熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層，其為多層結(jié)構(gòu)，由若干位于輪圈主體外側(cè)的隔熱層及若干位于隔熱層外的耐磨層構(gòu)成；耐磨層及隔熱層采用四環(huán)氧基的熱固性樹脂體系為基體材料，經(jīng)模壓成型工藝固化為一體；耐磨層采用碳纖維作為增強材料，隔熱層采用玻璃纖維作為增強材料。該摩擦層采用多層次結(jié)構(gòu)，不僅能承受高強度的摩擦，可耐200℃的高溫，且還能將熱量迅速的導(dǎo)離輪圈，具有力學(xué)強度高，耐摩擦性能及耐老化性能優(yōu)異，綜合性能穩(wěn)定等特點。在保證輪圈整體的強度和韌性的前提下降低了其對耐熱、耐磨性能的要求，大大降低輪圈本身的成本。
【專利說明】熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于樹脂基復(fù)合材料自行車配件生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種自行車輪圈摩擦層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自行車行業(yè)素有減輕一克重量就能增加一美元收入的說法，因此碳纖維在自行車中的應(yīng)用成為一個必然的趨勢。高性能碳纖維復(fù)合材料自行車在市場中的推廣過程，可歸納為四個階段:前、后叉階段，座管、握把階段，車架階段，輪圈階段。輪圈是碳纖維自行車所有零部件中，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、性能要求最苛刻、成型工藝技術(shù)最難實現(xiàn)的一部分。
[0003]目前，國內(nèi)外的設(shè)計公司對碳纖維復(fù)合材料山地車架的制造工藝取得了極大的進步，各種性能優(yōu)異的車架層出不窮，使碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)越性得以充分體現(xiàn)。內(nèi)地的碳纖維復(fù)合材料車架在近兩年也取得較大進展，不管是車叉、車架、握把或者座管都達到了國家標(biāo)準(zhǔn)。但是在樹脂基碳纖維自行車輪圈的制作方面還存在著很多問題，比如不耐摩擦；樹脂Tg值較低，導(dǎo)致輪圈整體壽命較短；柔韌度不好，容易脆斷等。如果通過提升車圈整體材料的耐摩擦耐熱性能，會大大的增加整車的制造成本，阻礙了碳纖維自行車進入普通人家的腳步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層及其制備方法，來克服樹脂基碳纖維自行車輪圈制備工藝上的不足，為目前碳纖維復(fù)合自行車的生產(chǎn)應(yīng)用開拓新的領(lǐng)域。
[0005]本發(fā)明為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用以下技術(shù)方案:一種熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層，其特征在于:其為多層結(jié)構(gòu)，由若干位于輪圈主體外側(cè)的隔熱層及若干位于隔熱層外的耐磨層構(gòu)成；所述的耐磨層及隔熱層采用四環(huán)氧基的熱固性樹脂體系為基體材料，經(jīng)模壓成型工藝固化為一體；所述的耐磨層采用碳纖維作為增強材料，所述的隔熱層采用玻璃纖維作為增強材料。
[0006]所述耐磨層及隔熱層的基體材料由熱固性樹脂添加適量增韌劑制成，熱固性樹脂為4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹脂(AG-80)，增韌劑為聚醚酮(PEK)或二苯砜(DDS)或納米碳化娃或微米娃藻土的一種或任意幾種混合。
[0007]—種制備熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)預(yù)浸料的制備:將熱固性樹脂原料加熱成粘稠狀，與增強體-碳纖維制成耐磨層預(yù)浸料，同理采用熱固性樹脂原料與增強體-玻璃纖維制成隔熱層預(yù)浸料；
[0009](2)模壓成型:將若干層耐磨層預(yù)浸料與若干層隔熱層預(yù)浸料進行粘貼拼裝后，放入與輪圈剎車面契合的模具中，將模具放入液壓機中加熱加壓，最終通過模壓工藝而成型。
[0010](3)摩擦層的安裝:在輪圈主體加工過程中或輪圈主體制作完畢后進行安裝。[0011]在所述的步驟(2)中，模具加熱溫度控制分為三個階段，首先為預(yù)成型階段，溫度控制在180°C -190°C ;然后為固化反應(yīng)階段，加壓倉溫度與固化反應(yīng)速率有關(guān)，溫度范圍為2100C -2200C ;最后為定型階段，保證樹脂固化完全，溫度范圍為250°C _260°C，固化完成后隨液壓機自然冷卻。
[0012]所述的步驟(2)中，模具分為上、下兩個模板，模具的尺寸和傾斜角度針對特定的輪圈規(guī)格；耐磨層預(yù)浸料與若干層隔熱層預(yù)浸料進行粘貼拼裝后，先通過人工剪裁在EVA模型上貼附得到摩擦層的基本形狀，然后將摩擦層從模型上取下，放入模具中經(jīng)模壓成型。
[0013]在所述的步驟(3)中，在輪圈主體加工過程中，先將成型的摩擦層貼合到輪圈主體的碳纖維預(yù)浸料上然后將兩者固化到一起。
[0014]在所述的步驟(3)中，在輪圈主體制作完畢后，將成型的摩擦層利用膠黏劑粘貼到輪圈剎車面上，粘貼過程中應(yīng)盡量保證與輪圈的貼合，并控制總體的厚度，隨后要修正調(diào)節(jié)剎車副。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:由于輪圈主體外設(shè)有肩負耐磨、耐熱、隔熱的摩擦層，從而可在保證輪圈整體的強度和韌性的前提下降低了其對耐熱、耐磨性能的要求，大大降低輪圈本身的成本；而摩擦層由熱固性樹脂基體復(fù)合材料制成，采用多層次結(jié)構(gòu)，不僅能承受高強度的摩擦，可耐200°C的高溫，且還能將熱量迅速的導(dǎo)離輪圈，具有力學(xué)強度高，耐摩擦性能及耐老化性能優(yōu)異，綜合性能穩(wěn)定等特點。于此同時，本發(fā)明所公開的上述摩擦層的制備方法具有效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，特別適合大規(guī)模生產(chǎn)等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層貼附結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1、耐磨層，2、隔熱層，3、輪圈主體，4、摩擦層。
【具體實施方式】
[0019]參看圖1、2所示，輪圈主體3外側(cè)設(shè)有摩擦層4，摩擦層4由隔熱層2及耐磨層I構(gòu)成，耐磨層I是最耐磨的一層同時也肩負著導(dǎo)走熱量的任務(wù)，隔熱層2主要起到阻擋剎車產(chǎn)生的熱量向輪圈主體3傳導(dǎo)的作用。由于摩擦層4的存在，對于復(fù)合材料的輪圈主體3來說不需要太高的熱性能和耐磨性能，可大大降低輪圈主體3本身的制作成本。
[0020]實施例一
[0021]以東麗T300平紋碳纖維布為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作耐磨層預(yù)浸料；以玻璃纖維作為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作隔熱層預(yù)浸料；先將耐熱層和隔熱層預(yù)浸料裁剪成輪圈摩擦部位的形狀，將4層耐熱層和2層隔熱層粘貼在一起，先行固化成摩擦層；然后在輪圈的兩邊各貼附上一層摩擦層，將摩擦層貼合到自行車輪圈上，得到耐磨性能較好的產(chǎn)品。
[0022]實施例二
[0023]以東麗T300平紋碳纖維布為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作耐磨層預(yù)浸料；以玻璃纖維作為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作隔熱層預(yù)浸料；先將耐熱層和隔熱層預(yù)浸料裁剪成輪圈摩擦部位的形狀，將3層耐熱層和3層隔熱層粘貼在一起，先行固化成摩擦層。然后在輪圈的兩邊各貼附上一層摩擦層，將摩擦層貼合到自行車輪圈上，得到兼顧耐磨性和較長使用壽命的產(chǎn)品。
[0024]實施例三
[0025]以東麗T300平紋碳纖維布為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作耐磨層預(yù)浸料；以玻璃纖維作為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作隔熱層預(yù)浸料；先將耐熱層和隔熱層預(yù)浸料裁剪成輪圈摩擦部位的形狀，將2層耐熱層和4層隔熱層粘貼在一起，先行固化成摩擦層。然后在輪圈的兩邊各貼附上一層摩擦層，將摩擦層貼合到自行車輪圈上，得到較長使用壽命的產(chǎn)品。
[0026]實施例四
[0027]以東麗T300平紋碳纖維布為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作耐磨層預(yù)浸料；以玻璃纖維作為增強體，4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)(AG-80)樹脂為基體制作隔熱層預(yù)浸料；先將耐熱層和隔熱層預(yù)浸料裁剪成輪圈摩擦部位的形狀，將2層耐熱層和2層隔熱層粘貼在一起，先行固化成摩擦層。然后在輪圈的兩邊各貼附上一層摩擦層，將摩擦層貼合到自行車輪圈上，得到兼容性較好的產(chǎn)品，同時縮減了產(chǎn)品成本。
【權(quán)利要求】
1.一種熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層，其特征在于:其為多層結(jié)構(gòu)，由若干位于輪圈主體外側(cè)的隔熱層及若干位于隔熱層外的耐磨層構(gòu)成；所述的耐磨層及隔熱層采用四環(huán)氧基的熱固性樹脂體系為基體材料，經(jīng)模壓成型工藝固化為一體；所述的耐磨層采用碳纖維作為增強材料，所述的隔熱層采用玻璃纖維作為增強材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求書所述的一種熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層，其特征在于:所述耐磨層及隔熱層的基體材料由熱固性樹脂添加適量增韌劑制成，熱固性樹脂為4，4’ - 二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹脂(AG-80)，增韌劑為聚醚酮(PEK)或二苯砜(DDS)或納米碳化娃或微米娃藻土的一種或任意幾種混合。
3.一種制備權(quán)利要求1所述熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟: O預(yù)浸料的制備:將熱固性樹脂原料加熱成粘稠狀，與增強體-碳纖維制成耐磨層預(yù)浸料，同理采用熱固性樹脂原料與增強體-玻璃纖維制成隔熱層預(yù)浸料； 2)模壓成型:將若干層耐磨層預(yù)浸料與若干層隔熱層預(yù)浸料進行粘貼拼裝后，放入與輪圈剎車面契合的模具中，將模具放入液壓機中加熱加壓，最終通過模壓工藝而成型； 3)摩擦層的安裝:在輪圈主體加工過程中或輪圈主體制作完畢后進行安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，模具加熱溫度控制分為三個階段，首先為預(yù)成型階段，溫度控制在180°C -190°C ;然后為固化反應(yīng)階段，加壓倉溫度與固化反應(yīng)速率有關(guān)，溫度范圍為2100C -2200C ;最后為定型階段，保證樹脂固化完全，溫度范圍為250°C _260°C，固化完成后隨液壓機自然冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中，模具分為上、下兩個模板，模具的尺寸和傾斜角度針對特定的輪圈規(guī)格；耐磨層預(yù)浸料與若干層隔熱層預(yù)浸料進行粘貼拼裝后，先通過人工剪裁在EVA模型上貼附得到摩擦層的基本形狀，然后將摩擦層從模型上取下，放入模具中經(jīng)模壓成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(3)中，在輪圈主體加工過程中，先將成型的摩擦層貼合到輪圈主體的碳纖維預(yù)浸料上然后將兩者固化到一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱固性樹脂基體復(fù)合材料自行車輪圈摩擦層的制備方法，其特征在于:在所述的步驟(3)中，在輪圈主體制作完畢后，將成型的摩擦層利用膠黏劑粘貼到輪圈剎車面上，粘貼過程中應(yīng)盡量保證與輪圈的貼合，并控制總體的厚度，隨后要修正調(diào)節(jié)剎車副。
【文檔編號】B32B27/38GK103935091SQ201410129381
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】曹偉偉, 龍國榮, 朱波, 朱文韜, 張瑞林, 卞志良, 卞志勇 申請人:泰山體育產(chǎn)業(yè)集團有限公司, 山東泰山瑞豹復(fù)合材料有限公司