[发明专利]一种植物纤维混杂复合材料车架结构

说明书

本发明属于复合材料制造技术，涉及一种利用植物纤维与碳纤维或玻璃纤维混杂的植物纤维混杂复合材料车架结构。复合材料车架结构的主体部分截面上的密度、刚度或强度呈现由表及里的梯度分布，复合材料由表及里碳纤维或玻璃纤维和植物纤维的为梯度分布，植物纤维是空心或多孔材料，每个主体部分的连接件的增强材料是由短切碳纤维或玻璃纤维和植物纤维组合的复合材料。本发明为了提高制造效率，降低产品成本，由表及里梯度结构还体现在混杂纤维管材或型材的设计和制造上。所述的混杂管材或型材制备可以采用滚管技术实现，而在另一些实施方式中，也可以采用拉挤技术实现。

技术领域

本发明属于复合材料制造技术，涉及一种利用植物纤维与碳纤维或玻璃纤维混杂的植物纤维混杂复合材料车架结构。

背景技术

碳纤维增强复合材料自行车已成为轻质车辆技术的一个代表，其设计和制造技术已经模块化、标准化，近年来，这种复合材料技术更是推广应用于其他人力车、儿童车，甚至电动自行车等领域。但是碳纤维复合材料车的一个潜在的缺点是它在使用后成为不可回收利用的固体废弃物垃圾，危害环境，因此，天然材料的自行车结构正在成为一种新的代步车选项。

参考国际PCT发明专利申请“一种含有植物纤维织物的复合材料及其制备方法”(申请号PCT/CN2013/072087)及其欧洲以及美洲发明专利申请“Composite materialcontaining plant fiber fabrics and preparation method thereof”(欧洲专利申请号EP 2 821 226 A1，美国申请专利公开号US-2015-0044924-A1)公布了一种植物纤维的表面处理方法用以制备高力学特性的植物纤维增强复合材料。参考国际PCT发明专利申请“一种结构性和装饰性复合材料，其制备技术，和包含其的制品”(申请号PCT/CN2015/098063)提出了一种多尺度、多层次处理的方法进一步提升植物纤维增强复合材料的力学性能，同时赋予复合材料制品美观的外装饰效果。这些专利都可以看作是本专利申请的基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用植物纤维混杂复合材料设计、制造自行车车架的技术，特别是植物纤维与其他增强纤维的混杂设计与制造技术。

本发明的技术解决方案是，复合材料车架结构的主体部分的截面上的密度、刚度或强度呈现由表及里的梯度分布，由表及里分布的依次为碳纤维或玻璃纤维和植物纤维的复合材料，植物纤维是空心或多孔材料，每个主体部分的连接件的增强材料是短切碳纤维或玻璃纤维和植物纤维组合的复合材料。

所述的植物纤维选自以下材料：苎麻、黄麻、剑麻、红麻或洋麻。

所述复合材料中的树脂选自：环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯或聚氨酯。

制备植物纤维混杂复合材料车架结构的方法，其方法包括：成型复合材料车架结构的主体部分和连接件，

(一)成型主体一部分的方法为如下之一

4.1层状化复合：将纯碳纤维或玻璃纤维预浸料铺设在复合材料车架的外层，再将纯植物纤维预浸料铺设在复合材料车架的内层，按照卷管工艺技术成型或拉挤成型；

4.2层内混杂复合：将碳纤维或玻璃纤维或植物纤维中的混编织物进行铺层，将高体分的碳纤维或玻璃纤维预浸料铺设在复合材料车架的外层，再将织物中高体分植物纤维的预浸料铺设在复合材料车架的内层，按照卷管工艺技术成型或拉挤成型；

(二)成型连接件的方法

将短切碳纤维或玻璃纤维和植物纤维组合，其中，纤维组分中碳纤维或玻璃纤维的体积比为50％，植物纤维的体积比50％，纤维在粒料中的体积分数在10-35％之间，树脂在粒料中的体积分数在65-90％，将纤维增强的树脂进行造粒，然后将粒料注塑成型；

(三)组装复合材料车架