CN106217826B - 一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料的制备方法(1)竹纤维脱胶处理；(2)微生物发酵改性竹纤维：将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.3‑0.5：0.8配制成复合菌剂；将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵50‑96小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；(3)原料共混：温度设置为160℃，预热1hr，配置干燥好了的原料：改性竹纤维，聚乳酸，壳聚糖粉；纳米蒙滑石粉，碳酸钙；(4)预压；(5)热压成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，属于塑料加工领域。
背景技术
汽车内饰材料是指汽车内部使用的材料，包括车内装饰所用的单一材料或层积复合材料，如座垫、座椅靠背、座椅套、安全带、头枕、扶手、活动式折叠车顶、所有装饰性衬板(包括门内护板、侧围护板、车顶棚衬里)、仪表板、杂物箱、室内货架板或后窗台板、窗帘、地板覆盖层、遮阳板、轮罩覆盖物、发动机罩覆盖物等，还包括撞车时吸收碰撞能量的填料、缓冲装置等材料。
随着人们生活水平的提高，人类交通技术的不断发展和进步，人们对车辆的需求和依赖日益增加。近年来中国经济持续快速发展，促使中国成为了世界上最大的汽车生产国和销售国。内饰件质量的好坏直接影响到车辆的舒适度及乘用人员的安全性。虽然到目前为止，国内乃至国际上还没有统一的内饰件质量要求标准，但这并不妨碍越来越多的国家及地区重视和关注内饰材料的质量性能。
内饰材料燃烧安全性能越来越受到重视，如水平燃烧性能、垂直燃烧性能、熔滴测试、烟密度、氧指数、燃烧等级分类等。其中燃烧安全性能作为重要指标，尤其受到人们的普遍关注，内饰材料的燃烧性能测试方法已经被众多国家制定为法律法规或强制性标准来强制执行。
GB 8410—2006《汽车内饰材料的燃烧特性》是我国汽车内饰件的强制性标准，适用于所有汽车内饰材料。此标准非等效采用美国联邦机动车辆安全标准FMVSS 571.302。此标准使用至今，已经得到汽车业的广泛认可，众多的国产汽车品牌均采用此标准来测试内饰材料的燃烧性能，其水平燃烧测试已经成为国内汽车内饰件供销双方必检的项目。另外，此标准在2003年正式成为我国第一批3C产品认证的指定检测项目。
近年，聚乳酸由于其优良的生物可降解性，丰富的来源和良好的机械加工性能而受到广泛的关注。目前，与通用的热塑性高分子聚合物一样，聚乳酸在不同的成型加工方法下可制备成薄膜、片材、棒材等。其纤维经过热成型、纺丝等二次加工后在纺织、包装、农业、医疗卫生、日常生活用品等领域也日益广泛的被应用。在目前的塑料工业界，聚乳酸被称为最有前景的“绿色塑料”。然而聚乳酸极易燃烧，极限氧指数只有19％,不能达到汽车内饰用的标准。
发明内容
本发明针对现有技术中的聚乳酸塑料热稳定性差，易燃等缺陷，目的在于提供一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料。
竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，继棉、麻、毛、丝后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。竹纤维产品具有天然的抗菌、抑菌、杀菌的效果，因为竹子里面具有一种独特物质，该物质被命名为“竹琨”，具有天然的抑菌、防螨、防臭、防虫功能。在显微镜下观察，细菌在棉、木等纤维制品中能够大量繁殖，而竹纤维制品上的细菌不但不能长时间生存，而且短时间内还能消失或减少，24小时内细菌死亡率达75％以上。
本发明人首次发现将微生物改性的竹纤维和聚乳酸做成复合材料，可以极大提高聚乳酸纤维的阻燃性能，使其达到汽车内饰用的标准。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
优选化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.3-0.5：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵50-96小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维12-18份，聚乳酸80-95份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混5-6min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得复合材料板材。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明人首次发现将微生物改性的竹纤维和聚乳酸做成复合材料，可以极大提高聚乳酸纤维的阻燃性能，使其达到汽车内饰用的标准。
(2)本发明制得的复合材料力学性能优良。
(3)本发明的工艺属于环境友好型，极具市场潜力。
具体实施方式
实施例1：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.3：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵96小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维12份，聚乳酸95份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混5min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得尺寸为160mm×80mm×1mm的复合材料板材，成型温度为185℃，压力为10MPa。
实施例2：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.5：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵50小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维18份，聚乳酸80份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混6min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得尺寸为160mm×80mm×1mm的复合材料板材，成型温度为185℃，压力为10MPa。
实施例3：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.4：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵90小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维13份，聚乳酸94份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混5min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得尺寸为160mm×80mm×1mm的复合材料板材，成型温度为185℃，压力为10MPa。
实施例4：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.5：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵60小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维17份，聚乳酸81份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混6min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得尺寸为160mm×80mm×1mm的复合材料板材，成型温度为185℃，压力为10MPa。
实施例5：
一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料，其通过如下方法制备得到：
(1)竹纤维脱胶处理：
化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.3：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵80小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，按照如下重量份数配置干燥好了的原料：改性竹纤维14份，聚乳酸93份，壳聚糖粉0.5份；纳米蒙滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混5min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得尺寸为160mm×80mm×1mm的复合材料板材，成型温度为185℃，压力为10MPa。
实施例6：效果测评
GB 8410—2006《汽车内饰材料的燃烧特性》是我国汽车内饰件的强制性标准，适用于所有汽车内饰材料。此标准非等效采用美国联邦机动车辆安全标准FMVSS 571.302。此标准使用至今，已经得到汽车业的广泛认可，众多的国产汽车品牌均采用此标准来测试内饰材料的燃烧性能，其水平燃烧测试已经成为国内汽车内饰件供销双方必检的项目。另外，此标准在2003年正式成为我国第一批3C产品认证的指定检测项目。
依据标准GB/T1040.2-2006将依照上述制备的160mm×80mm×1mm的复合材料板材制成标准拉伸试样，并依据上述标准在台式电子万能材料实验机上测试复合材料自然土埋降解前后的拉伸性能，拉伸速率为2mm/min。
对实施例1-5制备得到的改性聚乳酸塑料按照此标准进行性能的测试，结果如表1所示：
表1
由此可见，本发明制得的改性竹纤维聚乳酸复合材料具有优秀的阻燃效果，完全符合汽车内饰的阻燃标准。此外，还极大改善了聚乳酸材料的力学性能，非常具有市场潜力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)竹纤维脱胶处理：
采用化学脱胶法进行脱胶处理；
(2)微生物发酵改性竹纤维：
将地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、木醋杆菌按照数量比为1:0.3-0.5：0.8配制成复合菌剂；
将脱胶处理后的竹纤维洗净后，均匀喷洒菌剂，于38℃发酵50-96小时，发酵结束后，用温水洗净，抖松，烘干；
(3)原料共混：
温度设置为160℃，预热1hr，配置干燥好了的原料：改性竹纤维，聚乳酸，壳聚糖粉；纳米滑石粉，碳酸钙；
调整开炼机转速为6r/min，将称取的聚乳酸粒料在开炼机上完全熔融后，均匀加入改性竹纤维，调整转速为15r/min，再均匀加入其它所有原料，调整转速为28r/min，然后翻料共混5-6min，使原料充分混合均匀；
(4)预压：
将开炼后的共混物趁热预压成8mm厚的片材，备用；
(5)热压成型：
将上述预压共混物在平板硫化机上经预热5min，反复泄压加压放气1min，除去复合材料熔体中的气泡，保压8min后冷却成型，制得复合材料板材；
所述步骤(3)中配置的干燥好了的原料重量份数为改性竹纤维12-18份，聚乳酸80-95份，壳聚糖粉0.5份；纳米滑石粉0.5份，碳酸钙0.8份。
2.权利要求1所述的汽车内饰用改性竹纤维聚乳酸复合材料的制备方法得到的改性竹纤维聚乳酸复合材料。
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