CN109097906A - 用于汽车的抗菌吸音棉 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于汽车的抗菌吸音棉，所述吸音棉包括由聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡，所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外包覆有一层用于消除粘结剂所含醛类物质的除醛层，所述聚酯纤维和/或所述聚丙烯纤维为中空结构的卷曲型纤维；其中，所述聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的，所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca‑ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3‑In2O3粒子组成。

Description

用于汽车的抗菌吸音棉
技术领域
本申请涉及汽车环保材料技术领域，尤其涉及一种用于汽车的抗菌吸音棉。
背景技术
汽车吸音棉材料在汽车设计、装配中有较大范围的应用，具有吸音、降噪、环保等特点。但是，较多的吸音棉材料由于本身的纤维结构及成本限制，采用回收材料或者酚醛树脂等粘结剂，对车内的环境污染造成影响。目前，市场上车内空气质量的好坏会直接影响整车的驾驶舒适性，严重的还会对驾乘人员的身心造成危害。目前，行业内较多的采用减少或者替代吸音棉材料的使用又或是利用其他连接方式减少粘结剂的使用(如授权公告号为CN203005360U的专利)，国内外尚未出现能净化车内空气的吸音棉材料。
发明内容
本发明旨在提供一种用于汽车的抗菌吸音棉，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种用于汽车的抗菌吸音棉，所述吸音棉包括由聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡，所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外包覆有一层用于消除粘结剂所含醛类物质的除醛层，所述聚酯纤维和/或所述聚丙烯纤维为中空结构的卷曲型纤维；其中，所述聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的，所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本发明在制成毛毡的聚酯纤维和聚丙烯纤维上附着一层除醛层，醛类分子在聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡的空隙中和除醛层进行充分反应，降低空气中醛类的成分，平均消除效果可以达到90％以上，有效的净化了车内空气；将除醛层附着于消音棉的毛毡上无需另外设置除醛装置占用空间。
2、本发明的聚酯纤维通过添加复合添加剂，本身具备较好的除醛、抗菌性能，效果良好。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为一实施例中吸音棉的结构示意图；
图2为一实施例中吸音棉的结构示意图；
图3为除醛层的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种用于汽车的抗菌吸音棉，参见图1，该抗菌吸音棉包括由聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡1，所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外包覆有一层用于消除粘结剂所含醛类物质的除醛层，所述聚酯纤维和/或所述聚丙烯纤维为中空结构的卷曲型纤维，在本实施例中，两者均为中空结构的卷曲型纤维，所述聚丙烯纤维的细度为1～3D，长度为38～45mm。
为提高除醛持续时间，如图3所示，所述除醛层由均匀分布在所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外的直段3、连接在直段3与直段3之间呈珠状的除醛颗粒4组成，所述除醛颗粒4直径大于直段3直径，除醛颗粒4含有大量除醛剂，可以持续与醛类物质反应长效净化车内空气，所述吸音棉的孔隙率高于75％。
具体的，参见附图2，该抗菌吸音棉包括由聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡1、通过热贴合方式粘合在所述毛毡1的上表面和/或下表面上的无纺布2。在本实施例中毛毡1的上表面和下表面均有无纺布2，所述无纺布2克重为45～100g/m2。所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外包覆有一层用于消除粘结剂所含醛类物质的除醛层，所述聚酯纤维和/或所述聚丙烯纤维为中空结构的卷曲型纤维，在本实施例中，两者均为中空结构的卷曲型纤维，所述聚丙烯纤维的细度为1～3D，长度为38～45mm。
为提高除醛持续时间，如图3所示，所述除醛层由均匀分布在所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外的直段3、连接在直段3与直段3之间呈珠状的除醛颗粒4组成，所述除醛颗粒4直径大于直段3直径，除醛颗粒4含有大量除醛剂，可以持续与醛类物质反应长效净化车内空气，所述吸音棉的孔隙率高于75％。
为了更好的实现除醛、抗菌效果，本发明所述的聚酯纤维在制备过程中添加有复合添加剂，使得该聚酯纤维发挥多种功能，例如抗菌防螨、除醛等功能，能够满足多种功能化的需要。
具体的，该聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的，所述聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65-90％、10-35％。
现有技术中，功能能性纺织品发展很快，特别是远红外纺织品、抗紫外线纺织品、抗菌纺织品等，但是，存在功能纺织品功能单一，对人体健康并没有突出的功效。本申请技术方案中，通过将聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺，并且，聚酯母粒中设有多功能填料，能够使得聚酯纤维的抗菌防螨、除醛等功能得到最大程度的发挥，并产生意料不到的协同效果。
最优选地，所述聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为76％、24％。
具体的，该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成；其中，在聚酯母粒中，该多功能填料的质量含量为25-30％。
锰的氧化物是一种过渡金属氧化物催化型除醛无机物，其对于甲醛具有分解效果，然而，其一般在高温下活性较高，并且发挥活性时间较长，氧化铟是一种重要的半导体材料，其具有良好的力学、光学、磁学、气敏等性能，本实施方案中，将MnO2与Al2O3-In2O3粒子结合，Al2O3-In2O3粒子能够最大化消除MnO2分解甲醛过程中中间产物的积累，进而提高了除醛效率，起到了意料不到的技术效果。Ca-ZnO纳米粒子是将氧化锌掺杂Ca，氧化锌与氧化铜均为具有抗菌性能的无机金属氧化物，通过纳米级技术将Ca对氧化锌掺杂，进而与氧化铜结合，具有广谱和高效的抗菌性能，并且，二氧化钛对于抗菌性的发挥起到催化作用；
同时，贝壳粉的主要成份为碳酸钙，其特殊的多孔结构具有极大的吸附性，通过添加贝壳粉作为载体，一方面提高了上述其余物质的吸附性，同时改善了分散性，对于多功能的发挥起到积极效果。
多功能填料中，所述Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子的质量比例为5:1:1:10:3:4；其中，所述贝壳粉的粒径小于20μm(500目)；所述Ca-ZnO纳米粒子的粒径为100-200nm；所述Al2O3-In2O3粒子2-3μm；所述TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子和MnO2粒子的粒径分别为50nm、100nm和50nm。
下面结合具体实施例对上述聚酯纤维做出进一步说明。
实施例1
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65％、35％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为25-30％；该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成。
如下为本实施例所述聚酯纤维的制备方法：
S1、量取去离子水100ml，依次在其中加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO3)3·5H2O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al2O3-In2O3粒子；
S2、生蚝贝壳清洗，然后将其浸泡在NaOH溶液中，其中，NaOH溶液质量浓度为8％，浸泡时间为2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；
S3、将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；将聚酯切片与聚酯母粒在螺杆挤出机制备得到所述聚酯纤维。
进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：
其中，力学性能：单丝纤度为1.6dtex，断裂强度为4.6cN/dtex，断裂伸长率为38％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为88.3％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。
实施例2
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为90％、10％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为25-30％；该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成。
如下为本实施例所述聚酯纤维的制备方法：
S1、量取去离子水100ml，依次在其中加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO3)3·5H2O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al2O3-In2O3粒子；
S2、生蚝贝壳清洗，然后将其浸泡在NaOH溶液中，其中，NaOH溶液质量浓度为8％，浸泡时间为2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；
S3、将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；将聚酯切片与聚酯母粒在螺杆挤出机制备得到所述聚酯纤维。
进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：
其中，力学性能：单丝纤度为1.3dtex，断裂强度为4.5cN/dtex，断裂伸长率为36％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为89.4％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。
实施例3
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为76％、24％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为25-30％；该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成。
如下为本实施例所述聚酯纤维的制备方法：
S1、量取去离子水100ml，依次在其中加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO3)3·5H2O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al2O3-In2O3粒子；
S2、生蚝贝壳清洗，然后将其浸泡在NaOH溶液中，其中，NaOH溶液质量浓度为8％，浸泡时间为2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；
S3、将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；将聚酯切片与聚酯母粒在螺杆挤出机制备得到所述聚酯纤维。
进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：
其中，力学性能：单丝纤度为1.6dtex，断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为37％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为93.7％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于汽车的抗菌吸音棉，所述吸音棉包括由聚酯纤维和聚丙烯纤维制成的毛毡，其特征在于：所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外包覆有一层用于消除粘结剂所含醛类物质的除醛层，所述聚酯纤维和/或所述聚丙烯纤维为中空结构的卷曲型纤维；其中，所述聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的，所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述聚丙烯纤维的细度为1～3D，长度为38～45mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述吸音棉还包括通过热贴合方式粘合在所述毛毡的上表面和/或下表面上的无纺布。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述无纺布克重为45～100g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述除醛层包括均匀分布在所述聚酯纤维和所述聚丙烯纤维外的直段、连接在直段与直段之间呈珠状的除醛颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述除醛颗粒直径大于直段直径，所述吸音棉的孔隙率高于75％。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65-90％、10-35％。
8.根据权利要求7所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，多功能填料中，所述Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子的质量比例为5:1:1:10:3:4；其中，所述贝壳粉的粒径小于20μm；所述Ca-ZnO纳米粒子的粒径为100-200nm；所述Al2O3-In2O3粒子2-3μm；所述TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子和MnO2粒子的粒径分别为50nm、100nm和50nm。
9.根据权利要求8所述的一种用于汽车的抗菌吸音棉，其特征在于，所述聚酯纤维的制备方法为：
S1、量取去离子水100ml，依次在其中加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO3)3·5H2O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al2(SO4)3溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al2O3-In2O3粒子；
S2、生蚝贝壳清洗，然后将其浸泡在NaOH溶液中，其中，NaOH溶液质量浓度为8％，浸泡时间为2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO2粒子和Al2O3-In2O3粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；
S3、将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；将聚酯切片与聚酯母粒在螺杆挤出机制备得到所述聚酯纤维。
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