CN108250602A - 一种阻燃环保耐磨材料、地板革及其制备方法、客车地板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃环保耐磨材料、地板革及其制备方法、客车地板，属于汽车配件领域。本发明的阻燃环保耐磨地板革包括依次设置的耐磨层、主体层和无纺布层，其中耐磨层由阻燃环保耐磨材料制成，主体层包括以下重量份的组分：热塑性弹性体100份，阻燃剂35～45份，填充剂5～10份，润滑剂5～10份，抗氧剂0.05～1份，阻燃剂为磷氮系无卤膨胀型阻燃剂，填充剂为空心玻璃微珠，抗氧剂为硬质磷酸锌、硬脂磷酸钡中的一种或两种，润滑剂为石蜡油。耐磨层、主体层和无纺布层之间通过热复合连接。本发明地板革具有耐磨、环保、阻燃、使用寿命长等优点。

Description

一种阻燃环保耐磨材料、地板革及其制备方法、客车地板
技术领域
一种阻燃环保耐磨材料、地板革及其制备方法、客车地板，属于汽车配件领域。
背景技术
目前客车行业应用的内饰铺地材料，用量90％以上是PVC材质的地板革。此类地板革价格便宜，耐磨性好；客车用PVC地板革的厚度一般在1.8～2.5mm，面密度一般在2.4～2.75kg/m2，重量约占客车内饰总重量的10％左右。但市面上所有的PVC地板革均存在环保气味性差、燃烧后烟毒性大的问题，并且在满足地板革使用需求的前提下PVC地板革已经几乎没有减重空间了。但是，客车行业尤其是对客车内饰部分的材料特性要求越来越高，比如，环保要求：甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC在一定限值以下，气味性达到“有气味，但不刺激”的等级以下，虽然PVC地板革，可以实现甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC在要求限值以下，但很难实现气味性“有气味，但不刺激”的等级以下，上述的TVOC(Total Volatile OrganicCompound)为采样分析的所有车内(或室内)有机气态挥发性物质。TVOC是指室温下饱和蒸气压超过了133.32Pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。TVOC可有嗅味，有刺激性，而且有些化合物具有基因毒性。一般认为，TVOC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状；还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等，所以对于内饰部分材料的环保性要求特别高。
同时目前对于内饰部分材料的材料性能还有其他的要求，例如：1.阻燃要求：燃烧速度、烟密度、氧指数、发烟量、烟气毒性等在一定限值以下，虽然PVC地板革的氧指数、燃烧速度、发烟量一般可满足限值要求，但其烟密度和烟气毒性较难达到要求限值；2.重量要求：轻量化，要求在保证地板革各项性能的前提下，尽可能的轻，但PVC地板革的重量在保证各项性能的前提下，已无减重空间。
目前客车上应用的地板革，主要有两种材质，一种是橡胶材质的地板革，一种是PVC材质的地板革。前者在客车上用量非常少，厚度在2.0～3.0mm，面密度一般在2.7～3.3kg/m2，比PVC地板革还要重；但阻燃性能较好；价格高出PVC地板革5～10倍。
申请公布号为CN105019256A的中国专利(一种阻燃耐磨防滑复合地板革及其制造工艺和应用)公开了一种阻燃耐磨防滑复合地板革及其制造工艺，复合地板革由纤维布作骨架材料，阻燃热塑性弹性体材料作面胶复合而成；制造工艺是将热塑性弹性体、阻燃剂、硬度调节剂和抗氧剂共混，向卷绕纤维布的粘合加热导辊间隙熔融挤出，对纤维布进行涂覆压延成型，经冷却、牵引、切边、切割、卷绕后即成；此发明复合地板革具有防火、防滑、耐磨、舒适性等特性，可用于车辆、室内外装修、运动场所等。此专利中的阻燃剂或为含溴有机化合物，是一种含卤素的阻燃剂，地板革着火后产生的有毒气体卤化氢气体对人体伤害较大，并且该地板革的结构为耐磨层直接和纤维布进行结合，耐磨层既充当耐磨部分也充当主体受力部分，在机械强度和耐磨性上存在一定的制约关系，老化性能存在一定欠缺影响使用寿命，同时由热塑性弹性体制成的耐磨层在重量上也很难起到轻量化的效果。
授权公告号为CN202106633U的中国专利(一种汽车用复合地板革)公开了一种汽车用复合地板革，由表面耐磨层、发泡层和背层三层材料构成，表面耐磨层、发泡层和背层均是PVC材质；此复合地板革具有良好的阻燃、耐磨、防水、防油、保温性能。此专利的地板革耐磨层、发泡层和背层的均为PVC材质，此材质的地板革环保气味性均达不到“有气味，但不刺激”的等级以下，且燃烧后产生的有毒气体卤化氢气体对人体伤害较大；且此地板革的背面无覆无纺布层，其铺设时需要往地板上喷胶，难以实现在地板革背面附胶，难以实现地板革装配的清洁化。
综上分析，目前市面上应用最多的PVC材质地板革存在的环保气味性差、燃烧后烟毒性大、轻量化空间小的问题，而以热塑性弹体材质的地板革存在难以实现轻量化，机械强度不高，老化性能不好的问题，针对上述问题开发一种新的难燃、环保、轻质、使用寿命长的可供客车用的阻燃环保耐磨材料及地板革迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种阻燃环保耐磨材料，该耐磨材料具有磨性好、环保性高、重量轻、机械强度好、老化性能好使用寿命长等优点。
本发明的目的还在于提供一种阻燃环保耐磨地板革及其制备方法。
本发明的目的还在于提供一种客车地板。
为了实现上述目的，本发明的阻燃环保耐磨材料的技术方案如下：
一种阻燃环保耐磨材料，包括以下重量份的组分：热塑性弹性体100份，阻燃剂35～45份，填充剂1～2份，润滑剂5～10份，抗氧剂0.05～1份；填充剂为空心玻璃微珠。
上述热塑性弹性体为苯烯烃类热塑性弹性体(简称TPS)，或聚氨酯类热塑性弹性体(简称TPU)。
上述阻燃环保耐磨材料还包括以下重量份的组分：着色剂0.005～1份。
上述阻燃剂为磷氮系无卤膨胀型阻燃剂。
上述空心玻璃微珠粒度为90～120微米、壁厚为1～2微米的空心球体。
上述空心玻璃微珠主要成分是硼硅酸盐。上述抗氧剂为硬质磷酸锌、硬脂磷酸钡中的一种或两种。上述润滑剂为石蜡油。
本发明的阻燃环保耐磨地板革的技术方案如下：
上述阻燃环保耐磨地板革由耐磨层、主体层和无纺布层组成，上述耐磨层由上述阻燃环保耐磨材料制成。
上述主体层包括以下重量份的组分：热塑性弹性体100份，阻燃剂35～45份，填充剂5～10份，润滑剂5～10份，抗氧剂0.05～1份；所述填充剂为空心玻璃微珠。
上述热塑性弹性体为苯烯烃类热塑性弹性体(简称TPS)，或聚氨酯类热塑性弹性体(简称TPU)。
上述阻燃剂为磷氮系无卤膨胀型阻燃剂。
上述空心玻璃微珠粒度为10～250微米、壁厚为1～2微米的空心球体。
上述空心玻璃微珠主要成分是硼硅酸盐。
上述抗氧剂为硬质磷酸锌、硬脂磷酸钡中的一种或两种。
上述润滑剂为石蜡油。
上述无纺布层为丙纶或锦纶或腈纶。
上述耐磨层的厚度为0.1～0.2mm。主体层的厚度为0.8～1.2mm。无纺布层的厚度为1～1.5mm。
上述热复合的加热温度为120～180℃，压力为5～15MPa，时间为2.5～5分钟。
上述阻燃环保耐磨地板革的制备方法为：由耐磨层、主体层和无纺布层由热复合连接。
一种采用上述的地板革的客车地板。
上述客车底板包括地板主体和设置在地板主体上的地板革，该地板革为上述阻燃环保耐磨地板革。
本发明的有益效果：
本发明中的阻燃环保耐磨材料、地板革中引入了热塑性弹性体。热塑性弹性体是常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体。热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能，是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，常被人们称为第三代橡胶。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性等各项优异性能，同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。同时热塑性弹性体环保气味性优良，可满足环保要求。目前的PVC材质或橡胶材质的地板革都不可满足环保气味性要求，热塑性弹性体比PVC地板革或橡胶地板革燃烧后的烟气毒性小很多，密度比PVC或橡胶低，可实现地板革的轻量化。本发明通过引入热塑性弹性体大大提高了阻燃环保耐磨材料、地板革的环保性、阻燃性、弹性、耐老化、耐油性以及耐磨性。
本发明的阻燃环保耐磨材料、地板革中同时引入空心玻璃微珠。该产品具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点。空心玻璃微珠作为填料，占有很大的空间比，但是重量轻，同比例的填充剂可实现减重90％。同时空心玻璃微珠具有很好的保温隔热性能，作为地板革的填充剂，可提升地板革的隔热保温性能。更进一步，空心玻璃微珠为无机材料，对地板革的阻燃起正向作用。本发明通过引入空心玻璃微珠大大提高了阻燃环保耐磨材料、地板革的机械强度、耐磨性以及使得地板革的重量更加轻量化。
综合热塑性弹性体和空心玻璃微珠的应用，地板革相对传统的PVC革或橡胶革整体减重18％～50％。
本发明的阻燃环保耐磨材料、地板革中同时引入磷氮系无卤膨胀型阻燃剂，阻燃剂为无卤阻燃剂，燃烧后的有毒有害气体释放量少。此类阻燃剂的阻燃特性好。本发明通过引入磷氮系无卤膨胀型阻燃剂大大提高了阻燃环保耐磨材料、地板革的阻燃性，并且保证了环保性。
本发明通过设计三层复合结构，使得地板革更加一体化，使得各项性能更加突出。具体的，本发明中的耐磨层和主体层的组分相似接近，其中主体层的填充剂空心玻璃微珠的量要大于耐磨层空心玻璃微珠的量，并且对各层的厚度作了一定限制。通过上述设计，使得耐磨层和主体层有更好的结合性和匹配性，保证了地板革的耐磨和机械强度可以同时兼顾。较与传统设计，耐磨层一般都是直接和基体层(如：布层等)直接结合，耐磨层既充当耐磨部分也充当主体缓冲弹性部分，很容易出现老化断裂破损的情况，所以，本发明通过上述结构以及对各部分结构的组成部分进行限定，耐磨层在起到耐磨、防滑作用的同时，由主体层来完成对外力的缓冲弹性作用，充分使用各个结构的力学性能，极大地提高了材料的使用寿命。
本发明的阻燃环保耐磨地板革的制备方法为：由耐磨层、主体层和无纺布层由热复合工艺制备而得。上述的地板革的三个组成部分，耐磨层、主体层和无纺布层之间的复合，采用热复合的形式。无需任何粘接剂，避免了粘接剂中带来的大量的有机挥物，提高环保性能。
本发明的阻燃环保耐磨材料具有很好的耐磨性、环保性并且重量轻，在汽车内饰材料中具有广阔的应用前景，本发明中的地板革耐具有磨性好、环保性高、重量轻、机械强度好、老化性能好使用寿命长的优点，具有很大的商业应用价值。
附图说明
图1为本发明的阻燃环保耐磨地板革结构示意图。
具体实施方式
下述实施例可参照上述阻燃环保耐磨材地板革的制备方法。
下面列举本发明所涉及的阻燃环保耐磨材地板革的制备，以及性能测试结果，对本发明作进一步详细的说明，但不仅限于所列举的方案。
实施例1
本实施例的阻燃环保耐磨材料由以下重量份数的组分组成：
聚氨酯类热塑性弹性体100份，磷氮系无卤膨胀型阻燃剂35份，填充剂空心玻璃微珠1份，粒径90μm，润滑剂石蜡油5份，抗氧剂硬脂磷酸钡0.05份，着色剂0.005份。
如图1所示，本实施例的阻燃环保耐磨地板革包括，从上到下依次设置的耐磨层1、主体层2和无纺布层3。主体层为热塑弹性体层，耐磨层为热塑弹性体层，耐磨层、主体层和无纺布层通过热复合方式进行连接，无纺布层为锦纶。耐磨层的厚度为0.1mm。主体层的厚度为0.8mm。无纺布层的厚度为1mm。
本实施例中主体层包括以下重量份的组分：聚氨酯类热塑性弹性体100份，磷氮系无卤膨胀型阻燃剂35份，填充剂空心玻璃微珠5份，粒径90μm，润滑剂5份，抗氧剂0.05份。
具体地，本实施例中磷氮系无卤膨胀型阻燃剂为捷尔思生产的JLS-PNP1C。
本实施例阻燃环保耐磨地板革中将耐磨层、主体层和无纺布层之间通过热复合连接。
本实施例中的地板革中耐磨层由上述耐磨材料制成。
本实施例的阻燃环保耐磨地板革的制备方法包括如下步骤：
1)制备耐磨层
将聚氨酯类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂35份、空心玻璃微珠填充剂1份，粒径90μm、润滑剂石蜡油5份、抗氧剂硬脂磷酸钡0.05份、着色剂0.005份混合均匀，在温度140℃下热熔后，在30MPa压力下热压制成片状耐磨层。耐磨层厚度0.1mm。
2)制备主体层
将聚氨酯类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂35份、填充剂空心玻璃微珠5份，粒径90μm、润滑剂石蜡油5份、抗氧剂硬脂磷酸钡0.05份混合均匀，在温度140℃下热熔后，在20MPa压力下制成片状主体层。主体层厚度0.8mm。
3)将耐磨层材料、主体层、锦纶无纺布层依次叠放，在120℃、5MPa压力下热压2.5分钟，热压复合得到形成阻燃环保耐磨地板革，所用锦纶无纺布层厚度为1mm。
本实施例的客车用地板，包括地板主体和设置在地板主体上的地板革，该地板革为上述阻燃环保耐磨地板革。
实施例2
本实施例的阻燃环保耐磨材料由以下重量份数的组分组成：
热塑性弹性体100份，热塑性弹性体为苯烯烃类热塑性弹性体(简称TPS)，磷氮系无卤膨胀型阻燃剂45份，填充剂空心玻璃微珠2份，粒径100μm，润滑剂石蜡油7份，抗氧剂硬质磷酸锌0.5份，着色剂0.5份。
如图1所示，本实施例的阻燃环保耐磨地板革包括，从上到下依次设置的耐磨层1、主体层2和无纺布层3。主体层为热塑弹性体层，耐磨层为热塑弹性体层，耐磨层、主体层和无纺布层通过热复合方式进行连接，无纺布层为丙纶。
耐磨层的厚度为0.1mm。
主体层的厚度为1mm。
无纺布层的厚度为1mm。
具体地，本实施例中磷氮系无卤膨胀型阻燃剂为捷尔思生产的JLS-PNP1C。
本实施例中主体层包括以下重量份的组分：苯烯烃类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂40份、填充剂空心玻璃微珠7份，粒径100μm、润滑剂石蜡油8份、抗氧剂硬质磷酸锌0.5份。
本实施例中的地板革中耐磨层由上述耐磨材料制成。
本实施例阻燃环保耐磨地板革中将耐磨层、主体层和无纺布层之间通过热复合连接。
本实施例的阻燃环保耐磨地板革的制备方法包括如下步骤：
1)制备耐磨层
将苯烯烃类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂40份、填充剂空心玻璃微珠1份，粒径100μm、润滑剂石蜡油7份、抗氧剂硬质磷酸锌0.5份、着色剂0.5份混合均匀，在温度175℃下热熔后，在32MPa压力下热压制成片状耐磨层。耐磨层厚度0.1mm。
2)制备主体层
将苯烯烃类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂40份、填充剂空心玻璃微珠7份，粒径100μm、润滑剂石蜡油8份、抗氧剂硬质磷酸锌0.5份混合均匀，在温度180℃下热熔后，在25MPa压力下制成片状主体层。主体层厚度1mm。
3)将耐磨层材料、主体层、无纺布层依次叠放，在150℃、10MPa压力下热压3.5分钟，热压复合得到形成阻燃环保耐磨地板革，所用无纺布层为丙纶，厚度为1mm。
本实施例的客车用地板，包括地板主体和设置在地板主体上的地板革，该地板革为上述阻燃环保耐磨地板革。
实施例3
本实施例的阻燃环保耐磨材料由以下重量份数的组分组成：
聚氨酯类热塑性弹性体100份，磷氮系无卤膨胀型阻燃剂40份，填充剂空心玻璃微珠1份，粒径120μm，润滑剂石蜡油10份，抗氧剂硬质磷酸锌1份，着色剂1份。
如图1所示，本实施例的阻燃环保耐磨地板革包括，从上到下依次设置的耐磨层2、主体层2和无纺布层3。主体层为热塑弹性体层，耐磨层为热塑弹性体层，耐磨层、主体层和无纺布层通过热复合方式进行连接，无纺布层为腈纶。
耐磨层的厚度为0.2mm。主体层的厚度为1.2mm。无纺布层的厚度为1.5mm。
本实施例中主体层包括以下重量份的组分：聚氨酯类热塑性弹性体100份，磷氮系无卤膨胀型阻燃剂45份，填充剂空心玻璃微珠10份，粒径120μm，润滑剂石蜡油10份，抗氧剂硬脂磷酸钡1份。
具体地，本实施例中磷氮系无卤膨胀型阻燃剂为捷尔思生产的JLS-PNP1D。
本实施例阻燃环保耐磨地板革中将耐磨层、主体层和无纺布层之间通过热复合连接。
本实施例中的地板革中耐磨层由上述耐磨材料制成。
本实施例的阻燃环保耐磨地板革的制备方法包括如下步骤：
1)制备耐磨层
将聚氨酯类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂45份、填充剂空心玻璃微珠2份，粒径120μm、润滑剂石蜡油10份、抗氧剂硬脂磷酸钡1份、着色剂1份混合均匀，在温度210℃下热熔后，在35MPa压力下热压制成片状耐磨层。耐磨层厚度0.2mm。
2)制备主体层
将聚氨酯类热塑性弹性体100份、磷氮系无卤膨胀型阻燃剂45份、填充剂空心玻璃微珠10份，粒径120μm、润滑剂石蜡油10份、抗氧剂硬脂磷酸钡1份混合均匀，在温度210℃下热熔后，在30MPa压力下制成片状主体层。主体层厚度1.5mm。
3)将耐磨层材料、主体层、无纺布层依次叠放，在180℃、15MPa压力下热压5分钟，热压复合得到形成阻燃环保耐磨地板革，所用无纺布层为腈纶，厚度为1.5mm。
本实施例的客车用地板，包括地板主体和设置在地板主体上的地板革，该地板革为上述阻燃环保耐磨地板革。
试验例
1.环保性能测试
通过VDA275和VDA277测试汽车内饰件材料的气味性质，针对甲醛、TVOC、苯、甲苯、二甲苯(挥发性气体及部分有毒气体，不包含氯化物的气体测试，因不含有卤素)，通过VDA270测试测试汽车内饰件的气味性。测试结果如表1所示：
表1
2.阻燃性能测试
参考国标GB8410-2006、GB/T 8627-2007、GB/T 2406.2-2009、GB 8624，进行水平燃烧速度、烟密度等级SDR、氧指数以及燃烧后烟气毒性测试。测试结果如表2所示：
表2
序号 测试项目 参考标准 测试结果
1 水平燃烧速度 GB8410-2006 B
2 烟密度等级SDR GB/T 8627-2007 57.5
3 氧指数 GB/T 2406.2-2009 30％
4 燃烧后烟气毒性 GB 8624 B1(B-s1，t0)
3.密度测试结果
本发明的难燃环保的热塑性弹性体地板革经密度测试，得出测试结果面密度为1.8-1.9g/cm3。
通过试验例测试数据分析，本发明的难燃环保的热塑性弹性体地板革，质轻，厚度在1.9-2.9mm，面密度在1.8-1.9g/cm3；环保性能好，TVOC低，环保气味性等级可达到“有气味，但不刺激”以下；阻燃性能好，发烟量小，烟气毒性小，氧指数达到30％以上。

Claims (10)

1.一种阻燃环保耐磨材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：热塑性弹性体100份，阻燃剂35～45份，填充剂1～2份，润滑剂5～10份，抗氧剂0.05～1份，；所述填充剂为空心玻璃微珠。
2.如权利要求1所述阻燃环保耐磨材料，其特征在于，所述抗氧剂为硬质磷酸锌、硬脂磷酸钡中的一种或两种。
3.一种阻燃环保耐磨地板革，其特征在于，所述地板革包括依次设置的耐磨层、主体层和无纺布层；所述耐磨层由如权利要求1所述阻燃环保耐磨材料制成。
4.如权利要求3所述阻燃环保耐磨地板革，其特征在于，所述主体层包括以下重量份的组分：热塑性弹性体100份，阻燃剂35～45份，填充剂5～10份，润滑剂5～10份，抗氧剂0.05～1份；所述填充剂为空心玻璃微珠。
5.如权利要求3所述阻燃环保耐磨地板革，其特征在于，所述抗氧剂为硬质磷酸锌、硬脂磷酸钡中的一种或两种，所述润滑剂为石蜡油。
6.如权利要求3所述阻燃环保耐磨地板革，其特征在于，所述无纺布层为丙纶或锦纶或腈纶。
7.如权利要求4所述阻燃环保耐磨地板革，其特征在于，所述热塑性弹性体为苯烯烃类热塑性弹性体或聚氨酯类热塑性弹性体。
8.如权利要求3所述阻燃环保耐磨地板革的制备方法，其特征在于，包括：将所述耐磨层、主体层和无纺布层之间通过热复合连接。
9.如权利要求8所述阻燃环保耐磨地板革的制备方法，其特征在于，所述热复合的加热温度为120～180℃，压力为5～15MPa，时间为2.5～5分钟。
10.一种采用如权利要求3所述地板革的客车地板。
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