一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及改性塑料技术领域，尤其涉及一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料。


背景技术：

2.随着车辆交通领域的科技发展，人们对于车辆座椅乘坐舒适性的要求越来越高，目前一般乘用车座椅多为一体式结构，人体腰部位置并无特有支撑部件，仅靠后背机械支撑，这就导致驾驶员或者乘客在行车后腰部或多或少会有不适产生，尤其是对于那些具有长时间驾驶车辆需求的从业者，如果腰部长时间疲劳且得不到缓解，腰部职业病往往会伴随着他们的一生。因此依附于座椅靠背的独立腰部支撑部件的产生具有较大意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有形状记忆功能的改性聚乳酸(pla)复合材料，pla作为生物可降解及生物相容性良好的代表聚合物之一，具有较高的强度、模量和优异的加工性能，同时具有特殊的热致形状记忆功能。热致形状记忆功能即材料可以对外界热源作出响应，在温度超过pla玻璃化转变温度(tg＝60℃)时软化，施以一定应力使其成为固定形变，并将温度降至tg以下使形变固定，释放应力后，形变试样被加热到tg以上时会自动回复到初始形状。这就赋予了此款材料可以作为依附于座椅靠背的独立腰部支撑部件的功能层使用，除此之外，此部件还具有加热层、隔热层和固定层。用改性pla作为腰部支撑材料功能层使用时，驾驶人员上车即可将电源打开加热至60℃以上，隔热层保护人体不被烫伤，通过固定层的应力将其固定成能完美包裹支撑住驾驶人腰部的形状，停止加热将形变固定，行程结束时，即可再次加热使其恢复原来形状，驾驶人员离开。
4.但传统pla材料固有的脆性会限制其形状记忆特性的发挥，因此需要改性使用。聚己内酯(pcl)具有较好的韧性和加工性，可对pla增韧，从而改善pla的形状记忆效果。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现：
6.一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料，由以下重量份的组分组成：
7.所述pla为右旋聚乳酸，分子量在20万左右。
8.所述的pcl材料分子量在8万左右。
9.所述相容剂为聚甲醛(pom)。
10.所述抗氧剂为包含受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的至少一种。
11.所述一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料的制备方法，包括以下步骤：
12.步骤一：将pla、pcl、相容剂、抗氧剂按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物。
13.步骤二：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒得到形状记忆复合材料。
14.所述的双螺杆挤出机的i-x区加工温度依次为80℃，160℃，170℃，70℃，170℃，180℃，180℃，180℃，170℃，160℃。主螺杆转速为500-550r/min，水槽温度25℃。
15.本发明与现有技术相比，具有以下技术优势：
16.1、创新性提出pla材料可作为车用座椅腰部支撑部件的功能层使用，pla的形状记忆功能可赋予部件可变形的特点，改性后的pla材料韧性更高，具有更好的变形效果。
17.2、部件的功能层可协同隔热层、加热层和固定层使用。驾驶人员上车即可将电源打开加热至60℃以上，隔热层保护人体不被烫伤，通过固定层的应力将其固定成能完美包裹支撑住驾驶人腰部的形状，停止加热将形变固定，行程结束时，即可再次加热使其恢复原来形状，驾驶人员离开。
18.3、与传统的机械支撑相比，此款创新型腰部支撑部件可从座椅上自由拆卸，改性pla材料赋予了功能层具有生物可降解和生物相容性，在让驾驶人或者乘客体验更舒适的同时对环境友好。
具体实施方式
19.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。应该强调的是，这些实施例仅用于对本发明的进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
20.实施例1
21.一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料，本实施例所述材料的的配方如表1所示，制备方法如下：
22.步骤一：将pla、pcl、相容剂、抗氧剂按所述重量比例放入高速混合机中混合4-6min，获得以上组分均匀混合物。
23.步骤二：将上述组分混合物由料斗加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机熔融、挤出、冷却、切粒得到形状记忆复合材料。
24.所述的双螺杆挤出机的i-x区加工温度依次为80℃，160℃，170℃，70℃，170℃，180℃，180℃，180℃，170℃，160℃。主螺杆转速为500-550r/min，水槽温度25℃。
25.实施例2-6
26.一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料，所述实施例2-6的制备方法与实施例1相同，区别仅在于成分和配比不同，实施例2-6的配方如表1所示，制备方法与实施例1相同。
27.对比例1
28.一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料，本对比例配方中不含pcl材料，其制备方法也与实施例1相同。
29.对比例2
30.一种车用座椅腰部支撑用形状记忆复合材料，本对比例配方中不含pla材料，其制备方法也与实施例1相同。
31.表1配方表(重量份)
[0032][0033][0034]
对实施例1-6和对比例1-2进行性能测试，参考标准如下，测试结果如表2所示：
[0035]
拉伸强度参照iso 527-2进行测试，50mm/min，单位mpa；
[0036]
断裂伸长率参照iso 527-2进行测试，50mm/min，单位％；
[0037]
拉伸弹性模量参照iso 527-2进行测试，1mm/min，单位kj/m2；
[0038]
表2性能测试结果
[0039]
项目拉伸强度断裂伸长率拉伸弹性模量实施例153.712.51853实施例247.727.81744实施例344.846.11678实施例440.254.51476实施例550.1154.81700实施例653.2208.31736对比例158.45.71987对比例219.7500456
[0040]
从表2中实施例1-4和对比例1-2可知，pla强度高，韧性较差，随着pcl比例的增多，复合材料的拉伸强度及模量有所下降，这和pcl自身拉伸强度较低有关，但断裂伸长率不断的增长，说明材料的韧性增加，这对形状记忆效果是有帮助的。由实施例3、5和6可知，加入相容剂后，材料的强度、模量和断裂伸长率都有较大幅度提升，尤其是断裂伸长率提升了两倍，这是由于相容剂增加了pla和pcl的相容性，使得综合性能更优，实施例5和6都有较为优异的性能，都可以作为功能层使用。
[0041]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。