CN110861379B - 一种汽车用隔音地毯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用隔音地毯及其制备方法。汽车用隔音地毯包括依次连接的表面装饰层、隔绝层、骨架层和隔音层；所述表面装饰层为PET针刺面料层，隔绝层由PE和PA制成，骨架层由PET、PP和纯棉制成，所述隔音层包含聚氨酯弹性体；所述骨架层和隔音层之间连接有吸附层，所述吸附层包括以下重量份的组分：5‑10份活性炭纳米纤维、2.5‑4.5份硅胶、1‑3份分子筛、5‑10份大孔吸附树脂、15‑20份聚乙烯醇、3‑5份苔藓粉末。本发明的汽车用隔音地毯吸音性和弹性恢复好，隔音效果强，减震效果好，且无VOC释放，较为环保，且能隔热、阻燃、抗静电。

Description

一种汽车用隔音地毯及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车内饰技术领域，更具体地说，它涉及一种汽车用隔音地毯及其制备方法。
背景技术
车用地毯是一种被普遍应用于机动车驾驶室的内饰配件，是不可或缺的汽车内饰件之一，其主要功能在于阻隔和消除行驶时汽车底部往车内传输的噪音，并且具有减震、保暖等效果，此外还具有柔软的踩踏感受，能够综合地提高驾驶员和乘客的驾驶和乘坐舒适度。
但目前市场上常用的汽车内饰地毯为了达到一定的硬度和定形性能，内饰地毯材料中常含有化工乳胶，为了防止地毯发泡击穿，内饰地毯材料中通常含有化学EPDM和EVA涂层，化工乳胶、EPDM和EVA化工原料中含有较高的如甲醛等有毒和刺激性气味，且市场上常用的汽车内饰地毯隔音性能差，汽车运行时噪音比较大。
现行有的汽车主地毯采用的吸音减震产品一般分为两种：棉毡型和PU发泡型；随着国家对乘用车车内空气质量要求越来越高，但PU发泡的地毯产品VOC的数值一直都居高不下，对车内人体危害较大；普通平铺热风棉毡产品为了满足吸音减震要求使用的都是细丹尼的纤维，但是该产品弹性回复不好，减震效果差。
为了满足人们对生活品质的不断追求和经济的不断发展，因此，有必要研发一种不仅具有隔音、减震效果且环保型的汽车地毯。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种汽车用隔音地毯，其具有吸音性和隔音效果强，减震效果好，且无VOC释放，较为环保的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种汽车用隔音地毯的制备方法，其具有制备方法简单，基本无污染物质产生，生产难度低，容易进行工业化生产的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种汽车用隔音地毯，包括依次连接的表面装饰层、隔绝层、骨架层和隔音层；
所述表面装饰层为PET针刺面料层，隔绝层由PE和PA制成，骨架层由PET、PP和纯棉制成，所述隔音层包含聚氨酯弹性体；
所述骨架层和隔音层之间连接有吸附层，所述吸附层包括以下重量份的组分：5-10份活性炭纳米纤维、2.5-4.5份硅胶、1-3份分子筛、5-10份大孔吸附树脂、15-20份聚乙烯醇、3-5份
苔藓粉末。
通过采用上述技术方案，由于采用PET针刺面料作为表面装饰层，PET针刺面料具有较好的热稳定性、耐磨损性、耐酸碱性，孔隙度高，透气性好，集尘效率高，使用寿命较长，使用PA和PE共混制备隔绝层，聚乙烯的表面张力与水的表面张力相差较大，具有优异的疏水性能，而尼龙具有较强的拉伸强度、耐冲击强度和热变形温度，断裂伸长率较小，将PA和PE共混制成的隔绝层具有较好的防水、防潮效果，使地毯具有优异的韧性、抗冲击性、抗撕裂性；使用PET、PP和纯棉制备骨架层，因PET具有较好的抗蠕变性、耐疲劳性和耐磨性，水蒸气渗透率低，具有优良的防水防潮性，但冲击强度低，PP具有良好的力学性能和耐热性，纯棉的本身具有多孔性，弹性高，具有较高的柔软度，导热系数小，具有较好的隔热性，将PP、纯棉和PET混合，能改善PET的耐冲击强度，使制成的骨架层不仅具有较强的柔韧性、防潮性，还具有较好的缓冲抗震性和隔热性；隔音层使用聚氨酯弹性体发泡而成，发泡后的聚氨酯弹性体性能稳定，具有独特的微孔结构，这些微孔结构在材料内部相互连通、彼此贯穿，且微孔均向外敞开，与外界连通，从而使得声波易于进入微孔内而被材料所吸收，从而使隔音层具有良好的吸音性，同时发泡后的聚氨酯弹性体的弹性好，固有频率低，减震效果显著，抗冲击性能优良，从而使汽车用地毯具有良好的隔音、减震和缓冲效果。
在隔音层的外侧连接吸附层，在将地毯放入车内时，位于隔音层上方的吸附层能隔绝并吸附隔音层散发的VOC气体，因活性炭纳米纤维具有较细的直径和较为发达的孔隙结构，便于VOC气体进入并吸附，并便于吸声消音，分子筛和大孔吸附树脂具有能吸附VOC气体分子的多孔结构，硅胶能捕捉空气中非极性烃类物质，且具有减震吸音的效果，苔藓粉末能降低VOC的浓度，聚乙烯醇能与活性炭纳米纤维协同能增强吸附层的吸附效果，使隔音地毯在使用中不挥发VOC气体，提升汽车用隔音地毯的环保性能，增强地毯的拉伸性能和韧性。
进一步地，所述活性炭纳米纤维由以下方法制成：
(1)将7-14重量份N，N-二甲基甲酰胺、3-8重量份聚丙烯腈、1-3重量份纳米氧化锡锑和1.4-2.6重量份PET母粒混合，加热并搅拌，搅拌转速为20-50r/min，加热温度为225-250℃，加热10-20min，制得前驱体溶液，使用静电纺丝法将前驱体溶液纺织成活性炭纳米纤维原丝；(2)将活性炭纳米纤维原丝进行预氧化；
(3)将预氧化后的碳纳米纤维原丝置于反应器中，通入氮气80-90min，流速为200-220ml/min，加热至800-850℃，保温0.5-1h，通水30-40min，降温至250℃时脱气10min，制得活性炭纳米纤维。
通过采用上述技术方案，由于使用N，N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈作为纺丝前驱体溶液的主要原料，制备的活性炭纳米纤维具有更细的纤维直径和更发达的孔结构，吸附VOC气体的能力较强，再加入纳米氧化锡锑和PET母粒，纳米氧化锡锑比表面积大，可以减少热量的传递效果，产生隔热、阻燃的效果，且均匀分散的纳米氧化锡锑离子的相互作用能形成导电膜，导电膜中电荷移动可实现高透射率和防静电效果，PET母粒具有较好的隔热性、阻燃性和隔音性，将PET母粒、纳米氧化锡锑与N，N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈共混制备活性炭纳米纤维，能改善活性炭纳米纤维的隔热性、阻燃性和抗静电性能，使制备的隔音层具有不仅具有较好的隔音、吸音效果，还具有较好的隔热、阻燃和抗静电性能，使用静电纺织法制备原丝，制备方法简便、成本低。
进一步地，所述隔绝层中PA和PE的质量比为1:(2.5-3.5)，骨架层中PP、PET和纯棉的质量比为2:(4.5-5.3):(2.7-3.2)。
通过采用上述技术方案，隔绝层和骨架层中原料配比合理，使制备的汽车地毯具有良好的隔水、防潮、隔热、吸音效果。
进一步地，所述聚氨酯弹性体由以下方法制成：按重量份数计，将2-5份丙三醇和4-8份羟丙基纤维素混合，真空脱水，在氮气保护下，加入2-4份异佛尔酮二异氰酸酯和2-4份4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，混合均匀，加入0.3-0.6份二月桂酸二丁基锡，80-90℃下搅拌反应1-2h，加入0.2-0.6份1,4-丁二醇，加入0.3-0.7份三羟甲基丙烷，搅拌1.5-2h，制得聚氨酯弹性体。
通过采用上述技术方案，丙三醇和异氰酸酯反应生成聚氨酯，因羟丙基纤维素上含有大量的羟基基团，也会与异氰酸酯反应，接枝异氰酸根，两个反应同时进行，加入扩链剂和交联剂，聚氨酯和羟丙基纤维素不仅会发生自身的扩链交联，还会发生相互交联，形成成分均匀的交联结构，异佛尔酮二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯使得极性基团增多，分子间作用力增大，由此得到的聚氨酯弹性体具有良好的高温性能，使得由此制成的汽车地毯能耐高温和阻燃性能；丙三醇具有低的分子质量，与异佛尔酮二异氰酸酯和4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯的相容性更好，由此得到的聚氨酯弹性体具有更好的弹性，应用于汽车地毯的隔音层中，使地毯具有更佳的减震、缓冲的作用，能够减小因剧烈的撞击而造成的伤害。
进一步地，所述隔音层中还包括隔热组分，隔热组分与聚氨酯弹性体的质量比为(0.4-0.7):1，隔热组分包括以下重量份的组分：0.3-0.8份纳米氧化铟锡、1.2-1.7份交联聚乙烯、0.6-1.1份玻璃纤维和0.8-1.3份酚醛树脂。
通过采用上述技术方案，因汽车行驶过程中，因发动机产生热量，会经过汽车底面向车内传导，在与汽车内部接触的隔音层中掺入隔热组分，能隔绝热量，降低汽车地毯的温度，起到良好的隔热效果，纳米氧化铟锡的导热系数小，具有较好的耐磨性能，还具有较为优异的隔音效果，交联聚乙烯的导热系数小，且具有良好的力学性能，燃烧后不释放有害物质，隔音减震、防潮防水、耐酸钾腐蚀，玻璃纤维和酚醛树脂均匀具有较好的保温、隔热、隔声、防火和阻燃效果，将隔热组分掺入隔音层中，在增强隔音层隔热效果的同时，还能增强隔音层的耐磨性和阻燃性，同时因掺入玻璃纤维，能改善因掺入纳米氧化铟锡而导致的聚氨酯弹性体发泡性能不稳定的问题，纳米氧化铟锡与活性炭纳米纤维中纳米氧化锡锑协同作用，能使隔热层具有抗静电效果，防止灰尘粘附。
进一步地，所述分子筛由氧化硅、氧化铝、高岭土混合制成，氧化硅、氧化铝和高岭土的质量比为(0.7-1.2):(0.4-0.7):(1-1.5)。
通过采用上述技术方案，氧化硅、氧化铝和高岭土具有一定的微小孔隙，能吸附VOC，降低车内空气污染。
进一步地，所述大孔吸附树脂为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、交联聚苯乙烯和聚酰胺中的一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、交联聚苯乙烯和聚酰胺均具有均匀的表面孔径结构、较大的比表面积和机械强度，耐高温性能好，特殊的孔径结构能吸收VOC污染性气体，降低污染，同时增强汽车地毯的拉伸性能和耐高温性能。
进一步地，所述静电纺丝法具体步骤为：将前驱体溶液倒入注射器中，在静电纺丝装置中进行电纺，获得原丝，电压为25-29kV，发射极到收集器的距离为20cm，注射速度为1-3mL/h。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种汽车用隔音地毯的制备方法，包括以下步骤：
S1、将PET纤维经开松、混合、梳理、铺网、针刺、成卷、起绒和成卷制成表面装饰层；将PE和PA混合，加热至200-260℃，熔融后倒入模具中，固化后形成隔绝层；
S2、将PET、PP和纯棉经开松、混合、梳理、铺网、针刺、热烫制得骨架层；
S3、将吸附层中各原料经熔融挤出，并涂刷在骨架层的一侧，固化形成吸附层；
S4、将表面装饰层、隔绝层和骨架层按照顺序连接，隔绝层与骨架层远离吸附层的一侧相互接触，将连接好的产品放入烘箱内定型；
S5、将聚氨酯弹性体和隔热组分混合均匀，并加热熔融，制得隔音层共混物，将步骤S4中得到的产品中骨架层远离隔音层的一侧上放置模具，将隔音层共混物倒入模具中，隔音层共混物固化后与骨架层贴合成为一体，最后通过定型机加热，模压成型，温度为200-220℃，保压时间为90-110s。
通过采用上述技术方案，将表面装饰层、隔绝层和骨架层依次连接后经烘箱定型，再将隔音层中原料经熔融后倒入位于骨架层上的模具，隔音层中原料固化后，在聚氨酯弹性体本身的粘结力下，隔音层与骨架层粘结，再经定型机定型，制成汽车地毯，制备方法简单，基本无污染物质产生，生产难度低，容易进行工业化生产。
进一步地，所述步骤S4中烘箱定型的温度为190-200℃，时间为3-5min，步骤S5中聚氨酯弹性体和隔热组分的熔融温度为110-130℃，融合时间为15-20min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明中使用PET针刺面料层作为表面装饰层，使用PE和PA制备隔绝层，使用PET、PP和纯棉制备骨架层，并使用聚氨酯弹性体制备隔音层，聚氨酯弹性体具有较好的吸音和隔音效果，能降低噪音的传播，提升隔音效果多层结合后具体较好的防水防潮、阻燃隔热性、缓冲、减震和力学强度。
第二、由于本发明在隔音层和骨架层之间设置吸附层，并使用活性炭纳米纤维、硅胶和聚乙烯醇等物质制成吸收层，由于活性炭纳米纤维具有较细的直径和较为发达的孔隙结构，硅胶能捕捉空气中非极性烃类物质，于聚乙烯醇等物质协同使用，能吸附挥发性有机物，降低隔音地毯中有害气体的挥发，提升汽车地毯的环保性能。
第三、本发明中在活性炭纳米纤维中掺入纳米氧化锡锑，在隔音层中掺入纳米氧化铟锡作为隔热组分，纳米氧化锡锑能在活性炭纳米纤维中分散均匀，并形成导电膜，且纳米氧化锡锑具有阻燃和隔热性能，与具有导电、隔热效果的纳米氧化铟锡配合使用，能提升吸附层和隔音层的导电能力，从而增强隔音地毯的抗静电效果和隔热性能。
第四、本发明在活性炭纳米纤维中掺入纳米氧化锡锑和PET母粒，PET母粒具有较好的阻燃、隔热和隔音性，纳米氧化锡锑能减少热量的传递，产生阻燃和隔热效果，从而能提升活性炭纳米纤维的阻燃、隔热和吸音效果，增强隔音地毯的阻燃、隔热和降噪效果。
第五、本发明中在隔音层中掺入隔热组分，使用纳米氧化铟锡、玻璃纤维和交联聚乙烯等物质混合制备隔热组分，因玻璃纤维等物质具有阻燃、隔热、隔音效果，能阻隔热量，降低热量的传播。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的汽车用隔音地毯的结构示意图。
图中：1、表面装饰层；2、隔绝层；3、骨架层；4、隔音层；5、吸附层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
活性炭纳米纤维的制备例1-3
制备例1-3中聚丙烯腈选自苏州辉通旺塑化有限公司出售的货号为15W的聚丙烯腈，纳米氧化锡锑选自上海肖晃纳米科技有限公司出售的货号为XH-BT-01-1的纳米氧化锡锑，PET母粒选自济南道然新材料科技有限公司出售的型号为MB-PET的PET母粒。
制备例1：(1)将7kg N，N-二甲基甲酰胺、3kg聚丙烯腈、1kg纳米氧化锡锑和1.4kgPET母粒混合，加热并搅拌，搅拌转速为20r/min，加热温度为225℃，加热20min，制得前驱体溶液，使用静电纺丝法将前驱体溶液纺织成活性炭纳米纤维原丝；
静电纺丝法具体步骤为：将前驱体溶液倒入注射器中，在静电纺丝装置中进行电纺，获得原丝，电压为25kV，发射极到收集器的距离为20cm，注射速度为1mL/h；
(2)将活性炭纳米纤维原丝进行预氧化；
(3)将预氧化后的碳纳米纤维原丝置于反应器中，通入氮气80min，流速为220ml/min，加热至800℃，保温1h，通水30min，降温至250℃时脱气10min，制得活性炭纳米纤维。
制备例2：(1)将11kg N，N-二甲基甲酰胺、5kg聚丙烯腈、2kg纳米氧化锡锑和2kgPET母粒混合，加热并搅拌，搅拌转速为40r/min，加热温度为235℃，加热15min，制得前驱体溶液，使用静电纺丝法将前驱体溶液纺织成活性炭纳米纤维原丝；
静电纺丝法具体步骤为：将前驱体溶液倒入注射器中，在静电纺丝装置中进行电纺，获得原丝，电压为27kV，发射极到收集器的距离为20cm，注射速度为2mL/h；
(2)将活性炭纳米纤维原丝进行预氧化；
(3)将预氧化后的碳纳米纤维原丝置于反应器中，通入氮气85min，流速为210ml/min，加热至830℃，保温0.8h，通水35min，降温至250℃时脱气10min，制得活性炭纳米纤维。
制备例3：(1)将14kg N，N-二甲基甲酰胺、8kg聚丙烯腈、3kg纳米氧化锡锑和2.6kgPET母粒混合，加热并搅拌，搅拌转速为50r/min，加热温度为250℃，加热10min，制得前驱体溶液，使用静电纺丝法将前驱体溶液纺织成活性炭纳米纤维原丝；
静电纺丝法具体步骤为：将前驱体溶液倒入注射器中，在静电纺丝装置中进行电纺，获得原丝，电压为29kV，发射极到收集器的距离为20cm，注射速度为3mL/h；
(2)将活性炭纳米纤维原丝进行预氧化；
(3)将预氧化后的碳纳米纤维原丝置于反应器中，通入氮气90min，流速为200ml/min，加热至850℃，保温0.5h，通水40min，降温至250℃时脱气10min，制得活性炭纳米纤维。
聚氨酯弹性体的制备例4-6
制备例4：将2kg丙三醇和4kg羟丙基纤维素混合，真空脱水，在氮气保护下，加入2kg异佛尔酮二异氰酸酯和2kg 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，混合均匀，加入0.3kg二月桂酸二丁基锡，80℃下搅拌反应2h，加入0.2kg 1,4-丁二醇，加入0.3kg三羟甲基丙烷，搅拌1.5h，制得聚氨酯弹性体。
制备例5：将3.5kg丙三醇和6kg羟丙基纤维素混合，真空脱水，在氮气保护下，加入3kg异佛尔酮二异氰酸酯和3kg 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，混合均匀，加入0.4kg二月桂酸二丁基锡，85℃下搅拌反应1.5h，加入0.4kg 1,4-丁二醇，加入0.5kg三羟甲基丙烷，搅拌1.8h，制得聚氨酯弹性体。
制备例6：将5kg丙三醇和8kg羟丙基纤维素混合，真空脱水，在氮气保护下，加入4kg异佛尔酮二异氰酸酯和4kg 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，混合均匀，加入0.6kg二月桂酸二丁基锡，90℃下搅拌反应1h，加入0.6kg 1,4-丁二醇，加入0.7kg三羟甲基丙烷，搅拌2h，制得聚氨酯弹性体。
实施例
实施例1-6中交联聚苯乙烯选自上海展云化工有限公司出售的D101型交联聚苯乙烯，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物选自上海亨代劳生物有限公司，聚酰胺选自苏州子晴塑化有限公司出售的牌号为B3EG6的聚酰胺，聚乙烯醇选自广州市启华化工有限公司出售的货号为785的聚乙烯醇，酚醛树脂选自深圳市鑫合成橡胶贸易有限公司出售的货号为2402的酚醛树脂，交联聚乙烯选自东莞市特殊郎化工原料经营部出售的货号为XLPE的交联聚乙烯，纳米氧化铟锡选自杭州吉康新材料有限公司出售的货号为SS-I30的纳米氧化铟锡.
实施例1：一种汽车用隔音地毯，包括依次连接的表面装饰层1、隔绝层2、骨架层3、吸附层5和隔音层4，表面装饰层1为PET针刺面料层，隔绝层2由质量比为1:2.5的PA和PE混合制成，骨架层3由质量比为2:4.5:2.7的PP、PET和纯棉制成，隔音层4包括聚氨酯弹性体和隔热组分，吸附层5由表1所示原料制成，包括5kg活性炭纳米纤维、2.5kg硅胶、1kg分子筛、5kg大孔吸附树脂、15kg聚乙烯醇和3kg苔藓粉末，其中活性炭纳米纤维由制备例1制成，分子筛由氧化硅、氧化铝和高岭土混合制成，氧化硅、氧化铝和高岭土的质量比为0.7:0.4:1，大孔吸附树脂为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，苔藓粉末由苔藓经粉末烘干至含水量为10％制成，聚氨酯弹性体和隔热组分的质量比为1:0.4，聚氨酯弹性体由制备例4制成，隔热组分由表1中原料制成，包括0.3kg纳米氧化铟锡、1.2kg交联聚乙烯、0.6kg玻璃纤维和0.8kg酚醛树脂。
该汽车用隔音地毯的制备方法包括以下步骤：
S1、将PET纤维经开松、混合、梳理、铺网、针刺、成卷、起绒和成卷制成表面装饰层1，PET针刺面料层的密度为580g/m2；将PE和PA混合，加热至200℃，熔融后倒入模具中，固化后形成隔绝层2；
S2、将PET、PP和纯棉经开松、混合、梳理、铺网、针刺、热烫制得骨架层3，热烫温度为220℃；
S3、将吸附层5中各原料经熔融挤出，并涂刷在骨架层3的一侧，固化形成吸附层5；
S4、将表面装饰层1、隔绝层2和骨架层3按照顺序连接，隔绝层2与骨架层3远离吸附层5的一侧相互接触，将连接好的产品放入烘箱内定型，定型温度为190℃，时间为5min；
S5、将聚氨酯弹性体和隔热组分混合均匀，并加热熔融，熔融温度为110℃，融合时间为20min，制得隔音层4共混物，将步骤S4中得到的产品中骨架层3远离吸附层5的一侧上放置模具，将隔音层4共混物倒入模具中，隔音层4共混物固化后与骨架层3贴合成为一体，最后通过定型机加热，模压成型，温度为200℃，保压时间为110s。
表1实施例1-6中汽车用隔音地毯的原料配比
实施例2：一种汽车用隔音地毯，包括依次连接的表面装饰层1、隔绝层2、骨架层3、吸附层5和隔音层4，表面装饰层1为PET针刺面料层，隔绝层2由质量比为1:3的PA和PE混合制成，骨架层3由质量比为2:4.9:2.9的PP、PET和纯棉制成，隔音层4包括聚氨酯弹性体和隔热组分，吸附层5由表1所示原料制成，包括6kg活性炭纳米纤维、2.8kg硅胶、1.5kg分子筛、6kg大孔吸附树脂、16kg聚乙烯醇和3.4kg苔藓粉末，其中活性炭纳米纤维由制备例2制成，分子筛由氧化硅、氧化铝和高岭土混合制成，氧化硅、氧化铝和高岭土的质量比为1:0.5:1.3，大孔吸附树脂为交联聚苯乙烯，苔藓粉末由苔藓经粉末烘干至含水量为13％制成，聚氨酯弹性体和隔热组分的质量比为1:0.5，聚氨酯弹性体由制备例5制成，隔热组分由表1中原料制成，包括0.4kg纳米氧化铟锡、1.3kg交联聚乙烯、0.7kg玻璃纤维和0.9kg酚醛树脂。
该汽车用隔音地毯的制备方法包括以下步骤：
S1、将PET纤维经开松、混合、梳理、铺网、针刺、成卷、起绒和成卷制成表面装饰层1，PET针刺面料层的密度为530g/m2；将PE和PA混合，加热至230℃，熔融后倒入模具中，固化后形成隔绝层2；
S2、将PET、PP和纯棉经开松、混合、梳理、铺网、针刺、热烫制得骨架层3，热烫温度为230℃；
S3、将吸附层5中各原料经熔融挤出，并涂刷在骨架层3的一侧，固化形成吸附层5；
S4、将表面装饰层1、隔绝层2和骨架层3按照顺序连接，隔绝层2与骨架层3远离吸附层5的一侧相互接触，将连接好的产品放入烘箱内定型，定型温度为195℃，时间为4min；
S5、将聚氨酯弹性体和隔热组分混合均匀，并加热熔融，熔融温度为120℃，融合时间为18min，制得隔音层4共混物，将步骤S4中得到的产品中骨架层3远离吸附层5的一侧上放置模具，将隔音层4共混物倒入模具中，隔音层4共混物固化后与骨架层3贴合成为一体，最后通过定型机加热，模压成型，温度为210℃，保压时间为100s。
实施例3：一种汽车用隔音地毯，包括依次连接的表面装饰层1、隔绝层2、骨架层3、吸附层5和隔音层4，表面装饰层1为PET针刺面料层，隔绝层2由质量比为1:3.5的PA和PE混合制成，骨架层3由质量比为2:5.3:3.2的PP、PET和纯棉制成，隔音层4包括聚氨酯弹性体和隔热组分，吸附层5由表1所示原料制成，包括7kg活性炭纳米纤维、3kg硅胶、2kg分子筛、7kg大孔吸附树脂、17kg聚乙烯醇和4kg苔藓粉末，其中活性炭纳米纤维由制备例3制成，分子筛由氧化硅、氧化铝和高岭土混合制成，氧化硅、氧化铝和高岭土的质量比为1.2:0.7:1.5，大孔吸附树脂为聚酰胺，苔藓粉末由苔藓经粉末烘干至含水量为15％制成，聚氨酯弹性体和隔热组分的质量比为1:0.7，聚氨酯弹性体由制备例6制成，隔热组分由表1中原料制成，包括0.5kg纳米氧化铟锡、1.4kg交联聚乙烯、0.8kg玻璃纤维和1kg酚醛树脂。
该汽车用隔音地毯的制备方法包括以下步骤：
S1、将PET纤维经开松、混合、梳理、铺网、针刺、成卷、起绒和成卷制成表面装饰层1，PET针刺面料的密度的630g/m2；将PE和PA混合，加热至260℃，熔融后倒入模具中，固化后形成隔绝层2；
S2、将PET、PP和纯棉经开松、混合、梳理、铺网、针刺、热烫制得骨架层3，热烫温度为240℃；
S3、将吸附层5中各原料经熔融挤出，并涂刷在骨架层3的一侧，固化形成吸附层5；
S4、将表面装饰层1、隔绝层2和骨架层3按照顺序连接，隔绝层2与骨架层3远离吸附层5的一侧相互接触，将连接好的产品放入烘箱内定型，定型温度为200℃，时间为3min；
S5、将聚氨酯弹性体和隔热组分混合均匀，并加热熔融，熔融温度为130℃，融合时间为15min，制得隔音层4共混物，将步骤S4中得到的产品中骨架层3远离吸附层5的一侧上放置模具，将隔音层4共混物倒入模具中，隔音层4共混物固化后与骨架层3贴合成为一体，最后通过定型机加热，模压成型，温度为200℃，保压时间为90s。
实施例4：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，隔绝层2中PA和PE的质量比为1:3，骨架层3中PP、PET和纯棉的质量比为2:5:3，吸附层5中原料配比如表1所示，隔音层4中隔热组分原料配比如表1所示。
实施例5：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，隔绝层2中PA和PE的质量比为1:2.8，骨架层3中PP、PET和纯棉的质量比为2:4.8:2.8，吸附层5中原料配比如表1所示，隔音层4由聚氨酯弹性体发泡制成。
实施例6：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，隔绝层2中PA和PE的质量比为1:3.3，骨架层3中PP、PET和纯棉的质量比为2:5.2:3.1，吸附层5中原料配比如表1所示，隔音层4中隔热组分原料配比如表1所示。
实施例7：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，隔音层4由聚氨酯弹性体发泡制成。
对比例
对比例1：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，未设置吸附层5。
对比例2：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，吸附层5中未添加活性炭纳米纤维和硅胶。
对比例3：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑和PET母粒。
对比例4：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，隔音层4中聚氨酯弹性体由东莞市华韵塑胶原料有限公司出售的S80A型热塑性聚氨酯弹性体替代。
对比例5：一种汽车用隔音地毯，与实施例1的区别在于，活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑，隔热组分中未添加纳米氧化铟锡。
性能检测试验
一、隔音性能：按照实施例1-7和对比例1-5中的方法制备汽车用隔音地毯，控制实施例和对比例制备的地毯内各层厚度相同，制成1200×600×50mm的规格，并选取广州德立仕建材有限公司出售的货号为11553且规格为1200×600×50mm的地毯作为对照例，按照GB/T18686.1-2004《升学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分驻波比法》检测隔音地毯的隔音效果，将检测结果记录于表2中。
表2实施例1-7和对比例1-5制备的汽车用隔音地毯的隔音效果测试
由表2中数据可以看出，本发明实施例1-6制备的汽车用隔音地毯的吸声频谱高，对低、中、高频的噪声均具有较佳的吸声效果，实施例7中未添加隔热组分制成的隔音地毯，制备的地毯对噪音的吸收能力有所降低。
而对比例1因未添加吸收层，对比例1制成的隔音地毯对于低、中、高频的阻隔和吸音效果不佳，隔音效果不如本发明制备的隔音地毯。
对比例2因吸附层5中未添加活性炭纳米纤维和硅胶，由检测结果可以看出，对比例2制备的隔音地毯与对比例1中未添加吸附层5制成的隔音地毯相比，隔音效果有所提高，但是隔音效果并不如本发明实施例1-6制成的隔音地毯，说明在吸附层5中添加活性炭纳米纤维和硅胶能提升隔音地毯的隔音效果。
对比例3因活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑和PET母粒，因PET母粒具有较好的隔音和吸音效果，对比例3制备的隔音地毯的隔音和吸音效果降低。
对比例4因使用市售聚氨酯弹性体替代本发明制备的聚氨酯弹性体，由检测结果可以看出，本发明制备的聚氨酯弹性体具有比市售聚氨酯弹性体吸音和隔音效果好的优点。
对比例5因活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑，隔热组分中未添加纳米氧化铟锡，失去纳米氧化铟锡的隔音能力，使对比例5制成的隔音地毯的隔音效果降低。
对照组为市售的聚酯纤维地毯，由表2中数据显示，市售地毯对低、中、高频噪声具有吸收和阻隔效果，但是效果不如本发明实施例1-7制备的隔音地毯。
二、阻燃和隔热等效果检测：按照实施例1-7和对比例1-5中方法制备隔音地毯，控制实施例和对比例制备的地毯内各层厚度相同，制成1200×600×50mm的规格，并选取广州德立仕建材有限公司出售的货号为11553且规格为1200×600×50mm的地毯作为对照例，按照以下方法检测隔音地毯的性能，将检测结果记录于表3中：
1、抗静电性：GB/T18044-2008《地毯静电习性评价法行走试验》进行检测；
2、燃烧长度：按照GB/T8626-2007《建筑材料可燃性试验方法》进行检测；
3、隔热性能：使用500W的钨丝灯在隔音层4远离吸附层5的一侧照射60min，检测表面装饰层1和隔音层4之间的温度差(△T)；
4、断裂伸长率等性能：按照QC/T216-1996《汽车用地毯的性能要求试验方法》。
表3各实施例和各对比例中隔音地毯的阻燃、抗静电和隔热性能检测
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由表3中数据可以看出，按照实施例1-6中方法制备的隔音地毯抗静电效果好，燃烧长度小，具有较好的阻燃性，隔音地毯两侧的温差大，隔音性能强，断裂伸长率大，压缩率和复原率高，具有较好的弹性恢复力和力学性能，减震和缓冲效果好，实施例7制备的隔音地毯因未添加隔热组分，隔热性能变差，且阻燃性降低。
对比例1因未设置吸附层5，因吸附层5中分子筛、硅胶和活性炭纳米纤维等具有较好的隔热和阻燃性能，由检测数据可以看出，不设置吸附层5的隔音地毯隔热和阻燃性能降低，减震效果变差。
对比例2因吸附层5中未添加活性炭纳米纤维和硅胶，活性炭纳米纤维和硅胶均具有较好的隔热和阻燃效果，由表3中数据可以看出，对比例2制备的隔音地毯的阻燃、隔热和减震效果明显下降。
对比例3因活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑和PET母粒，纳米氧化锡锑能形成导电膜，且具有隔热、阻燃效果，PET母粒的阻燃和隔热效果优异，对比例3制成的隔音地毯的抗静电效果降低，阻燃、隔热和减震缓冲能力下降。
对比例4因使用市售聚氨酯弹性体替代本发明制备的聚氨酯弹性体，市售聚氨酯弹性体制成的隔音地毯阻燃、隔热和减震效果不如本发明实施例1-6制备的隔音地毯。
对比例5因活性炭纳米纤维中未添加纳米氧化锡锑，隔热组分中未添加纳米氧化铟锡，具有导电性能的纳米氧化锡锑和纳米氧化铟锡可协同提升地毯的抗静电性能，且二者的阻燃和隔热性能好，能提升地毯阻隔热量和阻燃性能。
对照组为市售的聚酯纤维地毯，其抗静电、阻燃和隔热性均不如本发明实施例1-7制备的隔音地毯。
三、VOC含量检测：按照实施例1-6、对比例1-2和对比例4中方法制备隔音地毯，控制实施例和对比例制备的地毯内各层厚度相同，制成1200×600×50mm的规格，并选取广州德立仕建材有限公司出售的货号为11553且规格为1200×600×50mm的地毯作为对照例，将各实施例、对比例和对照例制成的地毯成型后立即放入密闭空间内，放置7天后，使用气相色谱法检测VOC物质的含量，检测结果如表4所示。
表4各实施例和各对比例制备的隔音地毯VOC释放量检测结果
ug/m3 苯 甲苯 乙苯 二甲苯 苯乙烯 甲醛 乙醛 丙烯醛
实施例1 6.3 43.4 32.5 48.4 2.4 27.6 21.3 19.7
实施例2 5.8 42.4 31.6 47.7 2.3 26.4 20.5 18.6
实施例3 5.5 42.7 32.2 47.3 2.3 25.9 21.5 19.4
实施例4 6.2 41.7 31.6 48.1 2.2 27.3 20.3 18.5
实施例5 6.1 42.6 30.7 46.8 2.1 25.8 21.0 18.3
实施例6 5.9 41.8 31.6 47.4 2.3 26.4 21.1 19.1
对比例1 23.4 65.4 44.7 73.8 6.5 36.7 32.6 28.3
对比例2 19.6 61.7 40.5 68.7 5.8 32.5 28.6 24.7
对比例4 23.8 64.6 43.8 72.3 6.2 34.6 31.1 26.4
对照组 25.9 69.5 45.3 78.9 8.5 43.9 38.7 32.6
由表4中数据显示可以看出，实施例1-6制备的隔音地毯制备成型后放置七天后，密闭空间内的各类污染性气体均未超过GB18352.2-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中的限制值。
对比例1因未设置吸附层5，对比例1制备的隔音地毯放置7天后，各类污染气体释放量较多，未受到较好的吸收，VOC释放量多，污染较严重。
对比例2因吸附层5中未添加活性炭和硅胶，与对比例1相比，污染性气体的释放量明显降低，但与实施例1-6相比，释放量仍较多，污染较严重。
对比例4中使用市售聚氨酯弹性体替代本发明制备的聚氨酯弹性体，制成隔音地毯并在密闭空间内放置7天后，密闭空间内污染性气体的浓度较大，污染较为严重，说明本发明制备的聚氨酯弹性体能降低挥发性有机物的挥发，具有较为优异的环保性能。
对照组为市售聚酯纤维地毯，放置7天后，挥发性有机物的浓度较高，对汽车室内污染较为严重。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种汽车用隔音地毯，其特征在于，包括依次连接的表面装饰层（1）、隔绝层（2）、骨架层（3）和隔音层（4）；
所述表面装饰层（1）为PET针刺面料层，隔绝层（2）由PE和PA制成，骨架层（3）由PET、PP和纯棉制成，所述隔音层（4）包含聚氨酯弹性体和隔热组分，隔热组分与聚氨酯弹性体的质量比为（0.4-0.7）:1；
所述骨架层（3）和隔音层（4）之间连接有吸附层（5），所述吸附层（5）包括以下重量份的组分：5-10份活性炭纳米纤维、2.5-4.5份硅胶、1-3份分子筛、5-10份大孔吸附树脂、15-20份聚乙烯醇、3-5份苔藓粉末；
所述活性炭纳米纤维由以下方法制成：
（1）将7-14重量份N，N-二甲基甲酰胺、3-8重量份聚丙烯腈、1-3重量份纳米氧化锡锑和1.4-2.6重量份PET母粒混合，加热并搅拌，搅拌转速为20-50r/min，加热温度为225-250℃，加热10-20min，制得前驱体溶液，使用静电纺丝法将前驱体溶液纺织成活性炭纳米纤维原丝；
（2）将活性炭纳米纤维原丝进行预氧化；
（3）将预氧化后的碳纳米纤维原丝置于反应器中，通入氮气80-90min，流速为200-220ml/min，加热至800-850℃，保温0.5-1h，通水30-40min，降温至250℃时脱气10min，制得活性炭纳米纤维；
所述聚氨酯弹性体由以下方法制成：按重量份数计，将2-5份丙三醇和4-8份羟丙基纤维素混合，真空脱水，在氮气保护下，加入2-4份异佛尔酮二异氰酸酯和2-4份4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，混合均匀，加入0.3-0.6份二月桂酸二丁基锡，80-90℃下搅拌反应1-2h，加入0.2-0.6份1,4-丁二醇，加入0.3-0.7份三羟甲基丙烷，搅拌1.5-2h，制得聚氨酯弹性体；
所述隔热组分包括以下重量份的组分：0.3-0.8份纳米氧化铟锡、1.2-1.7份交联聚乙烯、0.6-1.1份玻璃纤维和0.8-1.3份酚醛树脂。
2.根据权利要求1所述的汽车用隔音地毯，其特征在于，所述隔绝层（2）中PA和PE的质量比为1:（2.5-3.5），骨架层（3）中PP、PET和纯棉的质量比为2:（4.5-5.3）:（2.7-3.2）。
3.根据权利要求1所述的汽车用隔音地毯，其特征在于，所述分子筛由氧化硅、氧化铝、高岭土混合制成，氧化硅、氧化铝和高岭土的质量比为（0.7-1.2）:（0.4-0.7）:（1-1.5）。
4.根据权利要求1所述的汽车用隔音地毯，其特征在于，所述大孔吸附树脂为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、交联聚苯乙烯和聚酰胺中的一种或几种的组合物。
5.根据权利要求1所述的汽车用隔音地毯，其特征在于，所述静电纺丝法具体步骤为：将前驱体溶液倒入注射器中，在静电纺丝装置中进行电纺，获得原丝，电压为25-29kV，发射极到收集器的距离为20cm，注射速度为1-3mL/h。
6.一种根据权利要求1-4任一项所述的汽车用隔音地毯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将PET纤维经开松、混合、梳理、铺网、针刺、成卷、起绒和成卷制成表面装饰层（1）；将PE和PA混合，加热至200-260℃，熔融后倒入模具中，固化后形成隔绝层（2）；
S2、将PET、PP和纯棉经开松、混合、梳理、铺网、针刺、热烫制得骨架层（3）；
S3、将吸附层（5）中各原料经熔融挤出，并涂刷在骨架层（3）的一侧，固化形成吸附层（5）；
S4、将表面装饰层（1）、隔绝层（2）和骨架层（3）按照顺序连接，隔绝层（2）与骨架层（3）远离吸附层（5）的一侧相互接触，将连接好的产品放入烘箱内定型；
S5、将聚氨酯弹性体和隔热组分混合均匀，并加热熔融，制得隔音层（4）共混物，将步骤S4中得到的产品中骨架层（3）远离吸附层（5）的一侧上放置模具，将隔音层（4）共混物倒入模具中，隔音层（4）共混物固化后与骨架层（3）贴合成为一体，最后通过定型机加热，模压成型，温度为200-220℃，保压时间为90-110s。
7.根据权利要求5所述的汽车用隔音地毯的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中烘箱定型的温度为190-200℃，时间为3-5min，步骤S5中聚氨酯弹性体和隔热组分的熔融温度为110-130℃，融合时间为15-20min。
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