本發(fā)明涉及一種自行車及其制備方法，具體涉及一種全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，基于城市交通擁堵，城市機(jī)動(dòng)車的尾氣排放所造成的霧霾氣候，給人們的生命、生活、生產(chǎn)等帶來一系列的影響，也基于人們對(duì)健康、環(huán)保、低碳出行的愿望，以及強(qiáng)烈需要一種高效、便捷、快速的出行方式，特別是在城市短距離出行的狀態(tài)下，人們迫切需求一種綠色環(huán)保的出行方式。這種情況下，自行車這一傳統(tǒng)的出行方式被人們作為現(xiàn)代化公共交通工具所親睞。傳統(tǒng)自行車一般為鋼管、鋁合金管等經(jīng)焊接、鉚合等技術(shù)制造而成，這類自行車如果作為公共自行車存在易銹蝕、易被偷盜的缺點(diǎn)。而采用新型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備而成的自行車，可以利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等特性，防止了自行車的銹蝕；同時(shí)由于纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的回收再利用技術(shù)難度相對(duì)較高，因此不易被偷盜。玄武巖纖維所用的礦石原料為火山巖，早已在地殼內(nèi)部形成了天然的硅酸鹽物質(zhì)，其熔體性能恰可用來紡絲，是大自然賦予人類天然的“類玻璃”；玻璃纖維在熔融過程中會(huì)排放出含氟含硼氣體(早期無堿玻纖配方)或碳酸鹽高溫下分解排放二氧化碳?xì)怏w，而玄武巖纖維的原料在幾百萬年前火山噴發(fā)過程中已經(jīng)排放了各種有害氣體，再次高溫熔融時(shí)僅經(jīng)過簡(jiǎn)單的物理化學(xué)變化即可達(dá)到適合拉絲的狀態(tài)，并且廢絲仍可切斷回爐再利用，因此其生產(chǎn)過程極其環(huán)保。玄武巖纖維是一種典型的環(huán)境友好型純天然綠色纖維，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策指導(dǎo)方向。連續(xù)玄武巖纖維(ContinuousBasaltFibre，文中簡(jiǎn)稱CBF或BF)是以天然玄武巖礦石作為原料，在1500℃左右高溫熔融后，經(jīng)鉑銠合金漏板成型、由拉絲機(jī)高速牽伸連續(xù)幾萬米不斷而得到的纖維。由于目前，中國(guó)、俄羅斯、烏克蘭、美國(guó)等幾個(gè)國(guó)家掌握了玄武巖纖維的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。玄武巖纖維是新興的環(huán)保型無機(jī)纖維材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、耐侵蝕、絕熱隔音等優(yōu)異性能，在航天航空、汽車船舶、土建交通等領(lǐng)域具有廣泛用途，市場(chǎng)前景廣闊，采用玄武巖纖維制備自行車更是符合綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展思路。目前市場(chǎng)上的纖維自行車僅僅見到的是碳纖維自行車，而其他纖維自行車仍未見。但碳纖維自行車價(jià)格非常高，而且其耐沖擊性能差，難以作為公共自行車大批量推廣。另外，碳纖維自行車制備工藝復(fù)雜、流水線長(zhǎng)、所需工人數(shù)量多， 這也是導(dǎo)致其價(jià)格居高不下的一個(gè)主要原因；同時(shí)碳纖維在生產(chǎn)過程中能耗大、排放大、不環(huán)保，不符合綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求。專利CN102049830B，介紹了一種用復(fù)合材料制造自行車架的方法，其使用的是纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，雖然解決了輕質(zhì)、耐腐蝕問題，但由于纖維增強(qiáng)熱塑性材料的楊氏彈性模量仍然偏低，自行車車架的剛性不足，在騎行過程中仍感覺有扭曲、晃動(dòng)感覺，造成了騎行的不舒適感覺。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種強(qiáng)度高、彈性模量大、剛性強(qiáng)、舒適度高的全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車；本發(fā)明還提供一種全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車的制備方法。技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明所述一種全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車，自行車車把、前叉、車架、輪轂、曲柄、腳蹬部件全部由玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備而成。所述玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料主要由以下重量份的原料所制成：玄武巖纖維70-75份、樹脂25-30份、固化劑0.5-15份、脫模劑0.25-3份、促進(jìn)劑0.125-3份。所述玄武巖纖維為連續(xù)玄武巖纖維紗線、玄武巖纖維布、玄武巖纖維粉的一種或兩種。所述樹脂為熱固性樹脂中的乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂或聚氨酯樹脂；或?yàn)闊崴苄詷渲械哪猃埢蚓郾＿M(jìn)一步地，所述車把采用連續(xù)玄武巖纖維紗線和熱固性樹脂；所述前叉、車架用玄武巖纖維布和熱固性樹脂；所述輪轂采用玄武巖纖維布、玄武巖纖維粉和熱固性樹脂；所述曲柄采用連續(xù)玄武巖纖維紗線、玄武巖纖維粉和熱固性樹脂；所述腳蹬采用連續(xù)玄武巖纖維紗線、玄武巖纖維粉和熱塑性樹脂。進(jìn)一步地，所述固化劑為過氧化甲乙酮、過氧化苯甲酸叔丁脂、順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐或間苯二胺。進(jìn)一步地，所述脫模劑為硬脂酸鋅、機(jī)油、液體石蠟或硅膠。進(jìn)一步地，所述促進(jìn)劑為環(huán)烷酸鈷、萘酸鈷、異辛酸鉆或二乙基苯胺。如本發(fā)明所述全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度120℃～170℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度120℃～170℃和壓力450-550噸條件下，保持一定時(shí)間3-7min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。進(jìn)一步地，所述自行車適用于微交通的公共自行車或家庭用自行車。有益效果：由現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)由于采用玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為自行車的原料，使用的纖維為玄武巖纖維是新型的無機(jī)非金屬纖維，價(jià)格比碳纖維低很多，自行車成本降低；本發(fā)明所制備的自行車度強(qiáng)度高、彈性模量大、剛性強(qiáng)、舒適度高；(2)本發(fā)明在自行車不同部件使用不同形式的玄武巖纖維材料和樹脂，可以最大限度增強(qiáng)自行車各個(gè)部件的力學(xué)性能。(3)本發(fā)明的制備方法與傳統(tǒng)的模壓工藝相比，傳統(tǒng)的模壓工藝原材料中纖維含量?jī)H為20％左右，本發(fā)明采用新的模壓工藝，可使纖維含量提高到60-70％，使得產(chǎn)品性能大幅度提高，并且重量較輕；本發(fā)明采用模壓工藝，快速成型，大大縮短了制備時(shí)間和所需工人數(shù)量，進(jìn)一步節(jié)約了成本。具體實(shí)施方式實(shí)施例1組方：自行車車把：連續(xù)玄武巖纖維紗線70份、乙烯基樹脂25份；車架、前叉部件：玄武巖纖維布70份、環(huán)氧樹脂25份；輪轂：玄武巖纖維布60份、玄武巖纖維粉10份、聚氨酯樹脂25份；曲柄：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉10份、乙烯基樹脂25份；腳蹬：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉10份、尼龍25份。制備方法：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度120℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度120℃℃和壓力450噸條件下，保持一定時(shí)間7min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實(shí)施例2組方：自行車車把：連續(xù)玄武巖纖維紗線75份、環(huán)氧樹脂30份；車架、前叉部件：玄武巖纖維布75份、乙烯基樹脂30份；輪轂：玄武巖纖維布65份、玄武巖纖維粉10份、乙烯基樹脂30份；曲柄：連續(xù)玄武巖纖維紗線65份、玄武巖纖維粉10份、聚氨酯樹脂30份。腳蹬：連續(xù)玄武巖纖維紗線65份、玄武巖纖維粉10份、尼龍30份。制備方法：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度170℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度170℃和壓力550噸條件下，保持一定時(shí)間3min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實(shí)施例3組方：自行車車把：連續(xù)玄武巖纖維紗線72.5份、乙烯基樹脂27.5份；車架、前叉部件：玄武巖纖維布72.5份、環(huán)氧樹脂27.5份；輪轂：玄武巖纖維布62.5份、玄武巖纖維粉10份、聚氨酯樹脂27.5份；曲柄：連續(xù)玄武巖纖維紗線62.5份、玄武巖纖維粉10份、乙烯基樹脂27.5份。腳蹬：連續(xù)玄武巖纖維紗線62.5份、玄武巖纖維粉10份、聚丙烯27.5份。制備方法：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度145℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度145℃和壓力500噸條件下，保持一定時(shí)間5min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實(shí)施例4組方：自行車車把：連續(xù)玄武巖纖維紗線73份、聚氨酯樹脂28份；車架、前叉部件：玄武巖纖維布73份、環(huán)氧樹脂28份；輪轂：玄武巖纖維布60份、玄武巖纖維粉13份、乙烯基樹脂28份；曲柄：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉13份、乙烯基樹脂28份。腳蹬：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉13份、聚丙烯28份。制備方法：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度140℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度140℃和壓力500噸條件下，保持一定時(shí)間6min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實(shí)施例5組方：自行車車把：連續(xù)玄武巖纖維紗線72份、聚氨酯樹脂27份；車架、前叉部件：玄武巖纖維布72份、乙烯基樹脂27份；輪轂：玄武巖纖維布60份、玄武巖纖維粉12份、乙烯基樹脂27份；曲柄：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉12份、環(huán)氧樹脂27份。腳蹬：連續(xù)玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉12份、聚丙烯27份。制備方法：(1)將玄武巖纖維浸漬熱固性樹脂制備成玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強(qiáng)熱塑性塑料成型機(jī)，制備成玄武巖纖維 增強(qiáng)熱塑樹脂塑料；(2)根據(jù)自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強(qiáng)熱固樹脂預(yù)浸料或玄武巖纖維增強(qiáng)熱塑樹脂塑料進(jìn)行裁剪成相應(yīng)部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經(jīng)預(yù)熱到設(shè)定溫度150℃的模壓模具中；(4)啟動(dòng)模壓設(shè)備，在設(shè)定的溫度120℃～170℃和壓力500噸條件下，保持一定時(shí)間4min，制備成相應(yīng)的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。試驗(yàn)例1根據(jù)《GB/T1448-2005纖維增強(qiáng)塑料壓縮性能實(shí)驗(yàn)方法》測(cè)試各實(shí)施例自行車的抗壓剛性；根據(jù)《GB/T3565-2005自行車安全要求》測(cè)試各樣品自行車的耐疲勞性、耐沖擊性；根據(jù)騎行體驗(yàn)者的感覺評(píng)價(jià)舒適度，結(jié)果見表1。對(duì)比例1為現(xiàn)有技術(shù)中鋁合金自行車；對(duì)比例2為現(xiàn)有技術(shù)中纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料自行車。表1全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車的各項(xiàng)性能對(duì)比剛性耐疲勞性耐沖擊性舒適度纖維含量對(duì)比例1一般一般一般一般0對(duì)比例2一般強(qiáng)一般一般25％實(shí)施例1強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)優(yōu)良65％實(shí)施例2強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)優(yōu)良67％實(shí)施例3強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)優(yōu)良72％實(shí)施例4強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)優(yōu)良68％實(shí)施例5強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)優(yōu)良70％由表1可知，本發(fā)明的全纖維增強(qiáng)熱固性樹脂預(yù)浸布自行車具有抗壓剛性強(qiáng)、耐疲勞性強(qiáng)、耐沖擊性強(qiáng)、舒適度優(yōu)良等特點(diǎn)，與對(duì)比例1相比各項(xiàng)指標(biāo)高于鋁合金自行車；與對(duì)比例2相比本發(fā)明實(shí)施例的自行車的剛性、耐沖擊性、舒適度都要更好；同時(shí)本發(fā)明的制備方法可使纖維含量提高到60-70％。試驗(yàn)例2根據(jù)《GB/T1447-2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能實(shí)驗(yàn)方法》測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例預(yù)浸布的拉伸強(qiáng)度、彈性模量；根據(jù)《GB/T3857-2005玻璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料耐化學(xué)介質(zhì)性能試驗(yàn)方法》測(cè)試各實(shí)施例預(yù)浸布的耐酸性介質(zhì)(5％HCl，80℃，1d，強(qiáng)度保留率)的侵蝕性；根據(jù)《GB/T9979-2005纖維增強(qiáng)塑料高低溫力學(xué)性能試驗(yàn)準(zhǔn)則》測(cè)試各實(shí)施例的耐高溫性能(200℃，20min，強(qiáng)度保留率)。根據(jù)《GB/T1448-2005纖維增強(qiáng)塑料壓縮性能實(shí)驗(yàn)方法》測(cè)試各實(shí)施例自行車的 抗壓剛性；根據(jù)騎行體驗(yàn)者的感覺評(píng)價(jià)舒適度，結(jié)果見表2。對(duì)比例1為現(xiàn)有技術(shù)中碳纖維自行車；表2全玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車的各項(xiàng)性能由表2可知，本發(fā)明的玄武巖纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料自行車具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高、耐化學(xué)侵蝕、耐高溫，與對(duì)比例1相比，既可以達(dá)到碳纖維自行車的各種性能標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)剛性強(qiáng)，騎行舒適度高，纖維含量高，并且成本遠(yuǎn)低于碳纖維自行車。當(dāng)前第1頁1 2 3