一种石墨烯改性材料汽车轮毂 |
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申请号 | CN201610416334.6 | 申请日 | 2016-06-15 | 公开(公告)号 | CN106084377A | 公开(公告)日 | 2016-11-09 |
申请人 | 朱森; | 发明人 | 朱森; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种 石墨 烯改性材料 汽车 轮毂 ,属于汽车零部件领域,旨在提供一种强度高、耐冲击性高的汽 车轮 毂,包括 轮辋 、4片 轮辐 ,安装 法兰 ,所述每个轮辐为扇形,所述轮辐和轮辋的横截面成15‑30度,所述轮辋和轮辐由 石墨烯 改性材料制备,所述石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为:基体:100份,石墨烯1‑10份,分散剂,0.5‑1份,抗 氧 剂1‑5份, 偶联剂 0.1‑5份。 | ||||||
权利要求 | 1.一种石墨烯改性材料汽车轮毂,其特征在于, 包括轮辋(1)、4片轮辐(2),安装法兰(3),所述每个轮辐(2)为扇形,所述轮辐(2)和轮辋(1)的横截面成15-30度,所述轮辋(1)和轮辐(2)由石墨烯改性材料制备。 |
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说明书全文 | 一种石墨烯改性材料汽车轮毂技术领域背景技术[0002] 随着生活水平的提高,私家车保有量的不断上升,汽车在人们的日常生活中具有重要的作用,而在气候问题日益严峻的当下,对新能源汽车的需求越来越大。而新能源汽车车体的重量直接关系到新能源车的续航里程,所以汽车特别是新能源车的轻量化是整个汽车行业发展的大趋势,在汽车上很多传统由金属材料制成的零部件已经渐渐被质量更轻、性能更优的新型材料特别是新型高分子材料所取代。汽车轮毂是汽车中的重要金属部件,现有的汽车轮毂主要通过钢、铝合金材料制成,一方面,单个轮毂的重量大,增大了整个车身的重量;轮毂的强度、耐冲击强度不足;在汽车高速运转的时候,车轮内部在应力的作用下,易产生内部裂缝,减低了汽车轮毂的使用寿命。 发明内容[0004] 本发明采用的技术方案如下:本发明公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂,其特征在于, 包括轮辋、4片轮辐,安装法兰,所述每个轮辐为扇形,所述轮辐和轮辋的横截面成15-30度,所述轮辋和轮辐石墨烯改性材料制备。所述石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为: 基体:100份,石墨烯1-10份,分散剂,0.5-1份,抗氧剂1-5份,偶联剂0.1-5份。 [0005] 作为优选,所述的石墨烯改性材料的基体为金属材料、热固性材料、热塑性材料、纤维材料的一种或几种的混合物,其中所述热塑性材料的树脂基体可以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛,聚碳酸酯,聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚,氯化聚醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、 聚苯硫醚 (PPS)、 聚醚醚酮的一种或几种共混物合金。 [0006] 作为优选,所述石墨烯为层数在10-300的多层石墨烯,所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钡的一种或几种,所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯的一种或几种。 [0007] 本发明同时提供了一种石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法,制备流程如下:一、将石墨烯加入到偶联反应罐中,打开搅拌装置,搅拌使其旋转,将偶联剂和乙醚按照1:0.5配置成溶液后,直接喷洒在石墨烯中,控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟- 6000转/分钟,使得混合物的温度达到120摄氏度,反应10-20分钟后,在100-150℃下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯; 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机,旋转为2000转/分钟,温度为100-150摄氏度。 [0008] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料;四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中,得到石墨烯改性材料汽车轮毂 。 [0009] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:本发明的优异效果是:一、在基体材质中加入石墨烯之后,通过石墨烯在基体相中形成的“海岛结构”,“ 海岛结构” 的形成会在不损失基体力学性能、 耐热性能的前提下, 使材料的韧性大幅度提高,石墨烯边缘的-COOH基团与基体产生的化学键反应, 使部分石墨烯能够形成类似于“ 裂纹钉锚效应” 的作用, 这种作用不仅限制了裂纹前端的整体发展,而且钉锚点的桥联力还能够对其附近的裂纹起到抑制作用,使其发展方向从纵向转变为横向发展。由于以上“ 海岛结构”和“ 裂纹钉锚效应” 的协同作用,石墨烯对环氧复合材料起到了较好的增韧效果。另外,石墨烯与环氧的界面在受到外力作用时,会首先在石墨烯两极形成空穴,在应力尚未达到基体屈服应力时,具有超强柔韧性的石墨烯便开始产生形变,并通过形变吸收能量,大量能量的消耗使复合材料韧性得到提高,提高了轮毂的使用寿命。 [0010] 二、由于纤维、塑料等基体的重量远远小于金属合金,所制成的产品质量较金属轮毂重量减少30%-50%,大大降低了车体的重量,将本发明提供的轮毂新能源车具有广泛的用途,可大大提高新能源车的续航里程。附图说明 [0011] 图1是本发明公开的轮毂的截面图;图中标记:1-轮辋,2-轮辐,3-安装法兰。 具体实施方式[0012] 下面结合附图,对本发明作详细的说明。 [0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。 [0014] 具体实施例1:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂,包括轮辋1、4片轮辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形,所述轮辐2和轮辋1的横截面成15-30度,所述轮辋1和轮辐2由石墨烯改性材料制备,其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为:基体:100份,石墨烯1份,分散剂,0.5份,抗氧剂1份,偶联剂0.1份。 [0015] 其中,基体为钢;石墨烯为层数在10的多层石墨烯;分散剂为乙烯基双硬脂酰胺;所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚;偶联剂为铬络合物偶联剂。 [0016] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法,所述制备流程如下:一、将石墨烯加入到偶联反应罐中,打开搅拌装置,搅拌使其旋转,将偶联剂和乙醚按照1:0.5配置成溶液后,直接喷洒在石墨烯中,控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟- 6000转/分钟,使得混合物的温度达到120摄氏度,反应10-20分钟后,在100-150℃下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯; 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机,旋转为2000转/分钟,温度为100-150摄氏度。 [0017] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料;四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中,得到石墨烯改性材料汽车轮毂。 [0018] 具体实施例2:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂,包括轮辋1、4片轮辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形,所述轮辐2和轮辋1的横截面成30度,所述轮辋1和轮辐2由石墨烯改性材料制备,其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为:基体:100份,石墨烯10份,分散剂, 1份,抗氧剂5份,偶联剂5份。 [0020] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法,所述制备流程如下:一、将石墨烯加入到偶联反应罐中,打开搅拌装置,搅拌使其旋转,将偶联剂和乙醚按照1:0.5配置成溶液后,直接喷洒在石墨烯中,控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟- 6000转/分钟,使得混合物的温度达到120摄氏度,反应10-20分钟后,在100-150℃下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯; 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机,旋转为2000转/分钟,温度为100-150摄氏度。 [0021] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料;四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中,得到石墨烯改性材料汽车轮毂。 [0022] 具体实施例3:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂,包括轮辋1、4片轮辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形,所述轮辐2和轮辋1的横截面成20度,所述轮辋1和轮辐2由石墨烯改性材料制备,其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为:基体:100份,石墨烯5份,分散剂,0.8份,抗氧剂3份,偶联剂2份。 [0023] 其中,基体为聚甲醛;石墨烯为层数在50的多层石墨烯;分散剂为硬脂酸单甘油酯;所述抗氧剂为双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚;偶联剂为钛酸酯偶联剂。 [0024] 本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法,所述制备流程如下:一、将石墨烯加入到偶联反应罐中,打开搅拌装置,搅拌使其旋转,将偶联剂和乙醚按照1:0.5配置成溶液后,直接喷洒在石墨烯中,控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟- 6000转/分钟,使得混合物的温度达到120摄氏度,反应10-20分钟后,在100-150℃下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯; 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机,旋转为2000转/分钟,温度为100-150摄氏度。 [0025] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料;四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中,得到石墨烯改性材料汽车轮毂。 [0026] 具体实施例4:本实施例公开了一种石墨烯改性材料汽车轮毂,包括轮辋1、4片轮辐2,安装法兰3,所述每个轮辐2为扇形,所述轮辐2和轮辋1的横截面成15度,所述轮辋1和轮辐2由石墨烯改性材料制备,其中石墨烯改性材料的组成按重量比的组成为:基体:100份,石墨烯5份,分散剂,0.7份,抗氧剂3份,偶联剂5份。 [0027] 其中,基体为聚酰胺;石墨烯为层数在100的多层石墨烯;分散剂为三硬脂酸甘油酯;所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚,偶联剂采用锆类偶联剂本实施例同时公开了上述石墨烯改性材料汽车轮毂的制备方法,所述制备流程如下: 一、将石墨烯加入到偶联反应罐中,打开搅拌装置,搅拌使其旋转,将偶联剂和乙醚按照1:0.5配置成溶液后,直接喷洒在石墨烯中,控制搅拌装置的旋转速度为4000转/分钟- 6000转/分钟,使得混合物的温度达到120摄氏度,反应10-20分钟后,在100-150℃下烘干 10-30分钟制得改性石墨烯; 二、将石墨烯、分散剂、抗氧剂、偶联剂充分混合后加入到挤出机,旋转为2000转/分钟,温度为100-150摄氏度。 [0028] 三、挤出造粒得到石墨烯增强热塑性材料;四、将石墨烯增强热塑性材料加热加入模具中,得到石墨烯改性材料汽车轮毂。 [0029] 以下为实施1-4下汽车轮毂在国家标准测试下的性能指标:性能 单位 现有的轮毂 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 备注(检测依据)重量 KG 9-12 6.2 6.3 6.5 6.8 悬壁梁冲击韧性 (+25℃ ) KJ/m2 25 42 41 43 45 ISO180-2000/A 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。 |