CN106087245A - 一种纤维毡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维毡材料及其制备方法和应用。该纤维毡材料主要由以下质量百分比成分组成：纤维：80‑90％，粘合剂：10‑20％；其中，纤维包括木纤维和合成纤维，木纤维占纤维的质量百分比为60‑90％，合成纤维占纤维的质量百分比为10‑40％。其制备方法为：将木纤维、合成纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成纤维毡材料。该纤维毡材料制备方法简单，适合大规模工业化生产。制成的纤维毡材料密度低，应用于汽车零部件中，能很好的解决汽车轻量化问题，以达到节能环保目的；且在发生碰撞等情况时候不会产生碎片和锋利边缘，对驾乘人员起着良好的保护，不会产生二次伤害；此外，还有着很好的吸音、降噪等功能。

Description

一种纤维毡材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种纤维毡材料及其制备方法和应用，属于纤维材料技术领域。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国交通运输产业持续增长，汽车产量和消费持续增长。而在全世界要求节能环保的大形势下，交通运输业的飞速发展同时也面临着能耗、排放和环保等方面的问题。而汽车油耗除了取决于发动机的性能外，还和整车重量密切相关。汽车重量越轻，其能源消耗以及使用过程中的燃油消耗和污染物排放就会显著降低，是实现节能、环保的最有效途径。
目前，汽车内饰件大都采用PP、PE、ABS、PC/ABS、PA、POM等传统塑料作为基本材料，经注塑而成。而塑料是以石油或天然气为原料，经提炼、裂解成各种石化基本原料(单体)后，再经聚合反应(加成聚合或缩合聚合)而得的高分子树脂，其严重依赖于石油化工行业，价格易受石油价格波动。同时随着塑料的大量使用，其带来的污染也大量增加。
此外，传统的塑料产品在碰撞过程中易产生碎片和锋利边缘,对人易产生二次伤害。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种重量轻、环保的纤维毡材料。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种纤维毡材料，所述纤维毡材料主要由以下质量百分比成分组成：纤维：80-90％，粘合剂：10-20％；
其中，纤维包括木纤维和合成纤维，所述木纤维占纤维的质量百分比为60-90％，合成纤维占纤维的质量百分比为10-40％。
本发明纤维毡材料由纤维和粘合剂制成，纤维优选为木纤维和合成纤维组成，以木纤维为主，原料廉价易得，制成的纤维毡密度约为0.78-0.92g/cm3。
在上述的一种纤维毡材料，所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。本发明所用的粘合剂不含甲醛等有毒成分，环保、安全性高。
在上述的一种纤维毡材料，所述木纤维直径小于0.05毫米，长径比为100-200:1。
在上述的一种纤维毡材料，所述合成纤维直径小于0.05毫米，长径比为100-200:1。
在上述的一种纤维毡材料，所述合成纤维为腈纶纤维、丙纶纤维、涤纶纤维中的至少一种。
本发明的第二个目的在于提供上述一种纤维毡材料的制备方法，所述制备方法为：将木纤维、合成纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成纤维毡材料。
作为优选，所述木纤维表面包裹有粘合剂。
在上述的一种纤维毡材料的制备方法中，所述高温的温度为250-300℃。一般纤维毡材料在室温下即可压制成型，但是本发明纤维毡材料根据材料的组份及其配比，以及材料的应用领域，需要在高温下压制成型。因为，如果温度太低，则压制后的材料粘合不良；但是，温度也不能过高，如果温度过高，容易引起压制材料的分解。所以，需要将本发明的压制温度控制在上述范围内。
在上述的一种纤维毡材料的制备方法中，所述压制成型的压力为500-1000吨。
本发明的第三个目的在于提供上述一种纤维毡材料的应用，所述纤维毡材料应用于汽车零部件中。
本发明纤维毡材料能很好的替代传统塑料零部件，应用于汽车零部件中，如门板、嵌饰板、座椅靠背、仪表板、发动机油箱罩、蓄电池盖、行李箱顶板、侧板等汽车零部件中，相比传统塑料件可减重40％-60％左右，从而解决汽车轻量化问题，减轻整车装备质量，以达到节能环保目的。
而且，相比较PP、ABS等有着非常好的尺寸稳定性的传统塑料内饰件产品所关注的质量点，本发明的纤维毡材料的安全性能也远远超越PP、ABS等传统塑料，在发生碰撞等情况时候不会产生碎片和锋利边缘，对驾乘人员起着良好的保护，不会产生二次伤害。
此外，本发明的纤维毡材料还有着更好的吸音、降噪等卓越的NVH功能，适合汽车行业的发展方向，具有广阔的市场应用前景。
与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：
1.本发明纤维毡材料原料组成简单，成本低，密度低。
2.本发明纤维毡材料制备方法简单，适合大规模工业化生产。
3.本发明纤维毡材料能很好的替代传统塑料零部件，应用于汽车零部件中，解决汽车轻量化问题，以达到节能环保目的。
4.本发明纤维毡材料应用于汽车零部件时，在发生碰撞等情况时候不会产生碎片和锋利边缘，对驾乘人员起着良好的保护，不会产生二次伤害。
5.本发明纤维毡材料应用于汽车零部件时，有着更好的吸音、降噪等卓越的NVH功能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。下述实施例中所述制备方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述原料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可常规方法制得。
实施例1：
取直径为0.03毫米、长径比为150:1的木纤维与丙纶纤维混合均匀得到混合纤维原料，其中，木纤维占混合纤维原料的质量百分比为60％，丙纶纤维占混合纤维原料的质量百分比为40％。然后向混合纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以800吨压机压制成型，制成纤维毡材料。纤维毡材料中纤维的质量百分比为80％，粘合剂的质量百分比为20％。
实施例2：
取直径为0.03毫米、长径比为150:1的木纤维与丙纶纤维，木纤维表面包裹丙烯酸树脂粘合剂，然后将两种纤维混合均匀得到混合纤维原料，其中，木纤维占混合纤维原料的质量百分比为70％，丙纶纤维占混合纤维原料的质量百分比为30％。然后向混合纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以800吨压机压制成型，制成纤维毡材料。纤维毡材料中纤维的质量百分比为80％，粘合剂的质量百分比为20％。
实施例3：
取直径为0.03毫米、长径比为150:1的木纤维与丙纶纤维，木纤维表面包裹丙烯酸树脂粘合剂，然后将两种纤维混合均匀得到混合纤维原料，其中，木纤维占混合纤维原料的质量百分比为80％，丙纶纤维占混合纤维原料的质量百分比为20％。然后向混合纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以800吨压机压制成型，制成纤维毡材料。纤维毡材料中纤维的质量百分比为85％，粘合剂的质量百分比为15％。
实施例4：
取直径为0.03毫米、长径比为150:1的木纤维与丙纶纤维，木纤维表面包裹丙烯酸树脂粘合剂，然后将两种纤维混合均匀得到混合纤维原料，其中，木纤维占混合纤维原料的质量百分比为90％，丙纶纤维占混合纤维原料的质量百分比为10％。然后向混合纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以800吨压机压制成型，制成纤维毡材料。纤维毡材料中纤维的质量百分比为90％，粘合剂的质量百分比为10％。
将本发明实施例1-4制备得到的纤维毡材料进行测试，测试结果如表1所示。
表1：
对比例1：
对比例1与实施例3的区别仅在于，对比例1中纤维的质量百分比为95％。
对比例2：
对比例2与实施例3的区别仅在于，纤维的质量百分比为75％。
对比例3：
对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3中混合纤维原料木纤维与合成纤维的质量比为5:5。
对比例4：
对比例4与实施例3的区别仅在于，对比例4中混合纤维原料木纤维与合成纤维的质量比为10:1。
对比例5：
对比例5与实施例3的区别仅在于，对比例5的压制成型的温度为245℃。
对比例6：
对比例6与实施例3的区别仅在于，对比例6的压制成型的温度为310℃。
对比例7：
对比例7与实施例3的区别仅在于，对比例7的压制成型的压力为480吨。
对比例8：
对比例8与实施例3的区别仅在于，对比例8的压制成型的压力为1100吨。
对比例9：
对比例9与实施例3的区别仅在于，对比例9的纤维的直径为0.06mm。
对比例10：
对比例10与实施例3的区别仅在于，对比例10的纤维的长径比为250:1。
对比例11：
对比例11与实施例3的区别仅在于，对比例11的纤维的长径比为80:1。
将本发明对比例1-11制备得到的纤维毡材料进行测试，测试结果如表2所示。
表2：
从表1和表2可知，本发明配方范围内以及本发明制备方法制备成的纤维毡的性能较高，满足与生产的需求。
应用实施例1：
将实施例1制备得到的纤维毡用于制备汽车零部件嵌饰板。
应用实施例2：
将实施例2制备得到的纤维毡用于制备汽车零部件嵌饰板。
应用实施例3：
将实施例3制备得到的纤维毡用于制备汽车零部件嵌饰板。
应用实施例4：
将实施例4制备得到的纤维毡用于制备汽车零部件嵌饰板。
应用对比例1：
应用对比例1的汽车零部件嵌饰板由PP材料注塑而成。
应用对比例2：
应用对比例2的汽车零部件嵌饰板由ABS材料注塑而成。
将应用实施例1-4与应用对比例1-2的汽车零部件嵌饰板进行性能对比，对比结果如表3所示。
表3：
从表3可知，与传统塑料制成的汽车零部件相比，本发明纤维毡制成的汽车零部件气味性更低，有机挥发物更少，安全性更好。
另外，PP的密度约为0.9-1.25g/cm3，ABS的密度约为1.04-1.06g/cm3，而本发明纤维毡材料密度为0.78-0.92g/cm3，因此，本发明纤维毡材料制成的汽车零部件质量更轻，能很好的解决汽车轻量化问题，以达到节能环保目的。
应用对比例1PP材料制成的汽车零部件的弯曲强度为42.5N/mm2，弯曲模量为1456MPa，冲击强度为4.1kJ/m2；应用对比例2ABS材料制成的汽车零部件的弯曲强度为52N/mm2，弯曲模量为2186MPa，冲击强度为21kJ/m2。所以，本发明纤维毡材料制成的零部件综合性能更好，在发生碰撞等情况时候不会产生碎片和锋利边缘，对驾乘人员起着良好的保护，不会产生二次伤害。
对应用实施例1-4和应用对比例1-2的汽车零部件进行吸音降噪功能对比，在相同噪音条件下，应用实施例1-4的能使噪音降低40％左右，而应用对比例1-2仅能使噪音降低10-15％。从中可知，本发明纤维毡材料制成的汽车零部件还有着更好的吸音、降噪等卓越的NVH功能，能带来更好的驾乘体验。
在上述实施例及其替换方案中，纤维占纤维毡材料的质量百分比还包括但不限于81％、82％、83％、84％、86％、87％、88％、89％。
在上述实施例及其替换方案中，粘合剂占纤维毡材料的质量百分比还包括但不限于19％、18％、17％、16％、14％、13％、12％、11％。
在上述实施例及其替换方案中，木纤维占混合纤维的质量百分比还包括但不限于61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％。
在上述实施例及其替换方案中，合成纤维占混合纤维的质量百分比还包括但不限于39％、38％、37％、36％、35％、34％、33％、32％、31％、29％、28％、27％、26％、25％、24％、23％、22％、21％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％。
在上述实施例及其替换方案中，粘合剂还可以为酚醛树脂活丙烯酸树脂或两种树脂的混合。
在上述实施例及其替换方案中，木纤维直径还包括但不限于0.045毫米、0.04毫米、0.035毫米、0.025毫米、0.02毫米、0.015毫米、0.01毫米、0.005毫米。
在上述实施例及其替换方案中，木纤维的长径比还包括但不限于100:1、105:1、110:1、115:1、120:1、125:1、130:1、135:1、140:1、145:1、155:1、160:1、165:1、170:1、175:1、180:1、185:1、190:1、195:1、200:1。
在上述实施例及其替换方案中，合成纤维直径还包括但不限于0.045毫米、0.04毫米、0.035毫米、0.025毫米、0.02毫米、0.015毫米、0.01毫米、0.005毫米。
在上述实施例及其替换方案中，合成纤维的长径比还包括但不限于100:1、105:1、110:1、115:1、120:1、125:1、130:1、135:1、140:1、145:1、155:1、160:1、165:1、170:1、175:1、180:1、185:1、190:1、195:1、200:1。
在上述实施例及其替换方案中，合成纤维还可以为腈纶纤维，涤纶纤维，腈纶纤维与丙纶纤维的混合，丙纶纤维与涤纶纤维的混合，腈纶纤维与涤纶纤维的混合，腈纶纤维与丙纶纤维与涤纶纤维的混合。
在上述实施例及其替换方案中，高温的温度还包括但不限于250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、285℃、290℃、295℃、300℃。
在上述实施例及其替换方案中，压制成型的压力还包括但不限于500吨、550吨、600吨、650吨、700吨、750吨、850吨、900吨、950吨、1000吨。
在上述应用实施例及其替换方案中，纤维毡还可以用于制备汽车门板、座椅靠背、仪表板、发动机油箱罩、蓄电池盖、行李箱顶板、侧板等汽车零部件。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，制成的纤维毡密度约为0.78-0.92g/cm3。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-4以及应用实施例1-4作为代表说明本发明申请优异之处。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处，同样都在本发明要求保护的范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (9)

1.一种纤维毡材料，其特征在于，所述纤维毡材料主要由以下质量百分比成分组成：纤维：80-90％，粘合剂：10-20％；
其中，纤维包括木纤维和合成纤维，所述木纤维占纤维的质量百分比为60-90％，合成纤维占纤维的质量百分比为10-40％。
2.根据权利要求1所述的一种纤维毡材料，其特征在于，所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种纤维毡材料，其特征在于，所述木纤维直径小于0.05毫米，长径比为100-200:1。
4.根据权利要求1所述的一种纤维毡材料，其特征在于，所述合成纤维直径小于0.05毫米，长径比为100-200:1。
5.根据权利要求4所述的一种纤维毡材料，其特征在于，所述合成纤维为腈纶纤维、丙纶纤维、涤纶纤维中的至少一种。
6.一种如权利要求1-5任一所述的纤维毡材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将木纤维、合成纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成纤维毡材料。
7.根据权利要求6所述的一种纤维毡材料的制备方法，其特征在于，所述高温的温度为250-300℃。
8.根据权利要求6所述的一种纤维毡材料的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为500-1000吨。
9.一种如权利要求1-5任一所述的纤维毡材料的应用，其特征在于，所述纤维毡材料应用于汽车零部件中。
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