、竹纤维28份、丁苯橡胶5份、氧化聚乙烯蜡8份、磷酸二氢铵6份、硬脂酸亚锡2份、己内酰胺钠2份、6-三级丁基-4-甲基苯酚2份、亚磷酸三乙酯4份、对羟基苯甲酸酯7份、硬脂酸钡0.8份、硬脂酸镉0.6份、石蜡1份、炭黑1.5份、碳纤维15份、三碱式硫酸铅2份、二碱式硬脂酸铅3份、硫酸钡为3份、增塑剂2份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于135℃高速搅拌机中共混4min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1300r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混12min，温度为190℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1600r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入210℃模具中，21mpa压力下热压成型，保温8min，随模具降温至85℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。实施例4一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯45份、竹纤维32份、丁苯橡胶11份、氧化聚乙烯蜡15份、磷酸二氢铵9份、硬脂酸亚锡6份、己内酰胺钠8份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚20份、对羟基苯甲酸酯12份、硬脂酸钡1份、硬脂酸镉0.8份、石蜡1.5份、炭黑2份、碳纤维20份、三碱式硫酸铅4份、二碱式硬脂酸铅3份、硫酸钡为4份、增塑剂3份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于150℃高速搅拌机中共混8min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1500r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混18min，温度为210℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1700r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入225℃模具中，24mpa压力下热压成型，保温10min，随模具降温至90℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。实施例5一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯41份、竹纤维29份、丁苯橡胶8份、氧化聚乙烯蜡12份、磷酸二氢铵7份、硬脂酸亚锡4份、己内酰胺钠6份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚3份、硫代二丙酸双十八醇酯10份、对羟基苯甲酸酯9份、硬脂酸钡2份、硬脂酸镉2份、石蜡4份、炭黑5份、碳纤维25份、三碱式硫酸铅5份、二碱式硬脂酸铅4份、硫酸钡为4份、增塑剂4份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于145℃高速搅拌机中共混6min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1400r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混15min，温度为200℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1600r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入210℃模具中，23mpa压力下热压成型，保温9min，随模具降温至90℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。对比例1与实施例5的区别是未添加氧化聚乙烯蜡。一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯41份、竹纤维29份、丁苯橡胶8份、磷酸二氢铵7份、硬脂酸亚锡4份、己内酰胺钠6份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚3份、硫代二丙酸双十八醇酯10份、对羟基苯甲酸酯9份、硬脂酸钡2份、硬脂酸镉2份、石蜡4份、炭黑5份、碳纤维25份、三碱式硫酸铅5份、二碱式硬脂酸铅4份、硫酸钡为4份、增塑剂4份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于145℃高速搅拌机中共混6min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1400r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混15min，温度为200℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1600r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入210℃模具中，23mpa压力下热压成型，保温9min，随模具降温至90℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。对比例2与实施例5的区别是未添加对羟基苯甲酸酯。一种含竹碳纤维的自行车架，由以下质量份的各组分组成：聚氯乙烯41份、竹纤维29份、丁苯橡胶8份、磷酸二氢铵7份、硬脂酸亚锡4份、己内酰胺钠6份、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚3份、硫代二丙酸双十八醇酯10份、硬脂酸钡2份、硬脂酸镉2份、石蜡4份、炭黑5份、碳纤维25份、三碱式硫酸铅5份、二碱式硬脂酸铅4份、硫酸钡为4份、增塑剂4份。制备方法：步骤1、按上述质量份，将聚氯乙烯和丁苯橡胶置于145℃高速搅拌机中共混6min，得到混合料一，其中高速搅拌机的速度为1400r/min；步骤2、向步骤1所得混合料一中加入竹纤维、氧化聚乙烯蜡、磷酸二氢铵、硬脂酸亚锡、己内酰胺钠、6-三级丁基-4-甲基苯酚和对羟基苯甲酸酯、硬脂酸钡、硬脂酸镉、石蜡、炭黑、碳纤维、三碱式硫酸铅、二碱式硬脂酸铅、硫酸钡、增塑剂，在高速搅拌机中共混15min，温度为200℃，得到混合物二，其中高速搅拌机的速度为1600r/min；步骤3、将步骤2所得混合物二注入210℃模具中，23mpa压力下热压成型，保温9min，随模具降温至90℃时脱模冷却至室温，切割后即得所述含竹纤维的自行车架。性能测试：实施例1-5和对比例1-2制得的自行车架性能测试结果如下表所示：拉伸强度(mpa)拉伸模量(gpa)弯曲模量(gpa)延伸率(％)实施例138002388118.5实施例239202458318.8实施例338502398419.4实施例440602428419.2实施例541002468619.7对比例13550220768.6对比例23400240709.2从上表中可以看出：实施例1-5制得的自行车架拉伸强度在3800-4100mpa之间，拉伸模量在238-246gpa之间，弯曲模量在81-86gpa之间，延伸率在18.5-19.7％之间；而对比例1中未添加氧化聚乙烯蜡，制得的自行车架拉伸强度为3550mpa，拉伸模量为220gpa，弯曲模量为76gpa，延伸率为8.6％；对比例2中未添加对羟基苯甲酸酯，制得的自行车架拉伸强度为3400mpa，拉伸模量为240gpa，弯曲模量为70gpa，延伸率为9.2％。由此可知，本发明制得的自行车架通过组分之间的协同作用，可以提高拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和延伸率，具有突出的机械性能，同时制备工艺简单，成本较低，可大规模生产。当前第1页12