CN102717558B

CN102717558B - 绿色车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用

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Publication number: CN102717558B
Application number: CN201210230932.6A
Authority: CN
Inventors: 田立娜; 张春林
Original assignee: Beijing Automotive Research Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Automotive Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102717558A

Abstract

本发明涉及一种绿色车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用。车用天然纤维复合材料的制备方法，包括用硅烷偶联剂处理含水量低于0.2%的连续天然纤维织物；处理后的连续天然纤维织物进入混合浆料中浸没处理；浸没处理后的连续天然纤维织物干燥至含水量低于0.2%，然后浸渍在经过熔融的密度为1.22g/cm³的聚乳酸中，浸渍后170~190℃热压，得到天然纤维聚乳酸复合毡；将所述天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠，170~190℃热压成型，得到车用天然纤维复合材料。本发明车用天然纤维复合材料采用天然纤维和聚乳酸为原料，原料来源绿色，可再生，可完全降解。

Description

绿色车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种原料来源绿色，可再生，可完全降解的车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着科学技术的进步、人民生活水平的提高，汽车内装饰用的纤维材料将从经济实用型向功能性、时尚化、轻量化和绿色环保型的方向发展。在汽车装饰材料中常用的化学纤维有以下一些。1功能性纤维汽车装饰纺织品对新型的功能纤维原料有很高的要求，其加工及后整理工艺也十分复杂。这些纺织品除了满足纺织品的常规要求之外，还具有特殊的、对材质的阻燃、拒水、抗静电、防污、色牢度、耐光照、耐清洗性、抗菌防霉等特性的要求；而防水、可清洗、阻燃已成为汽车内饰面料的普遍标准要求；另外，细旦化、高膨松、高收缩、高强力、各类异型截面、导湿、保温等常用功能化和差别化性能可以使轿车提供给乘客舒适的驾乘感受。涤纶弹性纤维作为尼龙的替代品在汽车内饰上也得到了广泛的应用，随着PBT(对苯二甲酸丙二酯)、PTT(对苯二甲酸丁二酯)的生产技术的成热，尼龙纤维已渐渐淡出了汽车内饰领域。高强涤纶纤维作为安全性优先考虑的原因，在安全气囊及安全带上已经广泛使用。超细涤纶纤维制作的纺革织物由于使用了相变材料(PCM)，使夏季汽车内的温度至少降低2～4~C。

然而，这些材料资源有限，不可再生，能源消耗大。使用后的废弃物在自然环境中难以降解，给自然环境造成了日益严重的污染。这不仅影响了人们的日常生活，而且对国民经济和工农业生产带来了巨大的危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料来源绿色，可再生，可完全降解的车用天然纤维复合材料及其制备方法与应用。

本发明所提供的车用天然纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

用硅烷偶联剂处理含水量低于0.2%的连续天然纤维织物；

处理后的连续天然纤维织物进入混合浆料中浸没处理；

浸没处理后的连续天然纤维织物干燥至含水量低于0.2%，然后浸渍在经过熔融的密度为1.22g/cm³的聚乳酸中，浸渍后170~190℃热压，得到天然纤维聚乳酸复合毡；

将所述天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠，170~190℃热压成型，得到车用天然纤维复合材料；

其中，所述混合浆料含阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂和抗紫外剂。

聚乳酸是一种高强度耐热聚乳酸纤维，其化学式如下

所述浸没处理60~180s；所述浸渍处理2~5s。

其中，所述天然纤维为苎麻、黄麻、洋麻、大麻、亚麻、剑麻和红麻中的任一种或几种。

其中，所述硅烷偶联剂处理为将所述天然纤维浸入质量分数2%-7%的硅烷偶联剂的丙酮或乙醇溶液中处理2-10min。

硅烷偶联剂选用：KH550（3-氨丙基三乙氧基硅烷），KH560（3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷），KH570（3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷），KH151,KH101等中的一种或几种。

其中，所述聚乳酸片材厚0.05-0.15mm。

其中，所述阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂的质量比为（2-3）：0.2：0.1：0.1。

阻燃剂选用：三（1-氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基）磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2，2，2]辛烷(PEPA)和硫酸铵无卤阻燃剂中的一种或几种；

抗氧剂选用：亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯，双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯，硫代二丙酸二月桂酯，四｛β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸｝季戊四醇、（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯，2,6-二叔丁基对钾酚中的一种或几种；

抗菌剂选用：2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚、3-（二甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵、聚氧化亚烃基三烷基铵盐中的一种或几种；

抗紫外剂选用：双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯或[[6-[1,1,3,3-四甲基丁基]胺基]-均三嗪-2-4-二][[（2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基）亚胺基]己甲叉[(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基）亚胺基]]的聚合体中的一种或几种；

本发明的车用天然纤维复合材料可以用于制备汽车内外装饰。

本发明的车用天然纤维复合材料采用天然纤维和聚乳酸为原料，原料来源绿色，可再生，可完全降解。采用本发明的车用天然纤维复合材料可提高整车回收利用率。本发明的车用天然纤维复合材料甲醛含量低，耐低温冲击性能优异，阻燃，含水量变化率低，弯曲强度和冲击强度高。

具体实施方式

实施例1 汽车内饰

将含水量为0.2%的连续剑麻纤维织物浸入质量分数2%的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中，处理2min；

处理后的连续剑麻纤维织物由牵引机牵引，连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（三（1-氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基）磷酸酯）、抗菌剂（2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚）、抗氧剂（四｛β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸｝季戊四醇）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯），其质量比为2：0.2：0.1：0.1，浸没处理60s。

处理后的连续天然纤维织物干燥至其含水量为0.2%，然后经牵引经过熔融的聚乳酸，浸渍时间5s后直接热压，温度170℃，时间2s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。

将天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠放入模具，经热压成型，温度170℃，时间120s，脱模即得车用天然纤维复合材料片材；最后在车用天然纤维复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成型即可得车门内板。

实施例2 汽车内饰

将黄麻纤维织物干燥至其含水量为0.15%，然后浸入质量分数7%的硅烷偶联剂KH570的丙酮溶液中，处理10min；

处理后的连续天然纤维织物由牵引机牵引，连续送入混合浆料中，混合浆料含阻燃剂（1-氧-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2，2，2]辛烷）、抗菌剂（3-（二甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵）、抗氧剂（（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯），其质量比为3：0.2：0.1：0.1，浸没处理180s。

处理后的连续天然纤维织物干燥至其含水量为0.15%，然后经牵引经过熔融的聚乳酸浸渍，时间2s，然后直接热压，温度180℃，时间2s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。

将天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠放入模具，经热压成型，温度180℃，时间60s，脱模即得车用天然纤维复合材料片材，其中聚乳酸层厚0.1mm；最后在车用天然纤维复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成型即可得后举门内板。

实施例3 汽车外饰

将苎麻纤维织物干燥至其含水量为0.1%，然后浸入质量分数5%的硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液中，处理5min；

处理后的连续天然纤维织物由牵引机牵引，连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（硫酸铵）、抗菌剂（聚氧化亚烃基三烷基铵盐）、抗氧剂（硫代二丙酸二月桂酯）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯），其质量比为2.5：0.2：0.1：0.1，浸没处理60s。

处理后的连续天然纤维织物干燥后至其含水量为0.1%，然后经牵引经过熔融的聚乳酸，浸渍时间5s后直接热压，温度190℃，时间2s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。

将天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠放入模具，经热压成型，温度190℃，时间120s，脱模即得车用天然纤维复合材料片材，其中聚乳酸层厚0.15mm；最后在车用天然纤维复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成型即可得车顶盖板。

下表为上述实施例制备的车用天然纤维复合材料片材的性能检测结果。

实施例1-3制备的车用天然纤维复合材料片材甲醛含量低，耐低温冲击性能优异，阻燃，含水量变化率低，弯曲强度和冲击强度高。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种车用天然纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

用硅烷偶联剂处理含水量低于0.2％的连续天然纤维织物；

处理后的连续天然纤维织物进入混合浆料中浸没处理；所述浸没处理60～180s；

浸没处理后的连续天然纤维织物干燥至含水量低于0.2％，然后浸渍在经过熔融的密度为1.22g/cm³的聚乳酸中，浸渍后170～190℃热压，得到天然纤维聚乳酸复合毡；所述浸渍处理2～5s；

将所述天然纤维聚乳酸复合毡切片，层叠，170～190℃热压成型，得到车用天然纤维复合材料；

其中，所述混合浆料含阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂和抗紫外剂；

所述天然纤维为苎麻、黄麻、洋麻、大麻、亚麻、剑麻和红麻中的任一种或几种；

所述阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂的质量比为(2-3)：0.2：0.1：0.1；

所述阻燃剂选自三(1-氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2，2，2]辛烷(PEPA)和硫酸铵无卤阻燃剂中的一种或几种；所述抗氧剂选自亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二月桂酯、四{β-(3,5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸}季戊四醇、(3,5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯、2,6-二叔丁基对钾酚中的一种或几种；所述抗菌剂选自2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚、3-(二甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵、聚氧化亚烃基三烷基铵盐中的一种或几种；所述抗紫外剂选自双(2,2,6,6-四甲基呱啶基)癸二酸酯或[[6-[1,1,3,3-四甲基丁基]胺基]-均三嗪-2-4-二][[(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亚胺基]已甲叉[(2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基)亚胺基]]的聚合体中的一种或几种；所述硅烷偶联剂处理为将所述连续天然纤维织物浸入质量分数2％-7％的硅烷偶联剂的丙酮或乙醇溶液中处理2-10min；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH 560、KH 570、KH 151、KH 101中的一种或几种。

2.权利要求1所述的车用天然纤维复合材料的制备方法制备的车用天然纤维复合材料。

3.权利要求2所述的车用天然纤维复合材料在制备汽车内外装饰中的应用。