CN103692990A

CN103692990A - 一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材及其制备工艺

Info

Publication number: CN103692990A
Application number: CN201310693910.8A
Authority: CN
Inventors: 傅华康; 周立; 赵涛; 丁文鹏; 马国维
Original assignee: Zhejiang Huajiang Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Huajiang Science & Technology Development Co Ltd
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: CN103692990B

Abstract

本发明涉及汽车外饰件用复合材料领域，具体涉及一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材及其制备工艺，板材自上而下依次为面料层、网状热熔胶膜、抗冲阻燃层、吸音层、抗冲阻燃层、网状热熔胶膜与面料层。工艺为将不同比例的热塑性树脂纤维、增强纤维经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加不同比例的聚烯烃胶粉与阻燃填料的混合粉末，140℃红外烘烤，最后经不同的针刺工艺针刺后得到纤维增强热塑性毛毡等，本发明兼具有优异的抗冲、吸音与阻燃性能，有效解决了目前市面上常见底护板使用过程中遇到的各类难题，此外，本发明的制备工艺简便可行，灵活多变，可根据实际应用需求对产品的性能进行设计，优化了生产效率。

Description

一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材及其制备工艺

技术领域

本发明涉及汽车外饰件用复合材料领域，具体涉及一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材及其制备工艺。

背景技术

汽车底护板主要用于保护发动机和车底盘，当汽车通过障碍路面时，底护板可防止发动机和车底盘被石头或其他坚硬物质击穿而导致发动机漏油或变速箱壳体损坏等。此外，车底盘装入汽车底护板后，可有效降低汽车行驶过程中产生的噪音，从而改善乘坐环境的舒适性。

目前，市面上在售的底护板主要有钢板、铝合金、硬塑料与纤维增强塑料四大类。钢板材质的发动机底护板是目前应用最多的，材质坚硬，能很好地抵抗日常行驶中轮胎卷起的泥沙石子的冲击。但钢板重量太大，会给汽车的油耗带来负担，此外，钢板在汽车遭受猛烈撞击时无法起到理想的缓冲作用，反而变形后可能对车内的乘客造成伤害；铝合金底护板虽然重量小，不会增加汽车的油耗，但成本较高，且存在同钢板类似的安全隐患；硬塑料重量小，有一定的刚性，可抵抗一般的石子冲击，但抗冲韧性仍有所欠缺，在遭受较强烈的冲击时容易开裂；纤维增强塑料则具有重量小、成本低与抗冲性好的优点，解决了钢板、铝板及硬塑料材质所遇到的难题，但在降噪与阻燃方面的开发并不理想，而随着现代社会对汽车乘坐舒适性及安全性的日益重视，这些性能必将成为制约纤维增强塑料底护板成为主流产品的关键。

综上所述，研制一种兼具优异抗冲、吸音及阻燃性能的纤维增强塑料底护板极具研究价值与市场潜力。目前，关于乘用车底护板的文献报道及专利非常少见，大多研究集中于产品的外观设计或结构的组合，如CN201484344U、CN302605956S、CN302278734S等，对底护板的材料选择、设计及加工工艺的关注较少，尤其是与底护板的吸音与阻燃性相关的专利并未见报导。

相关的发明专利CN101987603A介绍了一种长玻璃纤维增强聚丙烯树脂的乘用车底护板，其特征在于：以长玻璃纤维增强聚丙烯树脂为原料，从通用挤出机挤出熔融片材后直接裁切，随后将熔融片材放入模具中合模成型。该法简化了步骤，减少了能耗与生产成本；发明专利CN101987604A则介绍了一种增强聚丙烯树脂材料的底护板，其特征在于：由玻璃纤维/矿物增强粉填充聚丙烯组成，制备工艺为先将增强填料与聚丙烯树脂混合后经压延制得LFT片材，随后经烘箱内充分预热后直接模压，该产品质轻、成本低，适用于经济型乘用车底护。以上两个专利并未研究底护板的吸音与阻燃性能，且涉及的产品适用于是经济型乘用车，而本发明专利开发的是高档乘用车的底护板。

发明内容

针对上述提到现阶段乘用车底护板领域所存在的问题，本发明提供了一种兼具优异的抗冲、吸音及阻燃性能的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材及其制备工艺，本发明的具体技术方案如下：

本发明公开了一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，所述的板材自上而下依次为面料层、网状热熔胶膜、抗冲阻燃层、吸音层、抗冲阻燃层、网状热熔胶膜与面料层。

作为进一步地改进，本发明所述的抗冲阻燃层为添加了阻燃填料并经特殊针刺工艺处理的纤维增强热塑性材料。

作为进一步地改进，本发明所述的吸音层为添加了热塑性树脂胶粉并经特殊针刺工艺处理的纤维增强热塑性材料。

作为进一步地改进，本发明所述的特殊针刺工艺包括针形、针刺深度与针刺密度，针形为锥形、圆形与三角形中的一种或几种的结合，针深5～15mm及针密为20～80。

作为进一步地改进，本发明所述的面料层中的面料为表面喷涂了阻水剂、阻燃剂的PET无纺布。

一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，具体步骤如下：

（1）将不同比例的热塑性树脂纤维、增强纤维经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加不同比例的聚烯烃胶粉与阻燃填料的混合粉末，140℃红外烘烤，最后经不同的针刺工艺针刺后得到纤维增强热塑性毛毡，包括抗冲阻燃层与吸音层的纤维增强热塑性毛毡；

（2）纤维增强热塑性树脂毡首先通过悬浮烘烤装置，接着在其上下方依次同时放卷网状热熔胶膜与面料，随后分别进入热压装置与冷压装置，最后裁切后得乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材。

作为进一步地改进，本发明所述的热塑性树脂纤维为改性聚丙烯纤维PP、改性聚酰胺纤维PA、改性聚对苯二甲酸乙二醇纤维PET与聚乳酸纤维PLA中的一种或几种改性聚合物纤维的混合物。

作为进一步地改进，本发明所述的增强纤维为改性的玻璃纤维、麻纤维、竹纤维与玄武岩纤维中的一种或几种的混合物，添加量为20%～60%。

作为进一步地改进，本发明所述的聚烯烃胶粉为50～200目的聚乙烯、聚丙烯胶粉中的一种或两种的混合物，添加量为3%～15%。

作为进一步地改进，本发明所述的阻燃填料为50～400目的改性氢氧化镁、改性氢氧化铝与改性膨胀石墨中的一种或几种的混合物，添加量为3%～15%，填料的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH570。

采用本发明的有益效果如下：

依据本发明制得的乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，兼具有优异的抗冲、吸音与阻燃性能，有效解决了目前市面上常见底护板使用过程中遇到的各类难题，完全具备替代钢板、铝合金及硬塑料类底护板的能力。此外，本发明所提供的相应制备工艺，简便可行，灵活多变，可根据实际应用需求对产品的性能进行设计，优化了生产效率。

附图说明

图1为乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的结构示意图；

图2为由纤维与胶粉形成的多孔的结构示意图；

图3为市售产品、国外产品与我司产品的吸音测试曲线；

图中，1为面料层，2为网状热熔胶膜，3为抗冲阻燃层，4为吸音层，5为大粒径的胶粉，6为小粒径的胶粉，7为增强纤维。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明：

实施例1

（1）将质量分数65%的聚丙烯纤维、20%的玻璃纤维经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加5%、50目的聚乙烯胶粉与200目、10%的氢氧化铝粉末，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用锥形针头、针深7mm、针密45进行针刺，得到抗冲阻燃层3的纤维增强热塑性毛毡。结合组成设计与针刺工艺，该层具有良好的抗冲性能，且改性氢氧化铝颗粒均匀分散在材料中，在燃烧过程中可吸热分解生成水，从而达到阻燃的效果。因此，该层兼具抗冲与阻燃的功能。

（2）将质量分数45%的聚丙烯纤维、40%的增强纤维7经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加15%、150目与80目的聚乙烯胶粉，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用三角形针头、针深12mm、针密30进行针刺，得到抗吸音层4的纤维增强热塑性毛毡。混入不同粒径的胶粉后，零维的颗粒（图2中5、6）与一维的纤维（图2中7）可形成多孔结构（如图2所示），大大增加了声音传播的路径，使更多的声能通过摩擦转化为热能，从而明显提高材料的吸音性能。

（3）以吸音层4为芯层、抗冲阻燃层3为上下表面叠放好同时进入悬浮烘烤装置，接着在其上下方依次同时放卷网状改性聚乙烯网状热熔胶膜2与无纺布面料层1，随后一同进入热压装置，在190℃、20MPa下进行热压复合，保压10s，最后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间30s，裁切后得乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材。

对得到的板材进行弯曲、冲击、吸音与阻燃测试，并与市售硬塑料底护、国外的纤维增强热塑性底护板产品进行各项性能的对比，结果如下：

对我司产品、国外底护板及市售的硬塑料底护在同样的测试条件下进行了吸音测试，结果如图3所示。乘用车底护所处的环境噪声为3000～6000HZ，从图中可看出，在该范围内，我司的产品吸音系数要高于其他两种产品。综上结果可得，我司产品无论在刚性、抗冲、吸音或阻燃性能方面均优于市售硬塑料产品及国外的底护板。

实施例2

（1）将质量分数55%的聚丙烯纤维、30%的（玻璃纤维+玄武岩纤维）经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加6%、200目的聚丙烯胶粉与400目、9%的改性氢氧化镁粉末，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用锥形针头、针深5mm、针密80进行针刺，得到抗冲阻燃层3的纤维增强热塑性毛毡。

（2）将质量分数45%的聚丙烯纤维、50%的增强纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，并经撒粉机添加10%、150目与50目的聚丙烯胶粉，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用圆形针头、针深10mm、针密40进行针刺，得到抗吸音层4的纤维增强热塑性毛毡。

（3）以吸音层4为芯层、抗冲阻燃层3为上下表面层叠好同时进入悬浮烘烤装置，接着在其上下方依次同时放卷网状乙烯-丙烯酸共聚物网状热熔胶膜2与无纺布面料层1，随后一同进入热压装置，在170℃、50MPa下进行热压复合，保压50s，最后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间30s，裁切后得乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材。

实施例3

（1）将质量分数50%的（聚丙烯纤维+尼龙纤维）、30%的玻璃纤维经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加10%、100目的聚乙烯胶粉与300目、10%的膨胀石墨粉末，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用三角形针头、针深9mm、针密66进行针刺，得到抗冲阻燃层3的纤维增强热塑性毛毡。

（2）将质量分数45%的聚丙烯纤维、50%的增强纤维经开纤机开纤后，再交叉铺网，并经撒粉机添加10%、150目与50目的聚乙烯胶粉，随后在140℃下进行红外烘烤，并采用锥形针头、针深7mm、针密70进行针刺，得到抗吸音层4的纤维增强热塑性毛毡。

（3）以吸音层4为芯层、抗冲阻燃层3为上下表面层叠好同时进入悬浮烘烤装置，接着在其上下方依次同时放卷改性聚丙烯网状热熔胶膜2与PET无纺布面料层1，随后一同进入热压装置，在230℃、5MPa下进行热压复合，保压2s，最后进入冷压装置，实现边压边冷却，保压时间60s，裁切后得乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的几个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，其特征在于，所述的板材自上而下依次为面料层（1）、网状热熔胶膜（2）、抗冲阻燃层（3）、吸音层（4）、抗冲阻燃层（3）、网状热熔胶膜（2）与面料层（1）。

2.根据权利要求1所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，其特征在于，所述的抗冲阻燃层为添加了阻燃填料并经特殊针刺工艺处理的纤维增强热塑性材料。

3.根据权利要求1所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，其特征在于，所述的吸音层为添加了热塑性树脂胶粉并经特殊针刺工艺处理的纤维增强热塑性材料。

4.根据权利要求2或3所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，其特征在于，所述的特殊针刺工艺包括针形、针刺深度与针刺密度，针形为锥形、圆形与三角形中的一种或几种的结合，针深5～15mm及针密为20～80。

5.根据权利要求1所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材，其特征在于，所述的面料层（1）中的面料为表面喷涂了阻水剂、阻燃剂的PET无纺布。

6.一种如权利要求1或2或3或5所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将不同比例的热塑性树脂纤维、增强纤维（7）经开松机开松后，再交叉铺网，并经撒粉机添加不同比例的聚烯烃胶粉与阻燃填料的混合粉末，140℃红外烘烤，最后经不同的针刺工艺针刺后得到纤维增强热塑性毛毡，包括抗冲阻燃层与吸音层的纤维增强热塑性毛毡；

7.根据权利要求6所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，其特征在于，所述的热塑性树脂纤维为改性聚丙烯纤维PP、改性聚酰胺纤维PA、改性聚对苯二甲酸乙二醇纤维PET与聚乳酸纤维PLA中的一种或几种改性聚合物纤维的混合物。

8.根据权利要求6所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，其特征在于，所述的增强纤维（7）为改性的玻璃纤维、麻纤维、竹纤维与玄武岩纤维中的一种或几种的混合物，添加量为20%～60%。

9.根据权利要求6所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，其特征在于，所述的聚烯烃胶粉为50～200目的聚乙烯、聚丙烯胶粉中的一种或两种的混合物，添加量为3%～15%。

10.根据权利要求6所述的高性能乘用车底护板用轻质纤维增强热塑性板材的制备方法，其特征在于，所述的阻燃填料为50～400目的改性氢氧化镁、改性氢氧化铝与改性膨胀石墨中的一种或几种的混合物，添加量为3%～15%，填料的改性剂为硅烷偶联剂KH-550或KH570。