CN102619023A

CN102619023A - 一种聚乳酸复合纤维内饰材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102619023A
Application number: CN2012100700175A
Authority: CN
Inventors: 施群; 顾书英; 李强
Original assignee: ZHENJIANG LIDA FIBRE INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: ZHENJIANG LIDA FIBRE INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开一种聚乳酸复合纤维内饰材料及其制备方法，由占总重量的百分比是22%～40%的聚乳酸纤维、25%～30%的再生纤维、22%～40%的天然纤维、8%～10%的阻燃剂、2%～3%的纳米蒙脱土、0.1%～2%的引发剂组成，取双组份聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维共同输入混合机中均匀混合成混合纤维，取阻燃剂、纳米蒙脱土及引发剂均匀混合后搅拌、冷却、粉碎成粉末，将混合纤维输入开包机中开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱用输送帘输出，将粉末输出在输送帘上与混合纤维一并送入气流成网机，通过气流成网机制成纤维网，将纤维网送至烘箱中聚合即可；制得的内饰材料具有较好的环保性、弹性、吸音性、阻燃性及隔热性。

Description

一种聚乳酸复合纤维内饰材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用聚乳酸双组份纤维与再生纤维和天然纤维复合而成的内饰材料，用于如汽车隔热垫、家电隔音垫、船舶内饰等。

背景技术

目前，汽车家电等内饰隔音隔热内饰材料的原材料大多来源石油衍生高分子材料，随着能源涨价以及环境问题的日益凸显，用可降解生物材料替代传统石油产品成为发展趋势。

聚乳酸是以淀粉、糖类发酵的L-型乳酸聚合而成，一种可完全生物降解的合成纤维，一切农产品例如玉米等，甚至普通植物都可提取淀粉生产聚乳酸，用以摆脱石油资源的紧缺，其制品废弃后在土壤或海水中经微生物作用可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。聚乳酸与传统合成纤维相比有许多优异的性能，但聚乳酸也存在以下不足之处：1、制作聚乳酸的成本比PE/PP等产品成本高出50％，使其仍被限制于高端、低容量的市场；2、聚乳酸本身存在韧性较差、耐热温度较低等不足，使其很难应用于使用条件较为苛刻的汽车、航空航天等工程塑料领域。为改善这些不足，常用天然纤维与聚乳酸形成组合物以提高其性能，例如：中国专利申请号为201010269051.6公开了一种由天然纤维质与合成树脂或聚乳酸形成的组合物材料，其中添加了树脂，含有甲醛或三聚氰胺等有害物质，虽然成本低，但环保性差、材料弹性差，阻燃性能达不到UL94-V0。中国专利申请号为200910247344.1公开了一种全降解耐热聚乳酸复合材料及其制备方法，该复合材料主要用于薄膜、型材、片材及容器等塑料制品行业，材料无弹性、柔韧性、吸音性能差，不适宜用在隔热隔音材料领域。

发明内容

本发明的一个目的是为克服现有技术中可完全生物降解的聚乳酸纤维用于汽车家电等内饰材料时存在着韧性较差、耐热温度较低的不足而提供一种高性能、低成本与环保型的聚乳酸复合纤维内饰材料，本发明的另一目的是提供该聚乳酸复合纤维内饰材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明聚乳酸复合纤维内饰材料采用的技术方案是：该聚乳酸复合纤维内饰材料由聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维、阻燃剂、纳米蒙脱土和引发剂这六种组份组成，各组份的重量占总重量的百分比是：聚乳酸纤维22％～40％、再生纤维25％～30％、天然纤维22％～40％、阻燃剂8％～10％、纳米蒙脱土2％～3％、引发剂0.1％～2％。

上述聚乳酸复合纤维内饰材料的制备方法的技术方案是采用如下步骤：(1)按重量百分比取双组份聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维共同输入混合机中均匀混合成混合纤维；(2)按重量百分比取阻燃剂、纳米蒙脱土及引发剂均匀混合后搅拌、冷却、粉碎成粉末；(3)将所述混合纤维输入开包机中开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱用输送帘输出；将所述粉末输出在所述输送帘上与混合纤维一并送入气流成网机，通过气流成网机制成纤维网；(4)将纤维网送至烘箱中聚合即可，烘箱温度为160～200℃，聚合时间为1～5min。

聚乳酸纤维具有良好的悬垂性、舒适性、透气性、芯吸性及回弹性等特点，本发明采用聚乳酸纤维与再生纤维、天然纤维等共同制得的内饰材料具有较好的环保性、弹性、吸音性、阻燃性及隔热性，应用在汽车、家用、建筑、航空内饰等领域，既环保又可降解，可完全替代石油产品。本发明采用干法气流成网制备，工艺流程简短，生产效率高，从投料到产出只需20min左右的时间，省时省力。

附图说明

图1是本发明聚乳酸复合纤维内饰材料的制备流程图。

具体实施方式

本发明聚乳酸复合纤维内饰材料由聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维、阻燃剂、纳米蒙脱土和引发剂这六种组份组成，各组份的重量占总重量的百分比是：聚乳酸纤维22％～40％、再生纤维25％～30％、天然纤维22％～40％、阻燃剂8％～10％、纳米蒙脱土2％～3％、引发剂0.1％～2％。聚乳酸纤维采用双组份纤维，是两种组分聚合物分别沿纤维纵向连续形成皮层和芯层的复合纤维，常见的结构形式有：皮芯型、并列型、海岛型、桔瓣型。本发明采用皮芯型，即皮芯圆柱型，皮层和芯层熔点相差30℃，皮层熔程为120-140℃，芯层熔程为150-170℃，断裂强力较高。聚乳酸纤维的纤度为4-6Dtex，聚乳酸纤维长度为51-64mm。再生纤维采用服装厂边料、棉布或麻布通过开松细碎后的可再生纤维，再生纤维长度为10-60mm。天然纤维采用经处理的苎麻纤维、黄麻纤维或竹纤维等，天然纤维长度为10-60mm。阻燃剂采用环保型磷系阻燃剂。纳米蒙脱土采用经过内部插层改性的纳米蒙脱土。引发剂采用过氧化物引发剂。

如图1所示，聚乳酸复合纤维内饰材料制备方法如下：按重量百分比将双组份的聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维这三种纤维通过管道共同输入混合机中，用混合机均匀混合，形成混合纤维；将混合纤维通过管道输入开包机中，由开包机对混合纤维开松后，通过管道送入混开棉机进一步开松，再通过管道送入棉箱，棉箱将混合纤维用斜帘输送帘输出到气流成网机中。

将阻燃剂、纳米蒙脱土及引发剂按照重量百分比例在一起均匀混合，再通过10-15min的高速搅拌，螺杆转速为100～250rpm，高速搅拌后由螺杆挤出冷却，再粉碎成粉末。本发明将纳米蒙脱土与常规阻燃剂一起使用，使阻燃材料达到V-0级，纳米蒙脱土与阻燃剂的协同作用，使得生产出的材料具有较低的密度，提高了阻燃材料的加工性能。

将得到粉末加入粉末施加器中，设定施加器的撒胶辊速度为1～3转/分，将粉末输出在输送帘上，与开松后的混合纤维一并送入气流成网机，通过气流成网机制成纤维网，并将纤维网通过输送带输送至烘箱中进行高温聚合，控制烘箱温度为160～200℃，高温聚合1～5min即得到聚乳酸复合纤维内饰材料。

使用时，将聚乳酸复合纤维内饰材料按所需各种尺寸和形状进行成型，成型时有平面成型法和立体成型法，平面成型法是在下料机台面铺上砧板，将内饰材料放置于砧板上，用刀模将内饰材料裁切成所需要的形状。立体成型法是将内饰材料放在烘箱中，控制烘箱温度为170～210℃，烘制1～2min，放入成型模具中，启动模压机，控制压力为150～250bar进行压制60～100s，即得到成型的三维零件。

制备的聚乳酸复合纤维内饰材料的主要性能指标如下表1：

表1

以下提供本发明的3个实施例：

实施例1

分别称取聚乳酸纤维22kg、再生纤维25kg、黄麻纤维40kg，每次称取三种纤维的总量为87Kg，在混合机中混合均匀成混合纤维。再分别称取阻燃剂8kg、纳米蒙脱土3kg及引发剂2kg，混合均匀，通过10min的高速搅拌，螺杆转速100rpm，由螺杆挤出冷却、粉碎成粉末。

将混合纤维由开包机开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱，棉箱将混合纤维用输送帘输出到气流成网机中。将粉末加入粉末施加器中，设定施加器撒胶辊速度是1.5转/分，将粉末输出在输送帘上，与混合纤维一并送入气流成网机制成纤维网并通过输送带输送至烘箱中。控制烘箱温度为170℃，高温聚合3min，然后成型即可使用。

检测本例所制备的聚乳酸复合纤维内饰材料的主要性能指标如下表2：

表2

实施例2

分别称取聚乳酸纤维40kg、再生纤维25.9kg、黄麻纤维22kg，每次称取三种纤维的总量为87.9Kg，在混合机中混合均匀成混合纤维。再分别称取阻燃剂10kg、纳米蒙脱土2kg及引发剂0.1kg，混合均匀，通过15min的高速搅拌，螺杆转速150rpm，由螺杆挤出冷却、粉碎成粉末。

将混合纤维由开包机开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱，棉箱将混合纤维用输送帘输出到气流成网机中。将粉末加入粉末施加器中，设定施加器撒胶辊速度是3转/分，将粉末输出在输送帘上，与混合纤维一并送入气流成网机制成纤维网并通过输送带输送至烘箱中。控制烘箱温度为200℃，高温聚合5min，然后成型即可使用。

检测本例所制备的聚乳酸复合纤维内饰材料的主要性能指标如下表3：

表3

实施例3

分别称取聚乳酸纤维29kg、再生纤维30kg、黄麻纤维28kg，每次称取三种纤维的总量为87Kg，在混合机中混合均匀成混合纤维。再分别称取阻燃剂9kg、纳米蒙脱土3kg及引发剂1kg，混合均匀，通过15min的高速搅拌，螺杆转速150rpm，由螺杆挤出冷却、粉碎成粉末。

将混合纤维由开包机开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱，棉箱将混合纤维用输送帘输出到气流成网机中。将粉末加入粉末施加器中，设定施加器撒胶辊速度是2转/分，将粉末输出在输送帘上，与混合纤维一并送入气流成网机制成纤维网并通过输送带输送至烘箱中。控制烘箱温度为160℃，高温聚合1min，然后成型即可使用。检测本例所制备的聚乳酸复合纤维内饰材料的主要性能指标如下表4：

表4

本发明采用聚乳酸纤维与再开松纤维、天然麻纤维加上适量比例的阻燃剂和添加剂可以达到既经济又阻燃而且满足性能提升需求的最佳效果。

Claims

1.一种聚乳酸复合纤维内饰材料，其特征是：该聚乳酸复合纤维内饰材料由聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维、阻燃剂、纳米蒙脱土和引发剂这六种组份组成，各组份的重量占总重量的百分比是：聚乳酸纤维22%～40%、再生纤维25%～30%、天然纤维22%～40%、阻燃剂8%～10%、纳米蒙脱土2%～3%、引发剂0.1%～2%。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸复合纤维内饰材料，其特征是：聚乳酸纤维是长度为51-64mm的双组份纤维，再生纤维长度为10-60mm，天然纤维长度为10-60mm。

3.一种如权利要求1所述聚乳酸复合纤维内饰材料的制备方法，其特征是采用如下步骤：

（1）按重量百分比取双组份聚乳酸纤维、再生纤维、天然纤维共同输入混合机中均匀混合成混合纤维；

（2）按重量百分比取阻燃剂、纳米蒙脱土及引发剂均匀混合后搅拌、冷却、粉碎成粉末；

（3）将所述混合纤维输入开包机中开松后送入混开棉机进一步开松，再送入棉箱用输送帘输出；将所述粉末输出在所述输送帘上与混合纤维一并送入气流成网机，通过气流成网机制成纤维网；

（4）将纤维网送至烘箱中聚合即可，烘箱温度为160～200℃，聚合时间为1～5min。