CN104787125A - 一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板 - Google Patents

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张红元
张兴刚
魏松
黄承
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Abstract

本发明复合材料技术领域，提出一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板。提出的一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板由聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫（1）为基体；硬质聚氨酯泡沫（1）内具有沿基体宽度方向铺设的纤维增强体Ⅰ（3），纤维增强体Ⅰ（3）为玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布中的一种或几种的复合，且玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布为沿基体的厚度方向分布的多层；硬质聚氨酯泡沫（1）内还具有沿基体长度方向铺设的连续玻璃纤维直接纱，且连续玻璃纤维直接纱位于相邻两层玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布之间。本发明具有力学性能优异、耐腐蚀性能强、强密比高、寿命长、综合性能良好的特点。

Description

一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板
技术领域                                                                                       
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种汽车内饰板，具体涉及一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板。
背景技术
作为主要的承力部件，汽车的车厢地板要求强度高、自重轻、耐冲击、耐磨损、使用寿命长、外形美观，并且随着国民经济的发展，人们对出行车辆的舒适性要求越来越高。此外，车辆在行驶过程中会频繁受到交变载荷的作用和振动、冲击等不确定因素的影响，这些都对新一代汽车车厢地板在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求，而以轻量化为主导的先进汽车材料技术的发展战略—减轻汽车整车质量是实现这一目标的主要措施。
汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能的降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。据资料显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽车整备质量每减少100kg，百公里油耗可降低0.3～0.6L；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
目前，汽车大都采用高密度竹胶地板或木地板，部分采用铝蜂窝地板和PVC地板；竹胶地板或木地板自重大（ρ=1200~1300kg/m3），降低了燃油经济性，且在使用过程中易发生受潮软化、分层、腐蚀等问题。此外，在制作过程中使用了大量的溶剂型胶粘剂，不断释放挥发的苯、甲醛等小分子，会对乘客的人身健康造成伤害。铝蜂窝地板不仅生产工艺复杂，组装步骤繁多，而且在安装过程中存在重大的问题，需对打螺钉的部位经过特殊处理才能够保证足够的握钉力；PVC地板阻燃性差，强度低，低温下脆性大，且线膨胀系数难以满足使用要求，存在较大的热变形问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，所述汽车地板采用由聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫为基体；所述的硬质聚氨酯泡沫内具有沿基体宽度方向铺设的纤维增强体Ⅰ，所述的纤维增强体Ⅰ为玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布中的一种或几种的复合，且所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布为沿基体的厚度方向分布的多层；所述的硬质聚氨酯泡沫内还具有沿基体长度方向铺设的纤维增强体Ⅱ，所述的纤维增强体Ⅱ为连续玻璃纤维直接纱，且所述的连续玻璃纤维直接纱位于相邻两层所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布之间；沿基体宽度方向设置的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布与沿基体长度方向设置的连续玻璃纤维直接纱配合，分别从横向、纵向增强汽车地板的力学性能；制备时，将聚氨酯树脂喷涂在所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱的表面，使聚氨酯树脂均匀浸渍在所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱内，然后聚氨酯树脂发泡并与所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱固化成型得到纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板；所述纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板的密度ρ=400～800kg/m3，纵向弯曲强度SL≥50Mpa，纵向弯曲模量GL≥2.0Gpa，横向弯曲强度ST≥20Mpa，握钉力F≥1600 N。
所述纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板制备时，所述聚氨酯树脂与所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱的质量比为1～1.5:1；其中所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布与连续玻璃纤维直接纱的质量比1:2～3。
本发明提出的一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，以硬质聚氨酯泡沫为基体，在硬质聚氨酯泡沫内设置玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布和玻璃纤维直接纱，使玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布和玻璃纤维直接纱与硬质聚氨酯泡沫发泡固化为一体制备得到纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，增强了汽车地板的横向、纵向力学性能，具有力学性能优异、耐腐蚀性能强、强密比高、寿命长、综合性能良好的特点，可替代现用竹/木胶合地板用于汽车车厢地板。
附图说明
图1为本发明汽车地板的局部示意图。
图中：1、硬质聚氨酯泡沫，2、纤维增强体Ⅱ，3、纤维增强体Ⅰ。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明：
实施例一：
如图1所示，一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，所述汽车地板采用由聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫1为基体；所述的硬质聚氨酯泡沫1内具有沿基体宽度方向铺设的纤维增强体Ⅰ3，所述的纤维增强体Ⅰ3为玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布中的一种或几种的复合，且所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布为沿基体的厚度方向分布的多层；该实施例中，所述的纤维增强体Ⅰ3为90°单向布，且所述的90°单向布为沿基体的厚度方向分布的三层；所述的聚硬质氨酯泡沫1内还具有沿基体长度方向铺设的纤维增强体Ⅱ2，所述的纤维增强体Ⅱ2为连续玻璃纤维直接纱，且所述的连续玻璃纤维直接纱位于相邻两层所述的90°单向布；沿基体宽度方向设置的90°单向布与沿基体长度方向设置的连续玻璃纤维直接纱配合，分别从横向、纵向增强汽车地板的力学性能；制备时，将聚氨酯树脂喷涂在所述90°单向布以及连续玻璃纤维直接纱的表面，使聚氨酯树脂均匀浸渍在所述90°单向布以及连续玻璃纤维直接纱内，然后采用滚动模具连续成型的方法得到纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板；所述纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板的规格为2440mm×1220mm×15mm，该实施例中，聚氨酯树脂与90°单向布、连续玻璃纤维直接纱的质量比为1.1:1，90°单向布与连续玻璃纤维直接纱的质量比为1:2，所述连续纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板的性能见表1。
表1 汽车地板性能
项目 单位 测试结果
密度 kg/m3 601
纵向弯曲强度 MPa 54.2
纵向弯曲模量 MPa 3.02
横向弯曲强度 GPa 27.7
握钉力 N 1812
实施例二：
      一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，所述汽车地板采用由聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫1为基体；所述的硬质聚氨酯泡沫1内具有沿基体宽度方向铺设的纤维增强体Ⅰ3，所述的纤维增强体Ⅰ3为玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布中的一种或几种的复合，且所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布为沿基体的厚度方向分布的多层；该实施例中，所述的纤维增强体Ⅰ3为玻璃纤维方格布，且所述的玻璃纤维方格布为沿基体的厚度方向分布的三层；所述的硬质聚氨酯泡沫内还具有沿基体长度方向铺设的纤维增强体Ⅱ2，所述的纤维增强体Ⅱ2为连续玻璃纤维直接纱，且所述的连续玻璃纤维直接纱位于相邻两层所述的90°单向布；沿基体宽度方向设置的90°单向布与沿基体长度方向设置的连续玻璃纤维直接纱配合，分别从横向、纵向增强汽车地板的力学性能；制备时，将聚氨酯树脂喷涂在所述玻璃纤维方格布以及连续玻璃纤维直接纱的表面，使聚氨酯树脂均匀浸渍在所述玻璃纤维方格布以及连续玻璃纤维直接纱内，然后采用模压或拉挤成型的工艺方法制备规格为1000mm×500mm×12mm的连续纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，该实施例中，聚氨酯树脂与玻璃纤维方格布、连续玻璃纤维直接纱的质量比为1.1:1，玻璃纤维方格布与连续玻璃纤维直接纱的质量比为1:2.5，所述连续纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板的性能见表2。
表2 汽车地板性能
项目 单位 测试结果
密度 kg/m3 614
纵向弯曲强度 MPa 56.5
纵向弯曲模量 MPa 3.13
横向弯曲强度 GPa 30.4
握钉力 N 2025

Claims (2)

1.一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，其特征在于：所述汽车地板采用由聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫（1）为基体；所述的硬质聚氨酯泡沫（1）内具有沿基体宽度方向铺设的纤维增强体Ⅰ（3），所述的纤维增强体Ⅰ（3）为玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布中的一种或几种的复合，且所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布为沿基体的厚度方向分布的多层；所述的硬质聚氨酯泡沫（1）内还具有沿基体长度方向铺设的纤维增强体Ⅱ（2），所述的纤维增强体Ⅱ（2）为连续玻璃纤维直接纱，且所述的连续玻璃纤维直接纱位于相邻两层所述的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布之间；沿基体宽度方向设置的玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布与沿基体长度方向设置的连续玻璃纤维直接纱配合，分别从横向、纵向增强汽车地板的力学性能；制备时，将聚氨酯树脂（1）喷涂在所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱的表面，使聚氨酯树脂均匀浸渍在所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱内，然后聚氨酯树脂发泡并与所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱固化成型得到纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板；所述纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板的密度ρ=400～800kg/m3，纵向弯曲强度SL≥50Mpa，纵向弯曲模量GL≥ 2.0Gpa，横向弯曲强度ST≥20Mpa，握钉力F≥1600 N。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板，其特征在于：所述纤维增强聚氨酯泡沫汽车地板制备时，所述聚氨酯树脂与所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布以及连续玻璃纤维直接纱的质量比为1～1.5：1；其中所述玻璃纤维方格布、90°单向布、锻纹布与连续玻璃纤维直接纱的质量比1：2～3。
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