一种高弹性汽车吸音棉及其制备方法与流程

本发明涉及吸声材料，尤其涉及一种高弹性汽车吸音棉及其制备方法。

背景技术：

1、噪音对人们的生活质量以及身心健康均有较直接的影响，长期处于噪音环境，不但损伤人们的听力，甚至可能诱发一些疾病。吸音棉能将生活中的中高频噪音振动转换成内部纤维的动能，进而转变成热能消失，达到吸声降噪功能。现有常见的吸声材料分为两种类型，多孔吸声和共振吸声，多孔材料吸声是吸收高频，而共振材料吸声则是吸收低频；应用于汽车内饰的吸音棉往往结构简单，对噪音吸收能力差，而对外界冲击的弹力缓冲效果不理想，极其不利于使用。

2、目前大多数吸音棉材质以玻璃纤维和聚酯纤维为主，玻璃纤维吸声效果不佳，原料中含有害物质；聚酯纤维对人体无害，可力学性能较差，易变形，抗回弹性也较差，限制了该材质的应用。

3、公开号为cn105239363a的专利提供了一种纳米碳纤维/聚氨酯/聚丙烯弹性复合吸音棉及其制备方法，虽提高了吸音棉的力学性能和耐高温性能，但抗回弹性并未有明显改善，吸声系数整体不高，同时还具有较差的阻燃性。

4、公开号为cn105506856a的专利提供了一种高弹性吸音棉及其制备方法，提升了吸音棉弹性和力学性能，但其复合后的纤维材料阻燃性较差，用于汽车内饰安全性无法保障。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种高弹性汽车吸音棉及其制备方法，解决了现有汽车吸音棉回弹性差、吸声效果不佳和阻燃性能低的技术问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本发明提供了一种高弹性汽车吸音棉，包括以下原料：纳米碳纤维、三元乙丙橡胶、炭黑、聚丙烯、助剂和粘结剂。

4、炭黑存在大量孔隙，为使炭黑与三元乙丙橡胶的包裹形成内部孔隙丰富的复合膜，在此基础上，优选地，所述炭黑粒度为140-220目。

5、在此基础上，优选地，所述纳米碳纤维直径为80-160nm。

6、为提高三元乙丙橡胶与炭黑制备复合膜的阻燃性能，在此基础上，优选地，所述助剂包括抗氧剂tpm、抗菌剂bcm和聚磷酸铵。

7、在此基础上，优选地，抗氧剂tpm、抗菌剂bcm和聚磷酸铵的摩尔比为(2.4-2.8)：1：(1.2-1.5)。

8、在此基础上，优选地，所述粘结剂包括聚乙酸乙烯酯或pvdf。

9、另一方面，本发明还提供了第一方面所述高弹性汽车吸音棉的制备方法，包括以下步骤：

10、s1，将炭黑与粘结剂混匀，研磨至碳膜成型，再加入三元乙丙橡胶，再次研磨、剪切，形成复合膜；

11、s2，将纳米碳纤维与助剂混匀，搅拌；然后加入聚丙烯和步骤s1得到的复合膜，混匀，搅拌；

12、s3，充分搅拌后加入挤出机，熔融、挤出，得切片；

13、s4，将切片再次熔融后经喷丝孔挤出，牵伸，得到高弹性汽车吸音棉。

14、在此基础上，进一步优选地，步骤s1中炭黑、粘结剂和三元乙丙橡胶的摩尔比为(7-8.5)：(1-1.5)：1。

15、在此基础上，进一步优选地，步骤s2中纳米碳纤维、聚丙烯和复合膜的摩尔比为(3.4-6.2)：(9-10)：1。

16、在此基础上，进一步优选地，步骤s2所加入助剂为纳米碳纤维质量的30-40％。

17、在此基础上，进一步优选地，步骤s1具体包括以下步骤：

18、s1，将炭黑与粘结剂混匀，于120-140℃研磨至碳膜成型，研磨转速3.5-4.5r/min，再加入三元乙丙橡胶，于120-140℃研磨、剪切，研磨转速13-16r/min，形成复合膜。

19、在此基础上，进一步优选地，步骤s2具体包括以下步骤：

20、s2，将纳米碳纤维与助剂于70-80℃混匀，搅拌20-30min；然后加入聚丙烯和步骤s1得到的复合膜，于120-140℃混匀，搅拌20-30min。

21、在此基础上，进一步优选地，步骤s3熔融温度为200-220℃。

22、在此基础上，进一步优选地，步骤s4的牵伸条件为250-300℃热空气牵伸2-7倍。

23、本发明的高弹性汽车吸音棉及其制备方法，相对于现有技术，具有以下有益效果：

24、(1)现有的纳米碳纤维/聚氨酯/聚丙烯复合吸音棉，回弹性不佳，吸声效果也较差；本发明的汽车吸音棉，选用了三元乙丙橡胶和炭黑，三元乙丙橡胶在高温研磨和剪切下发生形变，细长的三元乙丙橡胶纤维依附在炭黑表面，被紧紧包裹，形成具有空间骨架结构的纤维复合膜，不但保持多孔结构的基本特征，还能提高多孔材料的弹性；

25、(2)同时复合膜再与纳米碳纤维、聚丙烯共混，最终得到的复合高弹性汽车吸音棉，具有复合膜的多孔材料在冲击下，薄膜内部空隙被挤压发生塑性形变，吸收动能，起到缓冲作用，进而形成良好的吸声减振效果，得到的汽车吸音棉平均吸声系数更高，优于现有的复合聚氨酯材料；

26、(3)本发明的吸音棉还引入抗氧剂，有效降低了三元乙丙橡胶制备复合膜时的热释放速率与热释放量，并极大地提高了复合材料的阻燃性，最终得到的汽车吸音棉安全性高。

技术特征：

1.一种高弹性汽车吸音棉，其特征在于，包括以下原料：纳米碳纤维、三元乙丙橡胶、炭黑、聚丙烯、助剂和粘结剂。

2.如权利要求1所述的高弹性汽车吸音棉，其特征在于，所述炭黑粒度为140-220目。

3.如权利要求1所述的高弹性汽车吸音棉，其特征在于，所述纳米碳纤维直径为80-160nm。

4.如权利要求1-3任一项所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s1中炭黑、粘结剂和三元乙丙橡胶的摩尔比为(7-8.5)：(1-1.5)：1。

6.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s2中纳米碳纤维、聚丙烯和复合膜的摩尔比为(3.4-6.2)：(9-10)：1。

7.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s2所加入助剂为纳米碳纤维质量的30-40％。

8.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s1具体包括以下步骤：

9.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s2具体包括以下步骤：

10.如权利要求4所述的高弹性汽车吸音棉的制备方法，其特征在于，步骤s4的牵伸条件为250-300℃热空气牵伸2-7倍。

技术总结
本发明提出了一种高弹性汽车吸音棉，包括以下原料：纳米碳纤维、三元乙丙橡胶、炭黑、聚丙烯、助剂和粘结剂，其制备方法包括以下步骤：S1，将炭黑与粘结剂混匀，研磨至碳膜成型，再加入三元乙丙橡胶，再次研磨、剪切，形成复合膜；S2，将纳米碳纤维与助剂混匀，加入聚丙烯和步骤S1得到的复合膜，混匀，搅拌；S3，充分搅拌后加入挤出机，熔融、挤出，得切片；S4，将切片再次熔融后经喷丝孔挤出，牵伸，得到高弹性汽车吸音棉；相比现有的复合聚氨酯纤维吸音棉，本发明的吸音棉回弹率高，吸声效果好，同时具备较好的阻燃性。

技术研发人员：田慧,冯逸轩
受保护的技术使用者：武汉轩楷材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15