汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及一种汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用。该汽车装饰用复合材料的制备方法，包括如下步骤：用硅烷偶联剂处理含水量低于0.2%天然纤维；将处理后的天然纤维与聚乳酸纤维制成复合毡；将所述复合毡浸入混合浆料中，所述混合浆料含阻燃剂、抗氧剂、抗菌剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂；浸没处理后，得到所述汽车装饰用复合材料；所述天然纤维的质量百分含量为30-70%；所述聚乳酸纤维的质量百分含量为30-70%。本发明汽车装饰用绿色复合材料原料来源绿色，可再生，可完全降解。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车装饰材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种原料来 源绿色，可再生，可完全降解的汽车装饰用绿色复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着科学技术的进步、人民生活水平的提高，汽车内装饰用的纤维材料将 从经济实用型向功能性、时尚化、轻量化和绿色环保型的方向发展。在汽车装 饰材料中常用的化学纤维有以下一些。1功能性纤维汽车装饰纺织品对新型的 功能纤维原料有很高的要求，其加工及后整理工艺也十分复杂。这些纺织品除 了满足纺织品的常规要求之外，还具有特殊的、对材质的阻燃、拒水、抗静电、 防污、色牢度、耐光照、耐清洗性、抗菌防霉等特性的要求；而防水、可清洗、 阻燃已成为汽车内饰面料的普遍标准要求；另外，细旦化、高膨松、高收缩、 高强力、各类异型截面、导湿、保温等常用功能化和差别化性能可以使轿车提 供给乘客舒适的驾乘感受。涤纶弹性纤维作为尼龙的替代品在汽车内饰上也得 到了广泛的应用，随着PBT(对苯二甲酸丙二酯)、PTT(对苯二甲酸丁二酯)的 生产技术的成热，尼龙纤维已渐渐淡出了汽车内饰领域。高强涤纶纤维作为安 全性优先考虑的原因，在安全气囊及安全带上已经广泛使用。超细涤纶纤维制 作的纺革织物由于使用了相变材料(PCM)，使夏季汽车内的温度至少降低2～ 4~C。

然而，这些材料资源有限，不可再生，能源消耗大。使用后的废弃物在自 然环境中难以降解，给自然环境造成了日益严重的污染。这不仅影响了人们的 日常生活，而且对国民经济和工农业生产带来了巨大的危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料来源绿色，可再生，可完全降解的汽车装饰 用复合材料及其制备方法与应用。

本发明所提供的汽车装饰用复合材料的制备方法，包括如下步骤：

用硅烷偶联剂处理含水量低于0.2%的天然纤维；

将处理后的天然纤维与聚乳酸纤维制成复合毡，所述天然纤维的质量百分 含量为30-70%，优选为45-55%；所述聚乳酸纤维的质量百分含量为30-70%， 优选为45-55%；

将所述复合毡浸入混合浆料中，所述混合浆料含阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、 抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂，浸没处理60~180s；浸没处理后，干燥、切片得 到天然纤维聚乳酸复合毡片；

在两层聚乳酸层间设置一层所述天然纤维聚乳酸复合毡片，热固化后得到 汽车装饰用复合材料；

所述聚乳酸纤维的密度为1.22g/cm³，是一种高强度耐热聚乳酸纤维。

其中，聚乳酸纤维的化学式如下

所述硅烷偶联剂处理为将所述天然纤维浸入质量分数2%-7%的硅烷偶联 剂的丙酮或乙醇溶液中。

所述硅烷偶联剂处理2-10min。

所述天然纤维为苎麻、黄麻、洋麻、大麻、亚麻、剑麻和红麻中的任一种 或几种。

所述天然纤维的长度为6~15mm，所述聚乳酸纤维的长度为6~15mm。

所述阻燃剂、抗菌剂、抗氧剂、抗紫外剂、增粘剂和凝胶剂的质量比为 （2-3）：0.2：0.1：0.1：2：0.5。

其中，所述热固化温度为150℃-200℃。

其中，硅烷偶联剂选用：KH550（3-氨丙基三乙氧基硅烷），KH560（3- 缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷），KH570（3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅 烷），KH151,KH101中的一种或几种；

阻燃剂选用：三（1-氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚 甲基）磷酸酯、1-氧-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2，2，2]辛烷(PEPA) 和硫酸铵无卤阻燃剂中的一种或几种；

抗氧剂选用：亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯，双（2,4-二叔丁基苯基） 季戊四醇二亚磷酸酯，硫代二丙酸二月桂酯，四｛β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯 基）丙酸｝季戊四醇、（3,5-二特丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、硫代二丙酸 二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯，2,6-二叔丁基对钾酚中的一种或几种；

抗菌剂选用：2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚、3-（二甲氧基硅烷基）丙 基二甲基十八烷基氯化铵、聚氧化亚烃基三烷基铵盐中的一种或几种；抗氧化 剂选用中的一种或几种；

抗紫外剂选用：双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯或[[6-[1,1,3,3-四甲基 丁基]胺基]-均三嗪-2-4-二][[（2,2,6,6-四甲基-4-呱啶基）亚胺基]己甲叉[(2,2,6,6- 四甲基-4-呱啶基）亚胺基]]的聚合体中的一种或几种；

增粘剂选用：聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲 酯等中的一种或几种；

凝胶剂选用：六次甲基四胺或十二水硫酸铝钾中的一种或几种。

本发明的汽车装饰用复合材料可用于制备汽车装饰。

本发明的汽车装饰用复合材料采用天然纤维和聚乳酸为原料，原料来源绿 色，可再生，可完全降解。采用本发明汽车装饰用复合材料可提高整车回收利 用率。本发明的汽车装饰用复合材料甲醛含量低，耐低温冲击性能优异，阻燃， 含水量变化率低，弯曲强度和冲击强度高。

具体实施方式

实施例1 汽车内饰

将含水量0.2%、长度6~15mm剑麻纤维短纤维浸入质量分数2%的硅烷偶 联剂KH 550的乙醇溶液中，处理2min；

将处理后的剑麻纤维与聚乳酸纤维按质量比30：70均匀混合，聚乳酸纤 维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，达到预定 克重后加热预压成卷材，加热温度120℃，时间120s，即得到天然纤维聚乳酸 复合毡。将成卷的复合毡连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（三（1- 氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基）磷酸酯）、抗菌 剂（2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚）、抗氧剂（四｛β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯 基）丙酸｝季戊四醇）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯）、增 粘剂（聚丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为2：0.2：0.1： 0.1：2：0.5，浸没处理60s；处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到150℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成 聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加 热温度150℃，时间120s，脱模即得汽车装饰用复合材料片材，其中聚乳酸层 厚0.05mm；最后在脱模复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成型即可 得车门内板。

实施例2 汽车内饰

将含水量0.1%、长度6~15mm的红麻纤维短纤维浸入质量分数5%的硅烷 偶联剂KH570的丙酮溶液中，处理5min；

将处理后的红麻纤维与聚乳酸纤维按质量比45：55均匀混合，聚乳酸纤 维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，将达到预 定克重后加热预压称卷材，加热温度180℃，时间60s，即得到天然纤维聚乳 酸复合毡。将成卷的复合毡连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（硫酸 铵）、抗菌剂（聚氧化亚烃基三烷基铵盐）、抗氧剂（硫代二丙酸二月桂酯）、 抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲 酯）和凝胶剂（十二水硫酸铝钾），其质量比为2.5：0.2：0.1：0.1：2：0.5， 浸没处理120s，处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到200℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成 聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加 热温度200℃，时间180s，脱模即得天然纤维增强聚乳酸复合材料片材，其中 聚乳酸层厚0.15mm；最后在脱模复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压 成型即可得车顶盖板。

实施例3 汽车外饰

将含水量0.15%、长度6~15mm的红麻和黄麻纤维短纤维浸入质量分数 7%的硅烷偶联剂KH560的丙酮溶液中，处理10min；

将处理后的红麻纤维、黄麻纤维与聚乳酸纤维按质量比25：25：50均匀 混合，聚乳酸纤维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺 成型，将达到预定克重后加热预压称卷材，加热温度120℃，时间120s，即得 到天然纤维聚乳酸复合毡。将成卷的复合毡连续送入混合浆料中，混合浆料含 阻燃剂（1-氧-4-羟甲基-2，6，7-三氧杂-1-磷杂双环[2，2，2]辛烷）、抗菌剂 （3-（二甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵）、抗氧剂（（3,5-二特丁 基-4-羟基苯基）丙酸十八酯）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸 酯）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为3： 0.2：0.1：0.1：2：0.5，浸没处理180s，处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到180℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成 聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加 热温度180℃，时间60s，脱模即得天然纤维增强聚乳酸复合材料片材，其中 聚乳酸层厚0.1mm；最后在脱模复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成 型即可得后举门内板。

实施例4 汽车内饰

将含水量0.2%、长度6~15mm黄麻纤维短纤维浸入质量分数2%的硅烷偶 联剂KH550的乙醇溶液中，处理2min；

将处理后的黄麻纤维与聚乳酸纤维按质量比55：45均匀混合，聚乳酸纤 维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，达到预定 克重后加热预压成卷材，加热温度120℃，时间120s，即得到天然纤维聚乳酸 复合毡。将成卷的复合毡连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（三（1- 氧代-1-磷杂-2，6，7-三氧杂双环[2，2，2]辛烷-4-亚甲基）磷酸酯）、抗菌 剂（2，4，4-三氯-2’-羟基-二苯醚）、抗氧剂（四｛β-（3,5-二特丁基-4-羟基苯 基）丙酸｝季戊四醇）、抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯）、增 粘剂（聚丙烯酸甲酯）和凝胶剂（六次甲基四胺），其质量比为2：0.2：0.1： 0.1：2：0.5，浸没处理60s；处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到150℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成 聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加 热温度150℃，时间120s，脱模即得汽车装饰用复合材料片材，其中聚乳酸层 厚0.05mm；最后在脱模复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压成型即可 得车门内板。

实施例5 汽车外饰

将含水量0.1%、长度6~15mm的苎麻纤维短纤维浸入质量分数5%的硅烷 偶联剂KH570的丙酮溶液中，处理5min；

将处理后的苎麻纤维与聚乳酸纤维按质量比70：30均匀混合，聚乳酸纤 维长度为6~15mm，密度为1.22g/cm³。经开松、梳理后针刺成型，将达到预 定克重后加热预压称卷材，加热温度180℃，时间60s，即得到天然纤维聚乳 酸复合毡。将成卷的复合毡连续送入混合浆料中，混合浆料中含阻燃剂（硫酸 铵）、抗菌剂（聚氧化亚烃基三烷基铵盐）、抗氧剂（硫代二丙酸二月桂酯）、 抗紫外剂（双（2,2,6,6-四甲基呱啶基）癸二酸酯）、增粘剂（聚甲基丙烯酸甲 酯）和凝胶剂（十二水硫酸铝钾），其质量比为2.5：0.2：0.1：0.1：2：0.5， 浸没处理120s，处理后的卷材干燥、切片。

在模具中放入聚乳酸粉料，加热到200℃，聚乳酸熔融后翻转模具，形成 聚乳酸外层；在聚乳酸层间放入天然纤维聚乳酸复合毡片；经热固化成型，加 热温度200℃，时间180s，脱模即得天然纤维增强聚乳酸复合材料片材，其中 聚乳酸层厚0.15mm；最后在脱模复合材料片材上迅速覆上一层面饰，经冷压 成型即可得车顶盖板。

下表为上述实施例制备的复合材料板材的性能检测结果。

实施例1-5制备的汽车装饰用复合材料甲醛含量低，耐低温冲击性能优异， 阻燃，含水量变化率低，弯曲强度和冲击强度高。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人 员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修 改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。