[发明专利]一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及轮圈材料技术领域，具体涉及一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用。所述碳纤维轮圈用复合材料由质量比为（30‑50）：（50‑70）的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64‑76份、硅烷偶联剂0.2‑0.4份、石墨烯0.01‑5份、导热纤维粉末0.01‑10%份、氮化铝0.01‑5份、氮化硼0.01‑5份、固化剂2‑5份、催化剂2‑5份。本发明的预浸料导热性好，可避免在刹车过程轮圈因高温产生的变形而危害骑乘者的安全，其制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，利于工业化生产；采用预浸料制得的轮圈导热性好和使用安全性好，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及轮圈材料技术领域，具体涉及一种碳纤维轮圈用复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

自行车是人们日常生活中常用的代步工具，使用自行车出行具有环保、便捷等优点，且具有强身健体的作用。在现有技术中，自行车在刹车过程中刹车片与轮圈之间的摩擦热可能使得刹车过程中因温度高而导致轮圈变形，给骑乘者带来安全隐患，而传统碳纤维复合材料轮圈仅依靠提高其中树脂的玻璃化转变温度（Tg）来减少骑乘者在刹车过程中因温度高，轮圈变形所带来的安全威胁，然而其实际效果有待进一步提高。因此提高轮圈的导热性能进而可以减少在持续刹车过程中因轮圈整体温度变高而导致轮圈变形，并提高使用安全性和轮圈强度和使用寿命具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维轮圈用复合材料，该预浸料导热性好，可避免在避免刹车过程轮圈因高温产生的变形危害骑乘者的安全，且使用寿命长。

本发明的另一目的在于提供该碳纤维轮圈用复合材料的制备方法，该制备方法简单高效，操作控制方便，产品质量稳定，利于工业化生产。

本发明的又一目的在于提供该碳纤维轮圈用复合材料在制备自行车轮圈的应用，所制得的轮圈导热性好和使用安全性好，使用寿命长。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碳纤维轮圈用复合材料，由质量比为（30-50）：（50-70）的环氧树脂组合物和碳纤维组成，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的组分：环氧树脂64-76份、硅烷偶联剂0.2-0.4份、石墨烯0.01-5份、导热纤维粉末0.01-10%份、氮化铝0.01-5份、氮化硼0.01-5份、固化剂2-5份、催化剂2-5份。

本发明的碳纤维轮圈用复合材料通过将高导热环氧树脂和碳纤维复合，并添加硅烷偶联剂、石墨烯、氮化铝和氮化硼等，各组分相容性好，结合强度高，使具有碳纤维轮圈用复合材料良好的导热性能，可快速导走刹车过程中刹车片与轮圈之间的摩擦热，避免轮圈因高温产生的变形危害骑乘者的安全。

进一步的，所述固化剂为双氰胺和芳香胺类固化剂中的至少一种。进一步的，所述芳香胺类固化剂为间苯二胺、4 ,4’-二氨基二苯甲烷、4 ,4’-二氨基二苯砜、4 ,4’-二氨基二苯醚中的至少一种。本发明通过精心选择固化剂，并控制固化剂的用量，使组合物具有有合适的固化速度，便于制备预浸料，并且所得到的预浸料存稳定性好。

进一步的，所述催化剂为异辛酸钴、异辛酸镍和环烷酸锰中的至少一种。

进一步的，所述氮化铝为纳米氮化铝，所述纳米氮化铝的粒径为90-120nm。所述氮化铝为纳米氮化硼，所述纳米氮化硼的粒径为30-50nm。进一步的，所述导热纤维为碳纤维。

氮化铝具有良好的高温强度，膨胀系数小，导热性好；氮化硼具有高温稳定性好、耐热震性好、机械强度高、导热系数高、膨胀系数低、耐腐蚀。本发明通过精心选择氮化铝、氮化硼和石墨烯添加于环氧树脂组合物中，并严格控制其用量以及氮化铝、氮化硼的粒径，各组分分布均匀，相容性好，使制得的碳纤维轮圈用复合材料具有优异的导热性能和机械强度，且粘结性能好，使用寿命长。