本發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樹脂基復合材料自行車及其制備方法。
背景技術：
：目前，基于城市交通擁堵，城市機動車的尾氣排放所造成的霧霾氣候，給人們的生命、生活、生產等帶來一系列的影響，也基于人們對健康、環保、低碳出行的愿望，以及強烈需要一種高效、便捷、快速的出行方式，特別是在城市短距離出行的狀態下，人們迫切需求一種綠色環保的出行方式。這種情況下，自行車這一傳統的出行方式被人們作為現代化公共交通工具所親睞。傳統自行車一般為鋼管、鋁合金管等經焊接、鉚合等技術制造而成，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。而采用新型的纖維增強復合材料制備而成的自行車，可以利用纖維增強復合材料的輕質、高強度、耐腐蝕等特性，防止了自行車的銹蝕；同時由于纖維增強樹脂基復合材料的回收再利用技術難度相對較高，因此不易被偷盜。玄武巖纖維所用的礦石原料為火山巖，早已在地殼內部形成了天然的硅酸鹽物質，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氣體，而玄武巖纖維的原料在幾百萬年前火山噴發過程中已經排放了各種有害氣體，再次高溫熔融時僅經過簡單的物理化學變化即可達到適合拉絲的狀態，并且廢絲仍可切斷回爐再利用，因此其生產過程極其環保。玄武巖纖維是一種典型的環境友好型純天然綠色纖維，符合國家產業發展政策指導方向。連續玄武巖纖維(ContinuousBasaltFibre，文中簡稱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，經鉑銠合金漏板成型、由拉絲機高速牽伸連續幾萬米不斷而得到的纖維。由于目前，中國、俄羅斯、烏克蘭、美國等幾個國家掌握了玄武巖纖維的工業化生產技術。玄武巖纖維是新興的環保型無機纖維材料，具有輕質高強、耐高溫、耐侵蝕、絕熱隔音等優異性能，在航天航空、汽車船舶、土建交通等領域具有廣泛用途，市場前景廣闊，采用玄武巖纖維制備自行車更是符合綠色產業的發展思路。目前市場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雜、流水線長、所需工人數量多， 這也是導致其價格居高不下的一個主要原因；同時碳纖維在生產過程中能耗大、排放大、不環保，不符合綠色產業發展要求。專利CN102049830B，介紹了一種用復合材料制造自行車架的方法，其使用的是纖維增強熱塑性復合材料，雖然解決了輕質、耐腐蝕問題，但由于纖維增強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、晃動感覺，造成了騎行的不舒適感覺。技術實現要素：發明目的：針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種強度高、彈性模量大、剛性強、舒適度高的全玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車；本發明還提供一種全玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車的制備方法。技術方案：為了實現上述目的，如本發明所述一種全玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車，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樹脂基復合材料制備而成。所述玄武巖纖維增強樹脂基復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、促進劑0.125-3份。所述玄武巖纖維為連續玄武巖纖維紗線、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、環氧樹脂或聚氨酯樹脂；或為熱塑性樹脂中的尼龍或聚丙烯。進一步地，所述車把采用連續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；所述腳蹬采用連續玄武巖纖維紗線、玄武巖纖維粉和熱塑性樹脂。進一步地，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。進一步地，所述脫模劑為硬脂酸鋅、機油、液體石蠟或硅膠。進一步地，所述促進劑為環烷酸鈷、萘酸鈷、異辛酸鉆或二乙基苯胺。如本發明所述全玄武巖纖維增強樹脂基復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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度120℃～170℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度120℃～170℃和壓力450-550噸條件下，保持一定時間3-7min，制備成相應的自行車部件；(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：由現有技術相比，本發明的一種玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車具有如下優點：(1)由于采用玄武巖纖維增強樹脂基復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非金屬纖維，價格比碳纖維低很多，自行車成本降低；本發明所制備的自行車度強度高、彈性模量大、剛性強、舒適度高；(2)本發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，可以最大限度增強自行車各個部件的力學性能。(3)本發明的制備方法與傳統的模壓工藝相比，傳統的模壓工藝原材料中纖維含量僅為20％左右，本發明采用新的模壓工藝，可使纖維含量提高到60-70％，使得產品性能大幅度提高，并且重量較輕；本發明采用模壓工藝，快速成型，大大縮短了制備時間和所需工人數量，進一步節約了成本。具體實施方式實施例1組方：自行車車把：連續玄武巖纖維紗線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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度120℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度120℃℃和壓力450噸條件下，保持一定時間7min，制備成相應的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實施例2組方：自行車車把：連續玄武巖纖維紗線75份、環氧樹脂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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度170℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度170℃和壓力550噸條件下，保持一定時間3min，制備成相應的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實施例3組方：自行車車把：連續玄武巖纖維紗線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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度145℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度145℃和壓力500噸條件下，保持一定時間5min，制備成相應的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實施例4組方：自行車車把：連續玄武巖纖維紗線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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度140℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度140℃和壓力500噸條件下，保持一定時間6min，制備成相應的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。實施例5組方：自行車車把：連續玄武巖纖維紗線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：連續玄武巖纖維紗線60份、玄武巖纖維粉12份、環氧樹脂27份。腳蹬：連續玄武巖纖維紗線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熱固樹脂預浸料；將玄武巖纖維與熱塑性樹脂通過纖維增強熱塑性塑料成型機，制備成玄武巖纖維 增強熱塑樹脂塑料；(2)根據自行車部件需求，選用玄武巖纖維增強熱固樹脂預浸料或玄武巖纖維增強熱塑樹脂塑料進行裁剪成相應部件；(3)將裁剪好的部件材料擺放在已經預熱到設定溫度150℃的模壓模具中；(4)啟動模壓設備，在設定的溫度120℃～170℃和壓力500噸條件下，保持一定時間4min，制備成相應的自行車部件；(5)將自行車各部件拼裝起來，快速制備而成自行車。試驗例1根據《GB/T1448-2005纖維增強塑料壓縮性能實驗方法》測試各實施例自行車的抗壓剛性；根據《GB/T3565-2005自行車安全要求》測試各樣品自行車的耐疲勞性、耐沖擊性；根據騎行體驗者的感覺評價舒適度，結果見表1。對比例1為現有技術中鋁合金自行車；對比例2為現有技術中纖維增強熱塑性復合材料自行車。表1全玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車的各項性能對比剛性耐疲勞性耐沖擊性舒適度纖維含量對比例1一般一般一般一般0對比例2一般強一般一般25％實施例1強強強優良65％實施例2強強強優良67％實施例3強強強優良72％實施例4強強強優良68％實施例5強強強優良70％由表1可知，本發明的全纖維增強熱固性樹脂預浸布自行車具有抗壓剛性強、耐疲勞性強、耐沖擊性強、舒適度優良等特點，與對比例1相比各項指標高于鋁合金自行車；與對比例2相比本發明實施例的自行車的剛性、耐沖擊性、舒適度都要更好；同時本發明的制備方法可使纖維含量提高到60-70％。試驗例2根據《GB/T1447-2005纖維增強塑料拉伸性能實驗方法》測試本發明實施例預浸布的拉伸強度、彈性模量；根據《GB/T3857-2005玻璃纖維增強熱固性塑料耐化學介質性能試驗方法》測試各實施例預浸布的耐酸性介質(5％HCl，80℃，1d，強度保留率)的侵蝕性；根據《GB/T9979-2005纖維增強塑料高低溫力學性能試驗準則》測試各實施例的耐高溫性能(200℃，20min，強度保留率)。根據《GB/T1448-2005纖維增強塑料壓縮性能實驗方法》測試各實施例自行車的 抗壓剛性；根據騎行體驗者的感覺評價舒適度，結果見表2。對比例1為現有技術中碳纖維自行車；表2全玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車的各項性能由表2可知，本發明的玄武巖纖維增強樹脂基復合材料自行車具有抗拉強度高、彈性模量高、耐化學侵蝕、耐高溫，與對比例1相比，既可以達到碳纖維自行車的各種性能標準，同時剛性強，騎行舒適度高，纖維含量高，并且成本遠低于碳纖維自行車。當前第1頁1 2 3