CN111376538A

CN111376538A - 一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质gmt复合板材及其制备方法

Info

Publication number: CN111376538A
Application number: CN201811643080.7A
Authority: CN
Inventors: 方晶; 马国维; 赵程波; 吕超目; 花东龙; 曹安东; 周立; 梅金波
Original assignee: Zhejiang Huajiang Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Huajiang Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明提供了一种汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材及其制备方法。阻燃轻质GMT复合板材包括纤维毡及上表层或下表层或上下表层，纤维毡包括增强纤维、热塑性合成纤维和阻燃粉剂，它是在传统非织造交叉铺网工序之后通过撒粉工艺将阻燃粉剂均匀分散于蓬松纤维毡网表面，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将表面阻燃粉剂均匀浸入纤维基毡，从而制备得到。本发明的阻燃轻质GMT复合板材具有轻质高强、高阻燃性等特性，可广泛应用于各类汽车内外饰件。

Description

一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车内外饰用热塑性复合材料技术领域，具体地说，涉及一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材及其制备方法。

背景技术

轻质GMT是一种由玻璃纤维毡和热塑性树脂复合而成的一种新型复合材料，因其具有轻质环保、吸音隔热、高强韧性、优良的抗化学腐蚀性和环境适应性等特点，而成为当今汽车内外饰材料中最为活跃的开发品种，已广泛应用于各类汽车内外饰件(汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖、齿轮箱盖等)。然由于目前国内轻质GMT板材主要采用干法梳理非织造工艺，梳理非织造工艺下确保阻燃粉剂的均匀分散及在纤维毡中的均匀浸入一直是行业难题，因而目前市场上的轻质GMT材料绝大多数不具备阻燃特性。并且由于现有技术无法突破，目前我国现行国家标准GB8410《汽车内饰材料的燃烧特性》中也仅规定汽车内饰材料的燃烧速度不大于100mm/min即为合格。该标准对汽车内饰材料的热释放速率峰值、极限燃烧氧溶度值、烟密度等级、产烟毒性等评价火灾危险性的重要参数均未作要求，对材料阻燃性的分级与我国现行相关国家标准也不一致。导致目前我国的乘用汽车上仍在大量使用这些易燃可燃内饰材料。随着汽车产业转型升级步伐的不断加快，无论是对于高质量汽车或是新能源汽车，内外饰材料的阻燃性能势在必行。

最近，美国AZDEL公司在湿法造纸工艺基础上将玻璃纤维、热塑性树脂、氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂一起均匀分散于水性介质中，经造纸抄造工艺形成含有均匀分撒有氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂的胚毡，开发出了新一代阻燃轻质GMT。阻燃轻质GMT一经问世就赢得了客车市场的青睐，作为公共交通工具，客车内饰相比乘用车具有更严格的要求。

然国内轻质GMT主要采用干法梳理非织造工艺，梳理非织造工艺下确保阻燃粉剂的均匀分散及在纤维毡中的均匀浸入一直是行业难题。因而许多国内科研单位及轻质GMT材料制造商开始通过对纤维毡做阻燃后处理来制备阻燃轻质GMT。

如专利201810432810.2将由30wt％PP和70wt％玻璃纤维组成的毛毡浸入无卤膨胀阻燃剂的有机硅前驱体溶液，通过浸渍工艺将无卤膨胀阻燃剂浸入纤维毡来制备阻燃轻质GMT。然通过浸渍工艺得到的阻燃胚毡需做脱水烘干处理，每平米1000克左右的胚毡脱水烘干并不是易事，消耗大量电能的同时也严重影响产能。

专利201610632657.9公开了一种防火防污高耐磨纸蜂窝复合板及其制造方法，所述复合板由自下而上依次叠合的底部面料、阻燃胶膜、麻纤维毡、阻燃胶膜、胶膜型纸蜂窝芯、阻燃胶膜、GMT毡、耐磨热熔胶膜复合而成。其阻燃手段也仅是在GMT基毡表面复合阻燃胶膜进行适当的阻燃处理，这种阻燃处理手段在材料防火点燃初期虽能达到一定效果，但当火焰烧破阻燃表皮层燃至GMT芯层时阻燃效果就甚微了。

发明内容

为了克服现有技术中干法轻质GMT不阻燃和阻燃技术不成熟的缺点，本发明公开了一种汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材及其制备方法，由该制备方法得到的轻质GMT复合板材具有轻质高强、高阻燃性等特性，可广泛应用于各类汽车内外饰件。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，所述阻燃轻质GMT复合板材包括纤维毡及上表层或下表层或上下表层，所述纤维毡包括增强纤维、热塑性合成纤维和阻燃粉剂，所述增强纤维占纤维毡总重量的30wt％-55wt％，阻燃粉剂占纤维毡总重量为10wt％-30wt％，所述阻燃粉剂均匀分散纤维毡中。

作为进一步地改进，所述阻燃轻质GMT复合板材的面密度为1000-2500g/m²，体密度为0.3-0.8g/cm³。其中，顶棚材料一般在1000-1300g/m2之间；底护材料一般在1200-1600g/m2之间；行李箱搁物板材料一般在1600-2500g/m2之间，根据产品实际使用情况而定。

作为进一步地改进，所述增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或植物纤维中的一种或几种。

作为进一步地改进，所述热塑性合成纤维选自聚丙烯纤维PP、聚乙烯纤维PE、聚酯纤维PET、ES纤维、尼龙纤维PA中的一种或几种。

作为进一步地改进，所述阻燃粉剂选自膨胀石墨、氢氧化镁、氢氧化铝、硅烷系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷氮复合膨胀型阻燃剂中的一种或几种。

作为进一步地改进，所述阻燃粉剂在纤维毡非织造交叉铺网工序之后，针刺工序之前，通过撒粉均匀分散于蓬松纤维毡网表面，再通过机械振动和超声波震荡从纤维毡添加面分散到另外一面，实现在整体纤维毡中均匀浸入。

作为进一步地改进，所述上表层和/或下表层选自聚丙烯胶膜、聚乙烯胶膜、EVA胶膜、EAA胶膜、聚酯薄膜、热熔胶粉、无纺布或耐候、增强复合膜中的一种或几种。

本发明还提供一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材的制备方法，具体包括以下步骤：

1)、将增强纤维和热塑性合成纤维按比例开松混合均匀，基于纤维毡的总重量，增强纤维的含量为30wt％-55wt％，开松混合均匀的热塑性合成纤维和增强纤维经传统非织造工艺的梳理和交叉铺网工序得到蓬松的纤维毡网；

2)、通过撒粉工艺将阻燃粉剂均匀分撒于蓬松纤维毡网表面，基于纤维毡的总重量，阻燃粉剂的含量为10wt％-30wt％，再通过机械振动和超声波震荡分散工艺将纤维毡表面的阻燃粉剂从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现阻燃粉剂的均匀浸入，然后通过针刺固结得到均匀分撒有阻燃粉剂的纤维毡；

3)、将步骤2)得到的纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、复合上下表皮、冷却和切割制得阻燃轻质GMT复合板材。

作为进一步地改进，所述步骤3)中的上表层和/或下表层选自聚丙烯胶膜、聚乙烯胶膜、EVA胶膜、EAA胶膜、聚酯薄膜、热熔胶粉、无纺布或耐候、增强复合膜中的一种或几种。

本发明的有益效果如下：

1)目前市场上现有的阻燃GMT复合板在火烧至GMT芯层时会失去阻燃效果，而本发明的阻燃轻质GMT复合板材不仅在材料防火点燃初期能达到一定效果，当火焰烧破表皮层燃至GMT芯层时阻燃效果也明显，即整体阻燃，更加安全可靠。

2)、本发明在传统非织造交叉铺网工序之后通过撒粉工艺将阻燃粉剂均匀分散于蓬松纤维毡网表面，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将表面阻燃粉剂均匀浸入纤维基毡，解决了高速混纺工艺下粉剂无法浸入纤维毡的行业难题，首次成功制备了干法阻燃轻质GMT。

3)、本发明有望实现多种阻燃剂复配，如有机硅化合物与氮磷复合膨胀型阻燃剂并用时，在燃烧过程中，两者能相互促进，能够形成含硅炭化保护层。与常规炭层相比，此类炭层结构致密稳定，抗氧化能力大大增强。因此具有卓越的隔热抑烟、断绝氧的供应，并防止熔滴等功能，从而获得协同增效的阻燃作用，并且在一定程度上减少了阻燃剂的用量。

附图说明

图1：本发明阻燃轻质GMT复合板材制毡工艺图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行进一步详细说明：

实施例1

本实施例是一种用于制备汽车底护板的阻燃轻质GMT复合板材，包括纤维毡及上下表层，上表层为无纺布，下表层为增强复合膜，纤维毡由玻璃纤维、聚丙烯纤维和膨胀石墨阻燃粉剂组成，玻璃纤维占纤维毡总重量的30wt％，膨胀石墨占纤维毡总重量为10wt％，膨胀石墨均匀分散纤维毡中，阻燃轻质GMT复合板材的面密度为1600g/m²，体密度为0.5g/cm³。

膨胀石墨阻燃粉剂在非织造交叉铺网工序之后，针刺工序之前，通过撒粉工艺将膨胀石墨均匀分散于蓬松纤维毡网表面，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的膨胀石墨从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现均匀浸入，得到均匀分撒有膨胀石墨的聚丙烯和玻璃纤维混纺毡，从而得到制备汽车底护板用的阻燃轻质GMT复合板材。

本实施例汽车底护板用的阻燃轻质GMT复合板材的制备，具体包括以下步骤：

1)、将玻璃纤维和聚丙烯纤维按比例开松混合均匀，基于纤维毡的总重量，玻璃纤维的含量为30wt％，开松混合均匀的聚丙烯纤维和玻璃纤维经传统非织造工艺的梳理和交叉铺网工序得到蓬松纤维毡网；

2)、通过撒粉工艺将膨胀石墨均匀分撒于蓬松纤维毡网表面，基于纤维毡的总重量，膨胀石墨的含量为10wt％，采用黑色膨胀石墨阻燃剂考虑成本的同时又顾及其最终产品本身颜色是黑色，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的阻燃粉剂从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现均匀浸入，然后通过针刺固结得到均匀分撒有阻燃粉剂的纤维毡；

3)、将纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、上复合无纺布，下复合增强复合膜、冷却和切割制得用于制备汽车底护板的阻燃轻质GMT复合板材，1600g/m²。

对比例1

与实施例1相比，不加膨胀石墨的汽车底护板用传统轻质GMT复合板材。

实施例2

本实施例是一种用于制备汽车顶棚内衬的阻燃轻质GMT复合板材，包括纤维毡及上下表层，上表层为无纺布，下表层为聚乙烯粘结胶膜，纤维毡由玄武岩纤维、ES纤维和氢氧化镁阻燃粉剂组成，武岩纤维占纤维毡总重量的55wt％，氢氧化镁占纤维毡总重量为20wt％，氢氧化镁均匀分散纤维毡中，阻燃轻质GMT复合板材的面密度为1000g/m²，体密度为0.3g/cm³。。

氢氧化镁阻燃粉剂在非织造交叉铺网工序之后，针刺工序之前，通过撒粉工艺将氢氧化镁均匀分散于蓬松纤维毡网表面，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的氢氧化镁从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现均匀浸入，得到均匀分撒有氢氧化镁的ES纤维和玄武岩纤维混纺毡，从而得到制备汽车顶棚内衬用的阻燃轻质GMT复合板材。

本实施例汽车顶棚内衬用的阻燃轻质GMT复合板材的制备，具体包括以下步骤：

1)、将玄武岩纤维和ES纤维按比例开松混合均匀，基于纤维毡的总重量，玄武岩纤维的含量为55wt％，开松混合均匀的玄武岩纤维和ES纤维经传统非织造工艺的梳理和交叉铺网工序得到蓬松纤维毡网；

2)、通过撒粉工艺将氢氧化镁均匀分撒于蓬松纤维毡网表面，基于纤维毡的总重量，氢氧化镁的含量为20wt％，采用氢氧化镁是考虑产品是白色，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的氢氧化镁阻燃粉剂从添加面分散到另外一面，并且在整体纤维毡中实现均匀浸入，然后通过针刺固结得到均匀分撒有阻燃粉剂的纤维毡；

3)、将纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、上复合无纺布，下复合聚乙烯粘结胶膜、冷却和切割制得用于制备汽车顶棚内衬的阻燃轻质GMT复合板材，1000g/m²。

对比例2

与实施例2相比，不加氢氧化镁的汽车顶棚内衬用传统轻质GMT复合板材。

实施例3

本实施例是一种用于制备汽车行李箱搁物板的阻燃轻质GMT复合板材，包括纤维毡及上下表层，上表层为无纺布，下表层为聚丙烯粘结胶膜，纤维毡由麻纤维、PET纤维和磷氮复合膨胀型阻燃粉剂组成，麻纤维占纤维毡总重量的45wt％，膨胀型阻燃粉剂占纤维毡总重量为30wt％，膨胀型阻燃粉剂均匀分散纤维毡中，阻燃轻质GMT复合板材的面密度为2500g/m²，体密度为0.7g/cm³。

膨胀型阻燃粉剂在非织造交叉铺网工序之后，针刺工序之前，通过撒粉工艺将膨胀型阻燃粉剂均匀分散于蓬松纤维毡网表面，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的膨胀型阻燃粉剂从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现均匀浸入，得到均匀分撒有膨胀型阻燃粉剂的麻纤维和PET纤维混纺毡，从而得到制备汽车行李箱搁物板用的阻燃轻质GMT复合板材。

本实施例汽车行李箱搁物板用的阻燃轻质GMT复合板材的制备，具体包括以下步骤：

1)、将麻纤维和PET纤维按比例开松混合均匀，基于纤维毡的总重量，麻纤维的含量为45wt％，开松混合均匀的麻纤维和PET纤维经传统非织造工艺的梳理和交叉铺网工序得到蓬松纤维毡网；

2)、通过撒粉工艺将膨胀型阻燃粉剂均匀分撒于蓬松纤维毡网表面，基于纤维毡的总重量，磷氮复合膨胀型阻燃粉剂的含量为30wt％，采用磷氮复合膨胀型阻燃剂是考虑产品是白色，然后通过机械振动和超声波震荡分散工艺将毡材表面的膨胀型阻燃粉剂从添加面分散到另外一面，在整体纤维毡中实现均匀浸入，然后通过针刺固结得到均匀分撒有阻燃粉剂的纤维毡；

3)、将纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、上复合无纺布，下复合聚丙烯粘结胶膜、冷却和切割制得用于制备汽车行李箱搁物板的阻燃轻质GMT复合板材，2500g/m²。

对比例3

与实施例3相比，不加膨胀型阻燃粉剂的汽车行李箱搁物板用传统轻质GMT复合板材。

为了说明本发明制备的阻燃轻质GMT材料能够应用于汽车内外饰件，根据GB/T2406-2009、GB/T 8410-2006、GB/T 1040.2-2006、GB T 9341-2008测试复合材料的氧指数、水平燃烧速度及拉伸弯曲强度，实施例1-3及对比例1-3的测试结果如下表1所示：

表1各实施例及对比例产品性能测试结果

由上表1可知，经过本发明阻燃轻质GMT板材，弥补了传统的GMT板材不阻燃的缺点，同时力学性能也略微提升，这大大的拓宽该复合材料的应用领域，能满足汽车内外饰材料对强度、安全、阻燃等方面的要求。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述阻燃轻质GMT复合板材包括纤维毡及上表层或下表层或上下表层，所述纤维毡包括增强纤维、热塑性合成纤维和阻燃粉剂，所述增强纤维占纤维毡总重量的30wt％-55wt％，阻燃粉剂占纤维毡总重量为10wt％-30wt％，所述阻燃粉剂均匀分散纤维毡中。

2.根据权利要求1所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述阻燃轻质GMT复合板材的面密度为1000-2500g/m²，体密度为0.3-0.8g/cm³。

3.根据权利要求1所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或植物纤维中的一种或几种。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述热塑性合成纤维选自聚丙烯纤维PP、聚乙烯纤维PE、聚酯纤维PET、ES纤维、尼龙纤维PA中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述阻燃粉剂选自膨胀石墨、氢氧化镁、氢氧化铝、硅烷系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷氮复合膨胀型阻燃剂中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述阻燃粉剂在纤维毡非织造交叉铺网工序之后，针刺工序之前，通过撒粉均匀分散于蓬松纤维毡网表面，再通过机械振动和超声波震荡从纤维毡添加面分散到另外一面，实现在整体纤维毡中均匀浸入。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材，其特征在于，所述上表层和/或下表层选自聚丙烯胶膜、聚乙烯胶膜、EVA胶膜、EAA胶膜、聚酯薄膜、热熔胶粉、无纺布或耐候、增强复合膜中的一种或几种。

8.一种如权利要求1、2、3、5或6所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3)、将步骤2)得到的纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、复合上表层或下表层或上下表层、冷却和切割制得阻燃轻质GMT复合板材。

9.根据权利要求8所述的用于汽车内外饰件的阻燃轻质GMT复合板材的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的上表层和/或下表层选自聚丙烯胶膜、聚乙烯胶膜、EVA胶膜、EAA胶膜、聚酯薄膜、热熔胶粉、无纺布或耐候、增强复合膜中的一种或几种。