CN102717577A

CN102717577A - 汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用

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Publication number: CN102717577A
Application number: CN2012102309519A
Authority: CN
Inventors: 田立娜; 张春林
Original assignee: BAIC Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Automotive Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102717577B

Abstract

本发明涉及一种汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用。该汽车装饰用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%天然纤维；将处理后的天然纤维与聚乳酸纤维制成复合毡；将所述复合毡浸入混合浆料中，所述混合浆料含阻燃剂、抗氧剂、抗菌剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂；浸没处理后，得到所述汽车装饰用复合材料；所述天然纤维的质量百分含量为30-70%；所述聚乳酸纤维的质量百分含量为30-70%。本发明汽车装饰用绿色复合材料原料来源绿色，可再生，可完全降解。

Description

汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种汽车装饰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，可完全降解的汽车装饰用绿色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，可完全降解的汽车装饰用复合材料及其制备方法与应用。

本发明所提供的汽车装饰用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%的天然纤维；

将处理后的天然纤维与聚乳酸纤维制成复合毡，所述天然纤维的质量百分含量为30-70%，优选为45-55%；所述聚乳酸纤维的质量百分含量为30-70%，优选为45-55%；

将所述复合毡浸入混合浆料中，所述混合浆料含阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂，浸没处理60~180s；浸没处理后，干燥、切片得到天然纤维聚乳酸复合毡片；

在两层聚乳酸层间设置一层所述天然纤维聚乳酸复合毡片，热固化后得到汽车装饰用复合材料；

所述聚乳酸纤维的密度为1.22g/cm³，是一种高强度耐热聚乳酸纤维。

其中，聚乳酸纤维的化学式如下

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。

所述硅烷偶联剂处理2-10min。

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。

所述天然纤维的长度为6~15mm，所述聚乳酸纤维的长度为6~15mm。

所述阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂的质量比为（2-3）：0.2：0.1：0.1：2：0.5。

其中，所述热固化温度为150℃-200℃。

其中，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中的一种或几种；

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；抗氧化剂选用中的一种或几种；

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；

增粘剂选用：聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯等中的一种或几种；

凝胶剂选用：六次甲基四胺或十二水硫酸铝钾中的一种或几种。

本发明的汽车装饰用复合材料可用于制备汽车装饰。

本发明的汽车装饰用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。采用本发明汽车装饰用复合材料可提高整车回收利用率。本发明的汽车装饰用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0.2%、长度6~15mm剑麻纤维短纤维浸入质量分数2%的硅烷偶联剂KH 550的乙醇溶液中，处理2min；

将处理后的剑麻纤维与聚乳酸纤维按质量比30：70均匀混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，达到预定克重后加热预压成卷材，加热温度120℃，时间120s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡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）、增粘剂（聚丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为2：0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理60s；处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到150℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加热温度150℃，时间120s，脱模即得汽车装饰用复合材料片材，其中聚乳酸层厚0.05mm；最后在脱模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

将含水量0.1%、长度6~15mm的红麻纤维短纤维浸入质量分数5%的硅烷偶联剂KH570的丙酮溶液中，处理5min；

将处理后的红麻纤维与聚乳酸纤维按质量比45：55均匀混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，将达到预定克重后加热预压称卷材，加热温度180℃，时间60s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡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）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲酯）和凝胶剂（十二水硫酸铝钾），其质量比为2.5：0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理120s，处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到200℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加热温度200℃，时间180s，脱模即得天然纤维增强聚乳酸复合材料片材，其中聚乳酸层厚0.15mm；最后在脱模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。

实施例3 汽车外饰

将含水量0.15%、长度6~15mm的红麻和黄麻纤维短纤维浸入质量分数7%的硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液中，处理10min；

将处理后的红麻纤维、黄麻纤维与聚乳酸纤维按质量比25：25：50均匀混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，将达到预定克重后加热预压称卷材，加热温度120℃，时间120s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡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）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为3：0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理180s，处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到180℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加热温度180℃，时间60s，脱模即得天然纤维增强聚乳酸复合材料片材，其中聚乳酸层厚0.1mm；最后在脱模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4 汽车内饰

将含水量0.2%、长度6~15mm黄麻纤维短纤维浸入质量分数2%的硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中，处理2min；

将处理后的黄麻纤维与聚乳酸纤维按质量比55：45均匀混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，达到预定克重后加热预压成卷材，加热温度120℃，时间120s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡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）、增粘剂（聚丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为2：0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理60s；处理后的卷材干燥、切片。

实施例5 汽车外饰

将含水量0.1%、长度6~15mm的苎麻纤维短纤维浸入质量分数5%的硅烷偶联剂KH570的丙酮溶液中，处理5min；

将处理后的苎麻纤维与聚乳酸纤维按质量比70：30均匀混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，将达到预定克重后加热预压称卷材，加热温度180℃，时间60s，即得到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡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）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲酯）和凝胶剂（十二水硫酸铝钾），其质量比为2.5：0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理120s，处理后的卷材干燥、切片。

下表为上述实施例制备的复合材料板材的性能检测结果。

实施例1-5制备的汽车装饰用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。

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

1.一种汽车装饰用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%的天然纤维；

将处理后的天然纤维与密度为1.22g/cm³的聚乳酸纤维制成复合毡，所述天然纤维的质量百分含量为30-70%；所述聚乳酸纤维的质量百分含量为30-70%；

将所述复合毡浸入混合浆料中进行浸没处理，所述混合浆料含阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂；

浸没处理后，干燥、切片得到天然纤维聚乳酸复合毡片；

在两层聚乳酸层间设置一层所述天然纤维聚乳酸复合毡片，热固化后得到汽车装饰用复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乳酸层的厚度为0.05-0.15mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述天然纤维的长度为6~15mm，所述聚乳酸纤维的长度为6~15mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂的质量比为（2-3）：0.2：0.1：0.1：2：0.5。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，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]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；所述增粘剂选自聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种；所述凝胶剂选自六次甲基四胺或十二水硫酸铝钾中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热固化温度为150℃-200℃。

9.权利要求1-8中任一方法制备的汽车装饰用复合材料。

10.权利要求9所述的汽车装饰用复合材料在制备汽车装饰中的应用。