一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉及其制备方法与流程

本发明涉及汽车工业技术领域，具体涉及一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉及其制备方法。

景技术

随着现代化的发展，汽车已经成为人们生活中必不可少的工具。然而人们对汽车噪音控制的要求也越来越高。因此，有效地控制汽车噪音对汽车工业的发展起着积极作用。

对于汽车而言，其噪音来源分别来自于动力系、轮胎/车体悬架装置和行驶产生的气流，因此在汽车设计中常常在噪音源或者传播途径中对噪音进行处理。吸音棉便是在噪音的传播途径应用至汽车的有效手段。

近年来，随着人们对吸音棉的不断研究，轻量化、耐久性高的吸音棉的地位需求愈发重要。减震系统是用于汽车收到震动后进行相对运动而进行减震处理的，受到安装位置的限制，此处的吸音棉需要具备高回弹性，然而现有的吸音棉难以满足此特性。因此，先亟需一种回弹性较佳的吸音棉来用于汽车减震吸音。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供了一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉，从内到外包括高回弹复合基质层、复合无纺布层、软性外部修饰层；高回弹复合基质层包括高回弹编网层以及包裹在高回弹编网层外侧的基质层本体；

所述高回弹编网层具体包括多组并列设置的回弹件以及用于所述连接回弹件之间连接的连接件；

所述基质层本体包括质量百分比为40～48％的高分子聚酯、质量百分比为8.0～9.6％的无机复合阻燃剂、质量百分比为2.0～2.4％的发泡剂以及余量的复合纤维；

所述复合无纺布层包括质量百分比为55～60％的无纺布基料、质量百分比为38～53％的无纺布辅料以及质量百分比为1～5％的辅助剂；

所述无纺布基料由聚乙烯醇缩醛纤维、聚酰胺纤维、醋酸丁酸纤维、粘胶纤维按照质量比1:3～3.5:1～2.7:5的比例混合制备而成；

所述无纺布辅料具体为金属纳米离子；所述辅助剂具体为增韧剂。

进一步地，所述回弹件、连接件同材质且均采用记忆材料；利用记忆材料能够实现高回弹性能。

进一步地，所述所述回弹件为波浪状或弹簧状；波浪状或弹簧状在结构上自身具备一定的回弹性能，将其应用至此能够间接的提高力学性能。

进一步地，所述记忆材料采用改性记忆材料；所述改性记忆材料的制备方法为：

1)将碳纤维在革兰氏脱色液中回流浸提15～24h，烘干后放入浓度为70％的hclo4溶液中超声分散3～5h，然后用去离子水洗涤至中性，再在70～75℃条件下烘干后得到改性碳纤维；

2)将4.4-二苯甲烷二异氰酸酯升温至完全熔融后加入与4.4-二苯甲烷二异氰酸酯质量比为4:1的聚己二酸1-4丁二酯二醇，然后在80℃条件下反应1.5～2h，得到前驱体；

3)将改性碳纤维、前驱体、2-乙基-4-甲基咪唑、1-4丁二醇、双酚a二缩水甘油醚型环氧树脂按照2.5～4:15～18:15～20:25～30:110～120的比例混合均匀后置于模具中在70～80℃固化4～6h后升温至120～130℃固化2～3h，冷却后脱模得到改性记忆材料。

进一步地，所述高分子聚酯具体为预发泡聚氨酯弹性体；预发泡聚氨酯弹性体的制备方法为：将热塑性聚氨酯橡胶在80～90℃条件下干燥1～2h，然后加入热塑性聚氨酯橡胶质量3～5％的热膨胀微球，然后在160～180℃条件下螺旋造粒得到预发泡聚氨酯弹性体；利用热膨胀微球对聚氨酯进行发泡处理，使其具备较大的发泡率，进而具有较多的孔状结构，使得吸音棉具备较佳的吸音性能。

进一步地，所述复合纤维由纤维素、海藻酸钠按照质量比2～5：1的比例混合后通过溶液纺丝制备得到。

进一步地，所述聚乙烯醇缩醛纤维采用改性聚乙烯醇缩醛纤维；所述改性聚乙烯醇缩醛纤维的制备方法为：将聚乙烯醇缩醛纤维在氮气氛围下用二甲苯在超声环境中溶胀60～90min，保持温度60～70℃将溶液抽滤后，将聚乙烯醇缩醛纤维在80～120℃条件下拉伸3～5倍后，用丙酮清洗2～3次，随后在60℃条件下烘干得到改性聚乙烯醇缩醛纤维；利用改性聚乙烯醇缩醛纤维使其具备较好的形状回复率。

进一步地，所述聚酰胺纤维采用改性聚酰胺纤维；所述改性聚酰胺纤维的制备方法为：将聚酰胺粉末与生物质石墨烯按照质量比100～120:3～15的比例混合后通过螺旋造粒得到改性聚酰胺母粒；然后将改性聚酰胺母粒按照质量比1:135～150的比例加入到聚酰胺溶体纺丝液中进行溶体纺丝得到改性聚酰胺纤维；利用改性聚酰胺纤维使其具备较好的耐温性能，进一步地为吸音棉带来阻燃性能。

进一步地，一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉的制备方法，包括：

s1：高回弹复合基质层的制备

先制备高回弹编网层；再按照质量百分比将高分子聚酯、无机复合阻燃剂、发泡剂、复合纤维混合后升温至90～110℃，搅拌均匀后倒入模具中，带温度降至60～70℃时将高回弹编网层浸入，然后在60℃条件下固化8～10h，成型后在80～90℃条件下熟化8～10h，脱模后即得到高回弹复合基质层；

s2：复合无纺布层的制备

制备得到复合无纺布层；

s3：高回弹复合基质层与复合无纺布层的连接

将高回弹复合基质层平板硫化机上处理至需要厚度；然后对高回弹复合基质层表面进行加热处理，当表面温度升至40～50℃时将复合无纺布层通过粘胶剂粘贴在高回弹复合基质层表面；

s4：软性外部修饰层的装配

将软性外部修饰层粘贴在复合无纺布层表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的吸音棉利用高回弹编网层和基质层本体配合构成高回弹复合基质层具备较好的吸音性能以及较佳的力学性能，能够更好的适用于汽车减震系统中；利用复合无纺布层能够有效地起到阻燃、隔热的效果，能够有效地避免运动擦产热对吸音棉造成影响而导致寿命较短的问题；另外，利用软性外部修饰层不仅能够起到美观作用，还能够对内部起到保护作用；本发明制备工艺简单，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的工艺流程结构示意图；

其中，1-高回弹复合基质层、11-高回弹编网层、111-回弹件、112-连接件、12-基质层本体、2-复合无纺布层、3-软性外部修饰层。

具体实施方式

实施例1：如图1所示一种汽车减震吸音用超轻高回弹吸音棉，从内到外包括高回弹复合基质层1、复合无纺布层2、软性外部修饰层3；高回弹复合基质层1包括高回弹编网层11以及包裹在高回弹编网层11外侧的基质层本体12；

高回弹编网层11具体包括多组并列设置的回弹件111以及用于连接回弹件111之间连接的连接件112；回弹件111、连接件112同材质且均采用记忆材料；其中，回弹件111为波浪状；

基质层本体12包括质量百分比为40％的高分子聚酯、质量百分比为8％的无机复合阻燃剂、质量百分比为2％的发泡剂以及余量的复合纤维；复合纤维由纤维素、海藻酸钠按照质量比2：1的比例混合后通过溶液纺丝制备得到；

复合无纺布层2包括质量百分比为55％的无纺布基料、质量百分比为53％的无纺布辅料以及质量百分比为2％的辅助剂；

无纺布基料由聚乙烯醇缩醛纤维、聚酰胺纤维、醋酸丁酸纤维、粘胶纤维按照质量比1:3:1:5的比例混合制备而成；

无纺布辅料具体为金属纳米离子；辅助剂具体为增韧剂。

其中，记忆材料采用改性记忆材料；改性记忆材料的制备方法为：

1)将碳纤维在革兰氏脱色液中回流浸提15h，烘干后放入浓度为70％的hclo4溶液中超声分散3h，然后用去离子水洗涤至中性，再在70℃条件下烘干后得到改性碳纤维；

2)将4.4-二苯甲烷二异氰酸酯升温至完全熔融后加入与4.4-二苯甲烷二异氰酸酯质量比为4:1的聚己二酸1-4丁二酯二醇，然后在80℃条件下反应1.5～2h，得到前驱体；

3)将改性碳纤维、前驱体、2-乙基-4-甲基咪唑、1-4丁二醇、双酚a二缩水甘油醚型环氧树脂按照2.5:15:15:25:110的比例混合均匀后置于模具中在70℃固化4h后升温至120℃固化2h，冷却后脱模得到改性记忆材料。

本实施例弹吸音棉的制备方法，包括：

s1：高回弹复合基质层1的制备

先制备高回弹编网层11；再按照质量百分比将高分子聚酯、无机复合阻燃剂、发泡剂、复合纤维混合后升温至90℃，搅拌均匀后倒入模具中，带温度降至60℃时将高回弹编网层11浸入，然后在60℃条件下固化8h，成型后在80℃条件下熟化8h，脱模后即得到高回弹复合基质层1；

s2：复合无纺布层2的制备

制备得到复合无纺布层2；

s3：高回弹复合基质层1与复合无纺布层2的连接

将高回弹复合基质层1平板硫化机上处理至需要厚度；然后对高回弹复合基质层1表面进行加热处理，当表面温度升至40℃时将复合无纺布层2通过粘胶剂粘贴在高回弹复合基质层1表面；

s4：软性外部修饰层3的装配

将软性外部修饰层3粘贴在复合无纺布层2表面；其中，软性外部修饰层3采用橡胶垫。

实施例2：与实施例1不同的是：基质层本体12包括质量百分比为45％的高分子聚酯、质量百分比为9.2％的无机复合阻燃剂、质量百分比为2.2％的发泡剂以及余量的复合纤维；复合纤维由纤维素、海藻酸钠按照质量比3：1的比例混合后通过溶液纺丝制备得到；

复合无纺布层2包括质量百分比为56％的无纺布基料、质量百分比为41％的无纺布辅料以及质量百分比为3％的辅助剂；

无纺布基料由聚乙烯醇缩醛纤维、聚酰胺纤维、醋酸丁酸纤维、粘胶纤维按照质量比1:3.5:2:5的比例混合制备而成；

无纺布辅料具体为金属纳米离子；辅助剂具体为增韧剂。

其中，记忆材料采用改性记忆材料；改性记忆材料的制备方法为：

1)将碳纤维在革兰氏脱色液中回流浸提20h，烘干后放入浓度为70％的hclo4溶液中超声分散4h，然后用去离子水洗涤至中性，再在72℃条件下烘干后得到改性碳纤维；

2)将4.4-二苯甲烷二异氰酸酯升温至完全熔融后加入与4.4-二苯甲烷二异氰酸酯质量比为4:1的聚己二酸1-4丁二酯二醇，然后在80℃条件下反应2h，得到前驱体；

3)将改性碳纤维、前驱体、2-乙基-4-甲基咪唑、1-4丁二醇、双酚a二缩水甘油醚型环氧树脂按照3:16:18:28:115的比例混合均匀后置于模具中在70～80℃固化5h后升温至125℃固化2h，冷却后脱模得到改性记忆材料。

本实施例弹吸音棉的制备方法，包括：

s1：高回弹复合基质层1的制备

先制备高回弹编网层11；再按照质量百分比将高分子聚酯、无机复合阻燃剂、发泡剂、复合纤维混合后升温至100℃，搅拌均匀后倒入模具中，带温度降至65℃时将高回弹编网层11浸入，然后在60℃条件下固化9h，成型后在85℃条件下熟化9h，脱模后即得到高回弹复合基质层1；

s2：复合无纺布层2的制备

制备得到复合无纺布层2；

s3：高回弹复合基质层1与复合无纺布层2的连接

将高回弹复合基质层1平板硫化机上处理至需要厚度；然后对高回弹复合基质层1表面进行加热处理，当表面温度升至45℃时将复合无纺布层2通过粘胶剂粘贴在高回弹复合基质层1表面；

s4：软性外部修饰层3的装配

将软性外部修饰层3粘贴在复合无纺布层2表面；其中，软性外部修饰层3采用橡胶垫。

实施例3：与实施例1不同的是：基质层本体12包括质量百分比为48％的高分子聚酯、质量百分比为9.6％的无机复合阻燃剂、质量百分比为2.4％的发泡剂以及余量的复合纤维；复合纤维由纤维素、海藻酸钠按照质量比5：1的比例混合后通过溶液纺丝制备得到；

复合无纺布层2包括质量百分比为55％的无纺布基料、质量百分比为40％的无纺布辅料以及质量百分比为5％的辅助剂；

无纺布基料由聚乙烯醇缩醛纤维、聚酰胺纤维、醋酸丁酸纤维、粘胶纤维按照质量比1:3.5:2.7:5的比例混合制备而成；

无纺布辅料具体为金属纳米离子；辅助剂具体为增韧剂。

其中，记忆材料采用改性记忆材料；改性记忆材料的制备方法为：

1)将碳纤维在革兰氏脱色液中回流浸提24h，烘干后放入浓度为70％的hclo4溶液中超声分散5h，然后用去离子水洗涤至中性，再在75℃条件下烘干后得到改性碳纤维；

2)将4.4-二苯甲烷二异氰酸酯升温至完全熔融后加入与4.4-二苯甲烷二异氰酸酯质量比为4:1的聚己二酸1-4丁二酯二醇，然后在80℃条件下反应2h，得到前驱体；

3)将改性碳纤维、前驱体、2-乙基-4-甲基咪唑、1-4丁二醇、双酚a二缩水甘油醚型环氧树脂按照4:18:20:30:120的比例混合均匀后置于模具中在80℃固化6h后升温至130℃固化3h，冷却后脱模得到改性记忆材料。

本实施例弹吸音棉的制备方法，包括：

s1：高回弹复合基质层1的制备

先制备高回弹编网层11；再按照质量百分比将高分子聚酯、无机复合阻燃剂、发泡剂、复合纤维混合后升温至110℃，搅拌均匀后倒入模具中，带温度降至70℃时将高回弹编网层11浸入，然后在60℃条件下固化10h，成型后在90℃条件下熟化10h，脱模后即得到高回弹复合基质层1；

s2：复合无纺布层2的制备

制备得到复合无纺布层2；

s3：高回弹复合基质层1与复合无纺布层2的连接

将高回弹复合基质层1平板硫化机上处理至需要厚度；然后对高回弹复合基质层1表面进行加热处理，当表面温度升至50℃时将复合无纺布层2通过粘胶剂粘贴在高回弹复合基质层1表面；

s4：软性外部修饰层3的装配

将软性外部修饰层3粘贴在复合无纺布层2表面；其中，软性外部修饰层3采用橡胶垫。

实施例4：与实施例1不同的是：高分子聚酯具体为预发泡聚氨酯弹性体；预发泡聚氨酯弹性体的制备方法为：将热塑性聚氨酯橡胶在80℃条件下干燥1h，然后加入热塑性聚氨酯橡胶质量3％的热膨胀微球，然后在160℃条件下螺旋造粒得到预发泡聚氨酯弹性体。

实施例5：与实施例1不同的是：高分子聚酯具体为预发泡聚氨酯弹性体；预发泡聚氨酯弹性体的制备方法为：将热塑性聚氨酯橡胶在85℃条件下干燥1h，然后加入热塑性聚氨酯橡胶质量4％的热膨胀微球，然后在165℃条件下螺旋造粒得到预发泡聚氨酯弹性体。

实施例6：与实施例1不同的是：高分子聚酯具体为预发泡聚氨酯弹性体；预发泡聚氨酯弹性体的制备方法为：将热塑性聚氨酯橡胶在90℃条件下干燥2h，然后加入热塑性聚氨酯橡胶质量5％的热膨胀微球，然后在180℃条件下螺旋造粒得到预发泡聚氨酯弹性体。

实施例7：聚乙烯醇缩醛纤维采用改性聚乙烯醇缩醛纤维；改性聚乙烯醇缩醛纤维的制备方法为：将聚乙烯醇缩醛纤维在氮气氛围下用二甲苯在超声环境中溶胀60min，保持温度60℃将溶液抽滤后，将聚乙烯醇缩醛纤维在80℃条件下拉伸3倍后，用丙酮清洗2次，随后在60℃条件下烘干得到改性聚乙烯醇缩醛纤维；

聚酰胺纤维采用改性聚酰胺纤维；改性聚酰胺纤维的制备方法为：将聚酰胺粉末与生物质石墨烯按照质量比100:3的比例混合后通过螺旋造粒得到改性聚酰胺母粒；然后将改性聚酰胺母粒按照质量比1:135的比例加入到聚酰胺溶体纺丝液中进行溶体纺丝得到改性聚酰胺纤维。

实施例8：聚乙烯醇缩醛纤维采用改性聚乙烯醇缩醛纤维；改性聚乙烯醇缩醛纤维的制备方法为：将聚乙烯醇缩醛纤维在氮气氛围下用二甲苯在超声环境中溶胀80min，保持温度65℃将溶液抽滤后，将聚乙烯醇缩醛纤维在100℃条件下拉伸4倍后，用丙酮清洗2次，随后在60℃条件下烘干得到改性聚乙烯醇缩醛纤维；

聚酰胺纤维采用改性聚酰胺纤维；改性聚酰胺纤维的制备方法为：将聚酰胺粉末与生物质石墨烯按照质量比110:12的比例混合后通过螺旋造粒得到改性聚酰胺母粒；然后将改性聚酰胺母粒按照质量比1:140的比例加入到聚酰胺溶体纺丝液中进行溶体纺丝得到改性聚酰胺纤维。

实施例9：聚乙烯醇缩醛纤维采用改性聚乙烯醇缩醛纤维；改性聚乙烯醇缩醛纤维的制备方法为：将聚乙烯醇缩醛纤维在氮气氛围下用二甲苯在超声环境中溶胀90min，保持温度70℃将溶液抽滤后，将聚乙烯醇缩醛纤维在120℃条件下拉伸5倍后，用丙酮清洗3次，随后在60℃条件下烘干得到改性聚乙烯醇缩醛纤维；

聚酰胺纤维采用改性聚酰胺纤维；改性聚酰胺纤维的制备方法为：将聚酰胺粉末与生物质石墨烯按照质量比120:15的比例混合后通过螺旋造粒得到改性聚酰胺母粒；然后将改性聚酰胺母粒按照质量比1:150的比例加入到聚酰胺溶体纺丝液中进行溶体纺丝得到改性聚酰胺纤维。

实验例：对实施例1～9所制备的吸音棉进行性能检测，具体检测结果如表1所示。

表1：实施例1～9所制备的吸音棉性能

结论：实施例1～9所制备的吸音棉具备较好的吸引性能以及较佳的力学性能。