一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，属于汽车内饰领域，将麻纤维经等离子体处理，再将十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂、聚丙烯、过氧化二异丙苯、无机阻燃剂和石墨烯粉末混合，熔融纺丝得到聚丙烯复合纤维；聚丙烯复合短纤维与麻纤维混合、开松气流成网、针刺加固得到麻纤维非织造基布层，在上下面均铺设聚丙烯纤维机织布，再经针刺复合和模压成型。本发明专利技术的有益效果是：将异丙醇改性的麻纤维和聚丙烯复合纤维进行混合、气流成网和针刺加固，并在两侧与聚丙烯纤维机织布针刺复合，使得到的麻纤维非织造复合汽车内饰材料不仅仅具有非常优异的尺寸稳定性，而且横向和纵向的断裂强度和断裂伸长比均控制在1：1.1之内。

【技术实现步骤摘要】
一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法
本专利技术涉及汽车内饰领域，尤其涉及一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法。
技术介绍
汽车的结构材料主要为金属材料，但内饰材料主要为高分子材料，其中聚氨酯(PU)板材和玻璃纤维增强热塑性聚合物复合(GMT)板材是目前汽车内饰件常用材料。但PU板刚性差，抗绕曲性能差；GMT板材由于采用玻璃纤维，在生产和使用中容易产生纤维粉尘，直接污染人体的呼吸系统和皮肤。上述两类材料在自然界中均很难降解，其废弃材料带来环境污染问题。麻纤维作为一种可增强聚合物基体制备可降解纤维复合材料的天然纤维，其应用于汽车装饰材料领域，具有价廉、质轻及环保上的优势，同时还具备吸声降噪的能力，近几年在汽车内饰领域受到了广泛关注，产品主要用于汽车门内装饰、后座位的搁物板、后备箱隔板等。如公告号为CN102145553B的专利技术专利公开了一种环保可回收汽车内饰件玄武岩纤维和麻纤维复合板材及其生产方法，其复合板材由面层和芯层复合制成毛毡，再经热压成型。芯层由玄武岩纤和麻纤维两种天然纤维以及涤纶纤维和丙纶纤维两种化学纤维混料铺网针刺制成；芯层各组份的重量比为：玄武岩纤维10～30％、麻纤维10～30％、涤纶纤维20～30％、丙纶纤维30～40％，由于其混合后直接铺展开来进行热压，没有成网工序，各原料在板材中的分布存在不均匀的问题，影响了板材成品的力学性能。再如公开号为CN101549671A的专利技术专利申请公开了一种麻纤维汽车内饰件及其生产方法，对包装好的原料进行开松处理，按照比例将黄麻纤维和丙纶纤维在梳棉机中混合，同时纤维成网，再通过针刺机针刺成毡，对成毡后的产品进行切片处理，然后将麻毡直接在烘箱中进行烘烤加热及表面粘合，烘烤加热温度为180～200℃，然后经过产品模具进行冷压成型，最后制出成品；或者先将麻毡做成板材进行储存，后续根据需要再对板材进行烘烤加热及相应的产品成型。由于其采用的是梳棉机混合，对麻纤维和丙纶纤维的长度要求较高，容易造成麻纤维的浪费，不利于规模化生产。
技术实现思路
为克服现有技术中麻纤维应用于汽车内饰材料存在对麻纤维要求高、原料浪费严重、产业化生产困难、产品力学性能差、功能性不强等问题，本专利技术提供了一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将单纤维状的麻纤维切断成50mm以下的短纤维，再将其放入丙酮中浸泡10～30min，用蒸馏水冲洗干净，再真空干燥处理；步骤二：将干燥后的麻纤维浸入5～15％的异丙醇溶液中浸泡15～25min，然后在温度为25～35℃，温度为60～65％的恒温恒湿环境中进行等离子体处理，取出后冲洗、干燥，得到经处理后的麻纤维，异丙醇溶液中异丙醇的含量优选为8％；步骤三：取20重量份的十二羟基硬脂酸将其倒入反应釜中，加热至110～120℃使其完全熔融，然后加入0.2～0.5重量份的甲苯磺酸，充分搅拌，反应5～12min后冷却至100℃以下，加入乙醇溶液，除去非反应的十二羟基硬脂酸；步骤四：在反应釜中加入0.5～1.0重量份的环氧树脂，并通入氮气，并加热搅拌，温度控制在140～180℃，反应时间5～8h，得到十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂；步骤五：将3～5重量份的十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂、80～90重量份的聚丙烯、3～7重量份的过氧化二异丙苯、1～3的无机阻燃剂和5～10重量份的石墨烯粉末混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒、纺丝箱体纺丝、然后缓冷成型、上油、拉伸、卷曲得到聚丙烯复合纤维；步骤六：将聚丙烯复合纤维切断成50～70mm的短纤维，与步骤二中得到麻纤维混合、开松、气流成网、针刺加固得到麻纤维非织造基布层；步骤七：将聚丙烯非织造基布层上下面均铺设聚丙烯纤维机织布，经针刺复合、模压成型得到所需要的麻纤维非织造复合汽车内饰材料。将异丙醇改性的麻纤维和聚丙烯复合纤维进行混合、气流成网和针刺加固，并在两侧与聚丙烯纤维机织布针刺复合，使得到的麻纤维非织造复合汽车内饰材料不仅仅具有非常优异的尺寸稳定性，而且横向和纵向的断裂强度和断裂伸长之比均控制在1：1.1之内，接近1：1。在铺网阶段采用气流成网，使得麻纤维和聚丙烯纤维在气流的作用下均匀地铺叠在一起，其纤维朝各个方向的取向均呈现随机分布，使得形成的麻纤维非织造基布层各个方向的断裂强力均非常接近，非常适合于汽车内饰件的骨架材料。此外，在麻纤维非织造基布两侧针刺复合聚丙烯纤维机织布，可进一步提高汽车内饰成品的尺寸稳定性。由于麻纤维为天然纤维，其长度的分布非常不均匀，现有技术中通常通过切断使其长度大致分布在一定的区域，然后通过梳理成网、针刺加固等工艺来得到汽车内饰用板材；由于在梳理成网过程中，梳理机只能处理一定长度区间的纤维，这样必将导致非常多的麻纤维在梳理过程中浪费，而且梳理机的工艺设计也因为麻纤维的长度不匀情况非常困难，而且形成的纤维网也存在纵向的强力高远大于横向强力；本专利技术综合考虑麻纤维纤维状态及汽车内饰骨架的使用要求，为了提高麻纤维的利用率及保证汽车内饰骨架的力学性能，通过将纤维都切断成50mm以下，并采用气流成网工艺，使得形成的纤维网横纵向断裂强力非常接近，而且可以实现对长度较短麻纤维的充分利用。优选地，所述麻纤维为剑麻纤维或苎麻纤维中的一种，其纤维直径为10～70μm，优选直径为40～50μm的纤维重量占比不低于80％。优选地，步骤二中所述等离子处理频率为7～10MHz，输出频率为50～80w，工作气体为纯度在99.9～100％的氦气，氦气流速为30～50L/min，喷嘴工作面积为4mm×15mm，工作距离为1～1.5mm，处理时间为12～18h。通过对麻纤维进行异丙醇改性处理，使得麻纤维表面变得更加粗糙，表面出现非常多的颗粒和凹槽，从而有利于提高麻纤维与熔融状态下的聚丙烯纤维的接触面积，提高麻纤维与熔融状态下的聚丙烯纤维的结合性能。优选地，步骤六中气流成网人同时在纤维网上均匀喷洒占纤维网总重量5～10％的胶粉，通过气流作用使胶粉均匀飘附在纤维网表面。优选地，所述胶粉的熔点为160～200℃。先通过麻纤维与聚丙烯复合纤维进行混合气流成网，使麻纤维与聚丙烯复合纤维之间搭建成稳定的三维空间结构，再模压将聚丙烯复合纤维部分熔融连接在麻纤维的交叉节点之间，形成包括无数呈空间分布的节点的三维空间结构；胶粉的使用可以对麻纤维非织造复合材料纤维之间的粘合起到补充作用，使得麻纤维之间的粘合效果更好，两种粘结方式配合，可以提高粘结效果，降低胶粉或聚丙烯复合纤维的使用量，使得形成的麻纤维在汽车内饰材料中达到较为理想的分布状态。优选地，步骤六中聚丙烯复合纤维与麻纤维混合的重量百分比为(10～15)：(85～90)。优选地，步骤六中所述针刺加固包括预针刺和主针刺两道针刺工序，其中主针刺采用异位对刺，所述预针刺针刺频率为150r/min，针刺深度为20mm，所述主针刺的针刺频率为300r/min，针刺深度为14mm。针刺加固主要是为了使聚丙烯非织造基布层内部的纤维之间形成初步的加固，内部纤维之间形成基本的缠绕骨架，形成的基布具有一定的强力，方便后序的复合加工；所以针刺的频率都不太高，针刺深度较深，这样形成的纤维骨架才更稳定、不容易分层。优选地，步骤七中所述针刺复合采用四道针刺，后两道针刺为异位对刺，第一道针刺的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将单纤维状的麻纤维切断成50mm以下的短纤维，再将其放入丙酮中浸泡10～30min，用蒸馏水冲洗干净，再真空干燥处理；步骤二：将干燥后的麻纤维浸入5～15％的异丙醇溶液中浸泡15～25min，然后在温度为25～35℃，温度为60～65％的恒温恒湿环境中进行等离子体处理，取出后冲洗、干燥，得到经处理后的麻纤维；步骤三：取20重量份的十二羟基硬脂酸将其倒入反应釜中，加热至110～120℃使其完全熔融，然后加入0.2～0.5重量份的甲苯磺酸，充分搅拌，反应5～12min后冷却至100℃以下，加入乙醇溶液，除去非反应的十二羟基硬脂酸；步骤四：在反应釜中加入0.5～1.0重量份的环氧树脂，并通入氮气，并加热搅拌，温度控制在140～180℃，反应时间5～8h，得到十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂；步骤五：将3～5重量份的十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂、80～90重量份的聚丙烯、3～7重量份的过氧化二异丙苯、1～3的无机阻燃剂和5～10重量份的石墨烯粉末混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒、纺丝箱体纺丝、然后缓冷成型、上油、拉伸、卷曲得到聚丙烯复合纤维；步骤六：将聚丙烯复合纤维切断成50～70mm的短纤维，与步骤二中得到麻纤维混合、开松、气流成网、针刺加固得到麻纤维非织造基布层；步骤七：将聚丙烯非织造基布层上下面均铺设聚丙烯纤维机织布，经针刺复合、模压成型得到所需要的麻纤维非织造复合汽车内饰材料。...

【技术特征摘要】
1.一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将单纤维状的麻纤维切断成50mm以下的短纤维，再将其放入丙酮中浸泡10～30min，用蒸馏水冲洗干净，再真空干燥处理；步骤二：将干燥后的麻纤维浸入5～15％的异丙醇溶液中浸泡15～25min，然后在温度为25～35℃，温度为60～65％的恒温恒湿环境中进行等离子体处理，取出后冲洗、干燥，得到经处理后的麻纤维；步骤三：取20重量份的十二羟基硬脂酸将其倒入反应釜中，加热至110～120℃使其完全熔融，然后加入0.2～0.5重量份的甲苯磺酸，充分搅拌，反应5～12min后冷却至100℃以下，加入乙醇溶液，除去非反应的十二羟基硬脂酸；步骤四：在反应釜中加入0.5～1.0重量份的环氧树脂，并通入氮气，并加热搅拌，温度控制在140～180℃，反应时间5～8h，得到十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂；步骤五：将3～5重量份的十二羟基硬脂酸接枝环氧树脂、80～90重量份的聚丙烯、3～7重量份的过氧化二异丙苯、1～3的无机阻燃剂和5～10重量份的石墨烯粉末混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒、纺丝箱体纺丝、然后缓冷成型、上油、拉伸、卷曲得到聚丙烯复合纤维；步骤六：将聚丙烯复合纤维切断成50～70mm的短纤维，与步骤二中得到麻纤维混合、开松、气流成网、针刺加固得到麻纤维非织造基布层；步骤七：将聚丙烯非织造基布层上下面均铺设聚丙烯纤维机织布，经针刺复合、模压成型得到所需要的麻纤维非织造复合汽车内饰材料。2.根据权利要求1所述的一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，其特征在于，所述麻纤维为剑麻纤维或苎麻纤维中的一种，其纤维直径为10～70μm,优选直径为40～50μm的纤维重量占比不低于80％。3.根据权利要求1所述的一种麻纤维非织造复合汽车内饰材料的制备方法，其特征在于，步骤二中所述等离子处理频率为7～10MHz，输出频率为50～80w，工作气体为纯度在99.9～100...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱谦，李玉珍，李畅，
申请(专利权)人：湖北南泽汽车复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42