[发明专利]一种碳纤维自行车架

说明书

本发明涉及自行车架技术领域，具体涉及一种碳纤维自行车架，通过若干碳纤维增强环氧树脂预浸料层叠热压成型，所述碳纤维增强环氧树脂预浸料由碳纤维层和环氧树脂复合粉末通过粉末浸渍成型。本发明减小了第一浸渍粉末中的增韧剂含量，并通过乳液聚合法合成聚丙烯酸酯纳米胶乳，干燥后即为聚丙烯酸纳米乳胶粒，与第一浸渍粉末混合，除了起到常规增韧剂的作用外，另一重要作用在于作为隔离剂分散于第一浸渍粉末中，从而减缓了环氧树脂成膜的进程，在第一浸渍粉末之间形成具有一定稳定性的通路，从而便于引出碳纤维的空气使第一浸渍粉末熔融进入碳纤维的空隙中，提高自行车架的整体性能以及降低了浸渍生产难度。

技术领域

本发明涉及自行车架技术领域，具体涉及一种碳纤维自行车架。

背景技术

碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，用于制作自行车架上，赋予自行车架轻质高强和抗冲击性能好的特点。碳纤维复合材料的制备工艺通常有溶液法、热熔法和粉末法。

溶液法是利用含有基体树脂的有机溶液浸渍连续纤维或织物，通过高温干燥除去低沸点的溶剂后得到预浸料。其缺点是预浸料挥发份含量高，且有环境污染问题。

热熔法需要先将基体树脂制成厚度均匀的树脂胶膜，然后将两层树脂胶膜与一层连续纤维或织物复合，形成夹层结构，再在一定温度和压力下使树脂胶膜热熔并浸渍到纤维或织物中形成预浸料。其优点是挥发份含量低、无环境污染问题，但缺点是工艺流程复杂，由于物料粘度高，各组分混合均匀耗时长，且脱泡困难。

粉末法是指将树脂干粉铺洒在碳纤维的表面再通过加热熔融，树脂干粉浸润碳纤维层内部并形成连续的树脂膜，粉末法工艺简单，但是对于树脂粉末的粒径以及树脂粉末的熔融流动性要求较高，树脂膜容易出现性能差异，从而导致碳纤维自行车架容易出现刚性或韧性不足的缺陷。

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自行车架，具有良好的刚性和抗冲击性，并且通过粉末浸渍法生产，易于工业化生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碳纤维自行车架，通过若干碳纤维增强环氧树脂预浸料层叠热压成型，所述碳纤维增强环氧树脂预浸料由碳纤维层和环氧树脂复合粉末通过粉末浸渍成型，所述环氧树脂复合粉末通过如下方法制得：

(1)称取100重量份环氧树脂、6-10重量份固化剂、0.5-0.9重量份固化促进剂、10-20重量份增韧剂、1-2重量份抗氧化剂和4-6重量份润滑剂进行混合，然后加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得到的颗粒进行气流粉碎，得到第一浸渍粉末；

(2)在100重量份的去离子水中加入0.1-0.5重量份乳化剂，搅拌均匀后，加入6-10重量份甲基丙烯酸甲酯、8-12重量份丙烯酸丁酯、2-4重量份丙烯酸和0.01-0.05重量份引发剂，加热至65-75℃并保温反应60-90min，然后再匀速滴加4-6重量份甲基丙烯酸甲酯、7-9重量份丙烯酸丁酯、2-4重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.01-0.05重量份引发剂，滴加完成后保温反应60-90min，得到聚丙烯酸酯纳米胶乳；

(3)往所述聚丙烯酸酯纳米胶乳中加入碳纳米管，超声分散后进行破乳、沉淀、过滤、洗涤和干燥，得到第二浸渍粉末，碳纳米管的加入量为聚丙烯酸酯纳米胶乳的1-3wt％；

(4)将所述第一浸渍粉末和第二浸渍粉末按重量比10:1-2的比例加入到高速混合机中进行混合，即得到所述环氧树脂复合粉末。

为了提高环氧树脂胶膜的韧性，一般会在环氧树脂中加入较多的增韧剂进行改性，而后制成树脂粉末。但是增韧剂会在环氧树脂内形成海岛结构，降低环氧树脂的熔融流动性，导致环氧树脂难以浸润碳纤维之间的空隙，容易导致结构分层或树脂厚度不均，此外环氧树脂浸润碳纤维空隙的过程中对应需要排出空气，但是环氧树脂连续成膜容易导致空气无法排出，因此更加提高了浸润难度，对碳纤维自行车架的整体力学性能和批次质量稳定性的影响较大。