可爆破自撕裂无溶剂PU复合材料及其制备方法与流程

本技术涉及合成革及汽车内饰，更具体地说，涉及可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的快速发展，我国汽车内饰行业及合成革等相关产业也进入高速发展的时期，汽车国产化率的提高，对汽车内饰功能、汽车内饰革的档次和质量及环保等方面的要求愈来愈高，其中，聚氨酯合成革因为具有轻量化、利用率高、触感好、易打理等特点受到各大车厂和消费者的青睐而广泛运用于汽车内饰包括座椅、门板、头枕、扶手、仪表等的装饰，因此，加速pu合成革在汽车内饰中的研发应用，成为国内合成革生产及企业发展的重要机遇。

2、目前pu无溶剂合成革在柔软、抗菌、耐磨等性能有了极大的突破，人造革性能已经远超真皮，但是在突发情况下，要求汽车仪表板及仪表板合成革等特殊用革的爆破时间在10毫秒之内同时还不可对使用者造成严重的伤害，因此，可爆破自撕裂等特殊性能成为人造革发展的重大挑战，同时这种特殊用革也是汽车内饰中不可或缺的。

技术实现思路

1、针对现有汽车内饰特殊用革可爆破自撕裂等特殊性能无法满足突发事件下的安全问题，本技术提供可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料，采用如下技术方案：可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料，自上而下依次包括表面层、无溶剂发泡层和基布层；所述无溶剂发泡层包括如下质量份各组分：无溶剂a料90-100份、无溶剂b料100-110份、交联剂2-4份、流平剂0.5-1份和阻燃粉40-50份，其中，无溶剂a料为聚醚多元醇和聚酯多元醇；无溶剂b料为异氰酸酯；无溶剂a料与无溶剂b料的质量比为(0.9-08)：1。

3、通过采用上述技术方案，表面层、无溶剂发泡层和基布层的设置，使得无溶剂pu复合材料可以在相当短的时间内爆破且满足可包覆材料的力学性能。设置表面层，可以有效地防止水分和潮气侵入皮革，增强无溶剂pu复合材料的耐磨性及抗老化性，保证皮革的质量和寿命；无溶剂发泡层的具有强粘附性，保证无溶剂pu复合材料的整体性。基布层用来控制无溶剂pu复合材料的力学性能，赋予局部较低撕裂性能。

4、一定比例范围的无溶剂a料与无溶剂b料混合，通过产生均匀的气泡，改善无溶剂pu复合材料整体的质感、手感和柔软度，使无溶剂pu复合材料具有类似于真皮的丰满、柔软、有弹性的手感，并且一定程度上也可增强整体皮革的可爆破性能，使得无溶剂pu复合材料实现瞬间爆破。另外，聚醚多元醇和聚酯多元醇与异氰酸酯中的含氧官能团具有高度的活性和优异的可调性，可相互之间发生共聚反应，形成具有胶粘特性的基体，使得多元醇和异氰酸酯在不同材料之间具备优异粘合性能。因此，一定比例的无溶剂a料与无溶剂b料混合，显著改善了长期以来无溶剂发泡层和基布层界面结着力差，无溶剂pu复合材料层与层之间容易剥落的现象，提高无溶剂pu复合材料的一体性和稳定性。

5、在一个具体的可实施方案中，所述聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1:3-5。

6、通过采用上述技术方案，通过一定比例范围的聚醚多元醇和聚酯多元醇混合使用，一方面聚酯多元醇的高强度，高粘结性的特性使得无溶剂发泡层具有一定的力学性能和弹性，另一方面聚醚多元醇具有润湿性及分散性，使得所得到的发泡层，泡沫压缩强度高、导热系数低、泡孔均匀细腻，保证无溶剂发泡层的柔软性，可被表面层和基布层包覆且不容易被潮湿的空气氧化导致剥离。聚醚多元醇和聚酯多元醇以特定比例复配，使得无溶剂pu复合材料撕裂力在一个安全可控的范围内。

7、在一个具体的可实施方案中，交联剂为过氧化苯甲酰；流平剂为丙烯酸流平剂；阻燃剂为二氧化硅。

8、通过采用上述技术方案，过氧化苯甲酰用做交联剂，可控制发泡时间，使得发泡更均匀。过氧化苯甲酰的酰苯基与醇羟基形成分子间氢键，将材料中的多元醇聚合物分子连接起来,形成更紧密的网络结构,以此来调节聚合物的交联程度，改善材料的力学性能。丙烯酸流平剂具有强的流平性，更具有消泡能力，且不影响层间附着力，与发泡层相容性好，可使的发泡层表面张力趋于平衡，使得发泡层平坦，减少产生缩孔状的缺陷，使得发泡层表面光滑。

9、二氧化硅做阻燃剂，具有良好的防火性能，可耐高温，有效减少火灾事故发生的可能性。也可增强材料的稳定性和牢固性，添加一定量的二氧化硅填料，也可加强无溶剂pu复合材料的瞬时爆破力。

10、在一个具体的可实施方案中，所述基布层制备方法包括如下步骤：将110-120份尼龙6加热至100-110℃，随后加入30-50份的聚苯乙烯和1-5份亚磷酸，在1600-1700rpm下预混15-28min，然后向其中加3-5份对苯二甲酸、6-8份乙二醇，继续搅拌1-2h后，升温至245-250℃，经熔融纺丝，牵引拉伸得到基布纤维。

11、将得到的基布纤维水刺前处理、交叉辅网、水刺、卷绕成卷、减压脱水后得到基布层。

12、通过采用上述技术方案，采用具有优良力学性能的尼龙6和聚苯乙烯等为原料，通过熔融牵引纺丝，得到的纤维交叉辅网，采用水刺的方式编织使得基布层的力学性能满足可爆破的临界点。其中，尼龙6的机械强度高、韧性好，且具有耐光照、耐老化等性能与具有质地坚硬、流动性好、易成型等特性的聚苯乙烯复合，通过熔融纺丝得到的纤维强度高、韧性高、耐环境应力开裂性高。

13、随后，采用无环境污染且不损伤纤维的水刺生产工艺，在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，使得交叉辅网中的纤维发生位移、穿插、缠结，形成为数柔性缠结点，加固整个纤网，使得基布层具备稳定的内崩裂高强度性能。同时，降低单簇纤维的强度及韧性，使得基布层具有优良悬垂性和柔软的手感，同时又具有一定的力学强度，较好的满足可爆破自撕裂的临界点。使整体无溶剂pu复合材料具有瞬间爆破能力，且爆破时因为触感柔软，不容易对使用者造成严重伤害。

14、在一个具体的可实施方案中，所述熔融纺丝具体工艺为：拉伸倍数为3-4倍，卷绕速度为220-245r/min。

15、通过采用上述技术方案，通过牵引尼龙和聚苯乙烯熔融纺丝纤维至一定的倍数，使得纤维具有一定的韧性、弹性及强度，防止纤维脆性过大导致基布层耐热性差、耐环境应力开裂性性差等不良影响。为防止基布在收卷过程中容易向外张开，一定的卷绕速度有利于基布更好地塑性，使得卷绕速度与生产线匹配，张力稳定，基布面层平整，提高卷绕质量。

16、在一个具体的可实施方案中，所述基布层厚度为0.6-0.9mm。

17、通过采用上述技术方案，通过制备出一定厚度的基布层，保证整个无溶剂pu复合材料的整体力学性能满足可爆破临界点的同时，具有一定的厚度，有利于更好的塑性能力并增加安全性。

18、在一个具体的可实施方案中，所述表面层包括如下质量份各组分，水性树脂85-100份、n,n-二甲基甲酰胺40-50份和丙烯酸流平剂0.5-1份，所述水性树脂为多元醇和异氰酸酯与水的混合物，其中，多元醇、异氰酸酯和水的质量比1:(1.1-1.5)：(1.2-2.5)。

19、通过采用上述技术方案，使用以水做分散剂的多元醇和异氰酸酯的水性树脂，其化学成分中，不包含voc，具有较好的环保性。水性树脂室温下为液体，在n,n-二甲基甲酰胺中形成表面层浆料，其作用力主要以分子间氢键为主，具有一定的强度和耐磨性。在丙烯酸流平剂共同作用下，形成的表面层有一定的弹性、柔软度及平整度。因此，表面层以区别于共价键的分子间的作用力结合，可保证结构稳定，具有一定强度，形成简易的爆破弱化结构，得到柔软高弹性有真皮感的仿真皮涂层。并且水性树脂的耐温性，使得表面层在高低温环境下都具有较好的耐久性。保证外观无任何异常的情况下，实现安全气囊从准确的位置爆破出来。

20、在一个具体的可实施方案中，所述表面层的厚度为0.23-0.25mm；所述无溶剂发泡层的厚度为0.30-0.42mm。

21、通过采用上述技术方案，一定厚度的表面层，可提高无溶剂pu复合材料的柔软性及良好的软质触感，具有一定的隔热作用、耐人工老化性好；具有一定厚度的无溶剂发泡层丰满度好，可塑性高和附着力强，具有很好的抗冲击性、易加工成型，且较好的满足可爆破自撕裂的临界点，缓冲性能好，能更好的保护使用者免受伤害。

22、第二方面，本技术提供可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：

23、可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料的制备方法，包括以下步骤：

24、(1)按照配方量准确称取水性树脂、n,n-二甲基甲酰胺、丙烯酸流平剂均匀搅拌得到水性pu面层浆料，将水性pu面层浆料通过刮涂的方式涂布成膜，进入第一烘道，熟化，形成表面层；

25、(2)按比例准确称取无溶剂树脂a料与无溶剂树脂b料混合，再加入交联剂、流平剂和阻燃剂，搅拌，得到无溶剂发泡层浆料，将无溶剂发泡层浆料涂布在(1)制备的表面层上，经过第二烘道的预烘干半干状态再和基布层贴合，进入第三烘道，熟化，即得所述的可爆破自撕裂无溶剂pu复合材料。

26、通过采用上述技术方案，表面层用涂层的处理工艺，采用环保水性树脂体系使得水性pu面层既满足了表面耐磨及弹性、柔软等的物理性能的需求，又使表面层有较低撕裂性能，得到柔软高弹性有真皮感的仿真皮涂层，在其表面涂覆无溶剂发泡层浆料，利用无溶剂a料和无溶剂b料的发泡特性及其强粘连性，使得无溶剂pu复合材料的撕裂力在一个安全可控的范围内。无溶剂发泡层丰满度好、硬度高、附着力强、具有很好的抗冲击性赋予无溶剂pu复合材料良好的手感和使用性能，并且添加一定比例的阻燃剂，一方面提高无溶剂pu复合材料的阻燃性能，另一方面，也作为填料加强材料的瞬时爆破力。

27、通过基布层中各组分相互协调，有效地消除基布层表面的不规则结构，增强基布层表面的可贴合性、提高所述无溶剂发泡层和基布层之间的附着结合力，保证无溶剂pu复合材料的力学性能，使其具有一定撕裂强度且满足可爆破的力学性能临界点，保护使用者的安全。

28、在一个具体的可实施方案中，第一烘道温度在60-130℃风量在20-25/rpm，第二烘道温度在140-160℃风量在20-25/rpm；第二贴合压力在0.35-0.4/mpa，第三烘道温度在145-150℃。

29、通过采用上述技术方案，将表面层浆料涂覆成膜后，通过设置一定复合工艺要求的烘干温度，使得表面层完全固化。均匀热风为防止表面层高速过湿过干，提升表面层的涂覆质量。通过施加一定的贴合压力，使得无溶剂发泡层和基布层粘连，提高粘接效率。进入一定范围的高温烘道环境，使得整体无溶剂pu复合材料干燥效率高、压力稳定匹配，减少基布层纤维网意外牵伸变形，保证材料的整体力学性能。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、表面层用环保水性树脂体系以涂层涂覆的处理工艺，使得水性pu面层既满足了表面耐磨及弹性、柔软等的物理性能的需求，又使表面层有较低撕裂性能，得到柔软高弹性有真皮感的仿真皮涂层。在其表面涂覆无溶剂发泡层浆料，无溶剂发泡层中的无溶剂a料和无溶剂b料的发泡特性和强粘连性，使无溶剂pu复合材料撕裂力在一个安全可控的范围内，并赋予无溶剂pu复合材料整体的瞬时爆破力。

32、无溶剂发泡层和基布层之间的附着结合使得无溶剂pu复合材料具有更强的力学性能，使无溶剂pu复合材料具有一定撕裂强度且满足可爆破的力学性能临界点，保护使用者的安全。

33、2、一定比例的无溶剂a料与无溶剂b料混合，通过产生均匀的气泡，泡孔细腻，可改善无溶剂pu复合材料整体的质感、手感和柔软度，使无溶剂pu复合材料具有类似于真皮的丰满、柔软、有弹性的手感，并且一定程度上也可增强整体皮革的可爆破性能，使得无溶剂pu复合材料实现瞬间爆破。

34、3、采用无环境污染且不损伤纤维的水刺生产工艺，在水射流直接冲击和反弹水流的双重作用下，使得交叉辅网中的纤维发生位移、穿插、缠结，形成为数柔性缠结点，加固整个纤网，使得基布层具备稳定的内崩裂高强度性能。同时，降低单簇纤维的强度及韧性，使得基布层具有优良悬垂性和柔软的手感，同时又具有一定的力学强度，较好的满足可爆破自撕裂的临界点。