技術領域

????本發明涉及自行車配件應用領域，尤其是一種多TG碳纖維輪圈及其制備方法。

背景技術

自行車運動是一項對人身體非常有益處的有氧戶外運動，在歐美等發達國家得到廣泛的開展。據統計，在美國，大約有1/3之一的戶外運動是自行車運動。由此可見此運動開展的普遍性。自行車也從我們印象中傳統的交通工具變成健身器材。各個廠商無不努力改進產品設計，制造工藝，使用更好的材料，以求得更好的自行車。

制造自行車的材料，已經從鋼材，逐步變成鋁合金，以追求輕量化。近年來，更是大規模使用昂貴的碳纖維材料來制作自行車車身。

相對于車身，自行車的輪圈更是心臟。它的作用，就相當于汽車的發動機。由此可見其重要性。各個廠家無不下大力氣研制更好的自行車輪圈，紛紛采用新材料新工藝,?以研制更輕更省力的產品。對于輪圈來說,?要使之更輕更省力,?主要有兩個因素。?一是輪圈的重量,?一是輪圈的風阻。?輕的輪圈發力快,?爬坡輕快,?這很好理解。?而對于風阻來說,?當高速騎行時，風阻就變得非常的關鍵。一般認為，風阻跟速度的平方成正比。所以，低風阻的設計越來越流行。為了獲得低的風阻,?紛紛將截面設計成流線型。截面的加高，勢必增加重量，所以，必須在重量與低風阻有所取舍。

對于重量而言，相比于鋼，鋁合金材料，碳纖維復合材料具有無可比擬的優越性。碳纖維復合材料（CFRP），其強度比鋼強，但密度只有1.6g/cm³,?只有鋼的1/5，跟鋁合金相比，其模量是鋁的10倍，抗拉強度是鋁的２倍，但重量只有鋁合金的40％。所以，碳纖材料廣泛用來制作自行車輪圈。

現有的碳纖維自行車輪圈一般采用環氧樹脂預浸料，經疊層，加熱加壓成型制得。其成型溫度一般在150℃，成型時間45-60分鐘。習用的環氧樹脂的玻璃轉化點(也稱為TG)在100-130℃。用這種材料及成型工藝制得的輪圈輕量，強度高。但這種輪圈的缺點是，在使用過程中,?遇到長下坡時,?因為需要長時間剎車,?剎車邊的溫度會達到180℃左右,?由于剎車邊使用的環氧樹脂的TG點只有100℃-130℃,?在胎壓的作用下,安置內胎的槽孔軟化并張開,?導致突然間爆胎,造成摔車事故，從而產生對騎乘者的安全傷害。這種現象俗稱燒框。

有業者研究使用TG超過220℃的環氧樹脂來制作輪圈。但220℃TG的環氧樹脂雖然能解決在剎車產生的高溫情況下的安全問題,?但這種樹脂衍生了很多問題。首先,?這種高TG樹脂的成型條件苛刻,?需要220℃以上,?并且成型時間長達4個小時以上,?產量低下,?成型成本高昂,?難以大規模應用；其次,材料價格昂貴,?其價格是普通TG樹脂的10倍以上,大規模推廣受限制；第三,是材料的層間結合強度差,?難以耐很高的胎壓；第四,?材質比較脆,?耐撞擊強度低下，導致在一般使用的條件下,?如果碰到撞擊,?輪圈很容易損壞,?也很容易對騎乘者產生傷害。

發明內容

本發明為了解決上述存在的問題，提供一種多TG碳纖維輪圈，克服了現有技術的不足，在剎車部分,采用180℃以上高TG的環氧樹脂碳纖維材料，充分保障了產品在剎車時高溫下的強度,確保了產品的安全性；非剎車部分,采180℃以下低TG的環氧樹脂碳纖維材料，可以提高產品耐沖擊強度。不同TG的環氧樹脂材料得到合理化的使用,使材料成本得到合理的控制,可大規模推廣使用。

還提供一種多TG碳纖維輪圈的制備方法，產品的結構一次性整體成型，提高了產品的強度、耐用度和安全性，實用性高，成本合理。?

本發明采用如下技術方案：多TG碳纖維輪圈，由碳纖維復合材料制成，包括兩個相交的側壁和一連接橋，所述連接橋兩邊區隔出一用于放置內胎的胎位孔槽和一個“V”形內腔體，二者呈上下排列，所述胎位孔槽和連接橋附近對應的側壁為剎車邊，所述剎車邊和連接橋組合成截面為“H”形結構，其特征在于，所述“H”形結構與所述內腔體對應的側壁分別采用2種或2種以上不同TG的環氧樹脂碳纖維材料，其中，所述“H”形結構采用180℃以上高TG的環氧樹脂碳纖維材料，所述內腔體對應的側壁采用180℃以下低TG的環氧樹脂碳纖維材料。

優選的，所述“H”形結構采用的環氧樹脂碳纖維材料TG在190℃以上。

進一步的，所述“H”形結構采用的環氧樹脂碳纖維材料TG的范圍是190℃至220℃。

優選的，所述內腔體對應的側壁采用的環氧樹脂碳纖維材料TG范圍是100℃至180℃。