CN109423886B - 一种车用Alcantara面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种车用Alcantara面料及其制备方法，该制备方法包括：向含氟丙烯酸酯整理剂中加入不饱和烯烃有机硅单体和表面活性剂后，通过简单搅拌反应，形成有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂；将所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂、阻燃剂与水混合、搅拌，生成复合整理剂；通过“一过滤二分散三喷淋”的工艺使Alcantara面料上形成均匀持久的三防功能表面，得到车用自清洁Alcantara面料。制备出的车用自清洁Alcantara面料初始抗乙醇等级达到9级，拒油等级6级，还具有较高的耐磨性，马丁代尔摩擦35000次后抗乙醇4级，拒油1级的水平。本申请实施例还提供了一种车用自清洁座椅。

Description

一种车用Alcantara面料及其制备方法
本申请要求于2017年08月23日提交中国专利局、申请号为201710730640.1、发明名称为“一种车用Alcantara面料及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及车用面料技术领域，尤其涉及一种车用Alcantara面料及其制备方法。
背景技术
织物面料是汽车重要的内饰材料，分别应用于顶棚、座椅、门内饰、A/B柱内饰板等部位。根据不同的部位，对织物面料的要求也不尽相同。同时，为了满足汽车越来越个性化和品牌化的设计，浅色Alcantara织物面料成了一种不错的选择。一般车用织物面料主要包括面料部分(织物纤维通过针织、机织等工艺形成编织物)和泡棉基底，泡棉一般为2-3mm，结合一些必要的外观设计。对于Alcantara面料，主要包含Alcantara面料部分和无纺布基底，厚度小于2mm。
车用Alcantara面料固定在车辆内饰的不同部位上，这些车用Alcantara面料不能像服装一样经常洗涤，所以，车用Alcantara面料的抗污、自清洁性能倍受关注。一般服用织物已有性能不错的防水防油性能，但是由于交通工具内饰(例如座椅、地毯等)与服装面料所承受的污物情况不一样；服装面料常常是侧面受污，冲击力或压力较小，而座椅用内饰往往是正面垂直方向受污，并有较大冲击力或压力，并且服装去污较方便，可以水洗，而座椅内饰纺织品基本不能换洗，所以服用纺织品防污、自清洁整理技术不能简单地平移到车用织物面料上。
另外，车用Alcantara面料的耐磨性也是用户关注的一个焦点，这是因为，耐磨性越好，车用Alcantara面料的耐久性越好。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种车用Alcantara面料及其制备方法，以在保证汽车内饰技术要求、安全要求的前提下，使车用Alcantara面料具有三防功能的同时，提升其耐磨性能。
为了解决上述技术问题，本申请采用了如下技术方案：
一种车用Alcantara面料的制备方法，其特征在于，包括：
向含氟丙烯酸酯整理剂中加入不饱和烯烃有机硅单体和表面活性剂后，搅拌1分钟使其复合完全，形成有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂；
将所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂、阻燃剂与水混合、搅拌，生成复合整理剂；
通过“一过滤二分散三喷淋”的三步工艺方法在Alcantara面料上形成三防功能表面，使其具有持久性的自清洁效果；得到车用自清洁Alcantara面料。
可选地，所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂中，含氟丙烯酸酯整理剂与水的配比为80g/L，不饱和烯烃有机硅单体与水的配比为30-40g/L。
可选地，所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“一过滤”是使用Alcantara面料对复合整理剂进行过滤，收集滤液。
可选地，所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“二分散”是将滤液使用细胞粉碎仪进行超声分散处理。
可选地，所述超声分散处理的处理条件如下：
超声功率为500～1500W，频率为15～20KHz，超声时间5～10min。
可选地，所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“三喷淋”是用气动喷枪或者喷雾罐将复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上，自然风干后即得到具有三防功能表面的Alcantara自清洁面料。
可选地，所述用气动喷枪或者喷雾罐将复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上的喷涂条件如下：
喷枪或喷雾罐的喷嘴距离面料表面20～30cm，正对面料表面的角度偏离不超过45°，喷淋气压保证整理剂雾化后肉眼看不见液滴，喷淋时以10～20cm/s匀速移动，每块面料共喷淋8～10轮。
可选地，所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂与所述阻燃剂具有相同的离子性。
可选地，所述不饱和烯烃有机硅单体为乙烯基杂化二氧化硅功能单体。
可选地，所述阻燃剂的成分包括有机磷-氮化合物。
一种车用Alcantara面料，其特征在于，所述车用Alcantara面料采用上述任一技术方案所述的方法制备。
相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
1)拒水抗污测试
将处理好的Alcantara面料，裁剪成300mm*300mm的样品，分别在表面滴3～5ml的污染剂(水、酱油、冰红茶)，保持1min后，然后用纸巾擦掉，经观察几乎没有任何浸润或污渍留痕。
2)三防等级测试
按照GB/T 24120-2009和GB/T 19977-2005标准对处理好的Alcantara面料分别进行抗乙醇和拒油等级测试，其初始抗乙醇9级，拒油6级。
3)接触角、滚动角测试
经过处理后的Alcantara面料初始水接触角经测试可达151.5°，滚动角可达12°。因此，该Alcantara面料实现了151°以上的水接触角以及15°以下的滚动角。
4)马丁代尔耐磨持久性测试
按照ISO 12947-1标准进行马丁代尔耐磨，压力选择12KPa，经过3.5万次循环摩擦下，该Alcantara面料的水接触角为147.5°，滚动角为18°,抗乙醇4级，拒油1级，仍具有良好的拒水抗污效果。
5)其它测试
按照GB/T 8410的方法，对该Alcantara面料进行燃料试验测试，燃烧速率为70mm/min，其小于100mm/min，满足乘用车100mm/min的国际燃烧性能要求；样品也进行了乘用车相应的光照老化、湿热老化、抗拉强度、剥离强度试验，均满足车规要求。
本申请制备的有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂中，在搅拌过程中和表面活性剂的作用下，不饱和烯烃有机硅单体会与含氟短链发生化学反应，从而在含氟短链的表面包覆有烯烃基有机硅，该烯烃基有机硅中的硅的耐磨性能较好，因此。经该有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂处理的Alcantara面料除了具有较好的防水抗污性能外，还具有较高的耐磨性。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本申请。
需要说明，一般服用织物已有性能不错的防水防油性能，但是由于交通工具内饰(例如座椅、地毯等)与服装面料所承受的污物情况不一样；服装面料常常是侧面受污，冲击力或压力较小，而座椅用内饰往往是正面垂直方向受污，并有较大冲击力或压力，并且服装去污较方便，可以水洗，而座椅内饰纺织品基本不能换洗，所以服用纺织品防污、自清洁整理技术不能简单地平移到车用织物面料上。
目前，现有的车用织物面料在近水平工况情况下，污渍容易停留，其抗污性能有待提高。
因此，本申请提供了一种车用Alcantara面料的制备方法，该制备方法旨在将有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂应用于汽车Alcantara织物面料，在保证汽车内饰技术要求、安全要求前提下，突破面料三防功能应用瓶颈，使Alcantara面料具有三防功能的同时，提升其功能耐磨持久性，另外，通过工艺的调整，保证Alcantara面料原有的柔软手感。
其中，三防功能指的是通过物理或化学等方法，将物体表面形成低表面能或纳米结构，形成疏水、疏油及防污等功能，具体表现则为物体表面有着超高的水接触角和油接触角(＞150°)，同时拥有超小的表面滚动角(＜15°)。实现三防功能的技术一般通过织物背部背胶涂敷、表面含氟有机材料或者有机硅烷整理剂等材料的涂敷实现，含氟材料及有机硅烷能够有效降低面料表面能，构筑表面纳米乳突，从而起到有效提升织物抗污防水防油的功能。
本申请提供的车用Alcantara面料的制备方法包括以下步骤：
含氟短链复合整理剂步骤：向含氟丙烯酸酯整理剂中加入不饱和烯烃有机硅单体和表面活性剂后，进行搅拌，形成有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂；
配置复合整理剂步骤：将所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂、阻燃剂与水混合、搅拌，生成复合整理剂；
面料整理步骤：通过“一过滤二分散三喷淋”三步法工艺将所述复合整理剂涂覆在Alcantara面料表面上，对所述Alcantara面料进行拒水抗污耐磨处理。
其中，在配置有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂步骤中，不饱和烯烃有机硅单体可以为乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)，，表面活性剂可以为十八烷酸。
当将乙烯基三甲氧基硅烷加入到含氟丙烯酸酯体系中，因两者均带有反应性较强的双键，所以，在搅拌过程中表面活性剂的作用下，不饱和烯烃有机硅单体乙烯基三甲氧基硅烷会与含氟丙烯酸酯整理剂体系中的含氟丙烯酸酯发生化学反应，从而在含氟丙烯酸酯整理剂体系的含氟丙烯酸酯的表面包覆有烯烃基有机硅，该含氟丙烯酸酯整理剂体系的含氟丙烯酸酯的表面包覆有烯烃基有机硅的防污剂即为有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂。该烯烃基有机硅中的硅的耐磨性能较好，因此。经该有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂处理的Alcantara面料除了具有较好的防水抗污性能外，还具有较高的耐磨性。在有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂中，含氟丙烯酸酯整理剂与水的配比为80g/L，不饱和烯烃有机硅单体与水的配比为30-40g/L。也就是说，每1升水中含有80g含氟丙烯酸酯整理剂，每1升水中可以含有30-40g不饱和烯烃有机硅单体。
所形成的有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂混合溶液粒子性为弱阳离子，pH值为3～4，完全溶于冷水。
在配置复合整理剂步骤中，所选择的阻燃剂的离子性可以与有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂具有相同的离子性，以增加两者的相容性。作为示例，选择的阻燃剂可以为鲁道夫公司生产的RUCO-FLAM NMT阻燃剂，主要成分为有机磷-氮化合物，离子性为弱阳离子，pH值为3-4，完全溶于冷水。
在该步骤中，将所选的有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂、阻燃剂与水共混，所制备的有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂与水的配比为60g/L～100g/L，所选的RUCO-FLAMNMT阻燃剂与水的配比为200g/L～600g/L。
在涂覆步骤中，当通过浸轧工艺将所述复合整理剂涂覆在Alcantara面料表面上，对所述Alcantara面料进行拒水抗污耐磨处理时，具体可以为：
将Alcantara面料浸于所述复合整理剂中，采用“一过滤二分散三喷淋”三步法工艺，对所述Alcantara面料进行拒水抗污耐磨处理。
其中，若直接一步法工艺将复合整理剂喷淋至面料表面，由于整理剂中有机添加剂种类多，一些大分子易产生团聚，团聚的颗粒造成有机硅氧烷/含氟短链的网格结构不完整，含氟碳链与面料表面的结合力弱化，使Alcantara面料的三防功能持久性差，经过马丁代尔5000次循环，面料的抗乙醇降至2级以下，拒油降至1级以下，水接触角不到120°。并且喷淋风干后面料表面色差较明显，用手摩挲表面微有突起，部分地方硬度明显。
其中，若增加过滤步骤，得到的复合整理剂形成均相乳液，含氟碳链与面料表面的结合力大幅度提高，马丁代尔循环20000次三防性能基本与初始一致，但随着摩擦次数继续增加，部分区域性能急剧下降，说明面料表面功能均匀性出现问题。在确保喷淋工艺影响小的前提下，功能均匀性不一致是由于整理剂溶质分散不均导致的，马丁代尔循环35000次之后，面料手感会出现明显差异。
其中，通过完整三步法工艺进行面料整理，对整理后面料不同区域性能测试结果一致，整体手感柔软。马丁代尔循环35000次后面料表面抗乙醇4级以上，拒油1级以上，水接触角为147.5°，滚动角为18°，无明显色差。
当通过三步法工艺将所述复合整理剂涂覆在Alcantara面料表面上，对所述Alcantara面料进行拒水抗污耐磨处理时，具体可以为：
直接使用Alcantara面料对复合整理剂进行过滤，收集滤液；
然后，将滤液放入细胞粉碎仪，超声分散处理的处理条件如下：
设置超声功率为500～1500W，频率为15～20KHz，超声时间5～10min。
然后，用气动喷枪或者喷雾罐将分散好的复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上，自然风干后即得到具有三防功能表面的Alcantara自清洁面料。
可选地，用气动喷枪或者喷雾罐将复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上的喷涂条件如下：喷枪或喷雾罐的喷嘴距离面料表面20～30cm，正对面料表面的角度偏离不超过45°，喷淋气压保证整理剂雾化后肉眼看不见液滴，喷淋时以10～20cm/s匀速移动，每块面料共喷淋8～10轮。。采用三步法工艺实现将复合整理剂喷涂在Alcantara面料表面的方式，使涂覆在Alcantara面料上的复合整理剂均匀，与面料结合力强，并且用料不会过量，由此制成的Alcantara面料三防性能好、加工成本低、手感较软、持续时间长，其可以解决浸轧工艺处理Alcantara面料时由于温度和带液率较高造成的Alcantara面料手感较硬的问题。
根据上述所述的车用Alcantara面料的制备方法能够制备出车用高耐磨防水抗污Alcantara面料。
需要说明，在本申请提供的制备方法中，采用的整理剂成分满足环保国家标准，除了三步法工艺步骤外，不需要任何加热烘焙和滚轧工艺。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种车用Alcantara面料的制备方法，其特征在于，包括：
向含氟丙烯酸酯整理剂中加入不饱和烯烃有机硅单体和表面活性剂后，搅拌1分钟使其复合完全，形成有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂；所述不饱和烯烃有机硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷；
将所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂、阻燃剂与水混合、搅拌，生成复合整理剂；所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂与所述阻燃剂具有相同的离子性；
通过“一过滤二分散三喷淋”的三步工艺方法在Alcantara面料上形成三防功能表面，使其具有持久性的自清洁效果；得到车用自清洁Alcantara面料；
所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“一过滤”是使用Alcantara面料对复合整理剂进行过滤，收集滤液；所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“二分散”是将滤液使用细胞粉碎仪进行超声分散处理；所述“一过滤二分散三喷淋”三步工艺方法中的“三喷淋”是用气动喷枪或者喷雾罐将复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上，自然风干后即得到具有三防功能表面的Alcantara自清洁面料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅氧烷/含氟短链复合整理剂中，含氟丙烯酸酯整理剂与水的配比为80g/L，不饱和烯烃有机硅单体与水的配比为30-40g/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声分散处理的处理条件如下：
超声功率为500～1500W，频率为15～20KHz，超声时间5～10min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述用气动喷枪或者喷雾罐将复合整理剂均匀喷涂至Alcantara面料上的喷涂条件如下：
喷枪或喷雾罐的喷嘴距离面料表面20～30cm，正对面料表面的角度偏离不超过45°，喷淋气压保证整理剂雾化后肉眼看不见液滴，喷淋时以10～20cm/s匀速移动，每块面料共喷淋8～10轮。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂的成分包括有机磷-氮化合物。
6.一种车用Alcantara面料，其特征在于，所述车用Alcantara面料采用权利要求1-5任一项所述的方法制备。
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