一种火车内饰面料及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺织面料技术领域，具体为一种火车内饰面料及其制备方法。


背景技术：

2.近年，机动车燃烧事故频发，国家有关部委发文指出，机动车内饰材料燃烧测试标准是确保机动车安全的重要因素之一。各国针对车用内饰面料的燃烧性都有明确的法规，我国在校车、客车及火车用内饰面料的阻燃性能要求上提出了新标准，水平燃烧测试指标由原来的燃烧速度≤100mm/min降低至≤70mm/min。客车内饰材料的阻燃要求仅参照国家强制性gb8410
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2006控制水平燃烧速度，不足以有效的防止火灾、延缓火势蔓延。因此，应工信部要求，有关单位综合参考国内外的相关标准，组织制定并完善汽车强制性国家标准《客车内饰材料的燃烧特性》，行业标准jt/t 1095
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2016《营运客车内饰材料阻燃特性》在2017年4月1日正式实行，两个标准增加垂直燃烧速度、氧指数、烟密度等多项指标要求，提高了汽车内饰的防火阻燃性能要求。另外，为了更好地防范火灾的发生，有关单位制定了《tb/t3237
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2010动车组用内装材料阻燃技术条件》。新标准相比tb/t3138标准，最大的区别在于对燃烧性能要求的基础上，充分考虑了火灾危险的烟雾密度和毒性气体指标。tb/t3237是动车组列车自营运以来对内饰材料首次提出的全面阻燃标准，不仅改进了tb/t3138所涉及的阻燃内容，更引进了烟雾毒性的概念，与国外标准(如din5510
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2、bs 6853、nf f 16
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101等)紧密接轨。产品的烟密度要求比国外同类标准更加严格，对无焰燃烧模式下的发烟量要求(ds1.5≤100，ds4≤200)，在有焰燃烧模式下也要求发烟量达到同样要求。tb/t3237对烟雾毒性的要求是通过限定具体每一种毒性气体的浓度值来实现(而不同于国外其它同类标准以毒性指数来衡量烟雾毒性的危害程度)，一定程度上提高了对产品的要求，动车内装饰材料需要全面减少8种有毒气体的产生或低于规定的浓度要求。
3.机动车内饰材料大多由高分子材料制备，主要由碳、氢元素构成，大多数是易燃、可燃物品。行驶过程中，发动机故障、电器短路、交通事故等各种因素易引起重大火灾，传统的金属和无机非金属材料燃烧时热释放速率大，热值高、火焰传播快且不易熄灭，产生浓烟和有毒气体，造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此，机动车内饰材料必须要有很好的阻燃性，降低火焰蔓延速率，给予乘客充分的逃生时间。
4.现有的火车内饰面料在阻燃改性时无非是使用阻燃剂对纤维进行整理或者加入阻燃纤维，但是，经两种方法处理的纤维都存在不耐磨的问题，且经过阻燃整理后火车内饰面料的降噪性能也有所降低，因此，需研究一种能提高火车内饰面料各方面性能的火车内饰面料。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种火车内饰面料及其制备方法，以解决上目前火车内饰面料存在的问题。
6.一种火车内饰面料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：60～80份改
性棉纤维，10～25份凝胶球和8～15份晶须；所述改性棉纤维是由棉纤维经羧甲基壳聚糖改性后制得。
7.作为优化，所述凝胶球是由壳聚糖和改性氧化石墨烯制得；所述改性氧化石墨烯是由氧化石墨烯经乙二胺处理后制得。
8.作为优化，所述晶须是由钙离子在硫酸作用下制备而成；所述钙离子吸附于凝胶球中。
9.作为优化，所述火车内饰面料要包括以下重量份数的原料组分：70份改性棉纤维，20份凝胶球和10份晶须。
10.作为优化，一种火车内饰面料的制备方法，主要包括以下制备步骤：
11.(1)将棉纤维与羧甲基壳聚糖溶液混合反应，焙烘，洗涤，干燥，得改性棉纤维；
12.(2)将壳聚糖与酸溶液混合，并加入改性氧化石墨烯，超声分散后，滴入氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
13.(3)将步骤(1)所得改性棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与氢氧化钠溶液混合，并加入步骤(2)所得凝胶球，搅拌混合后，再加入戊二醛，搅拌反应后，过滤，洗涤，得预处理火车内饰面料坯料；
14.(4)将预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液混合，并加入晶型控制剂和硫酸，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得火车内饰面料。
15.作为优化，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
16.(1)将棉纤维与质量分数为5g/l的羧甲基壳聚糖溶液按质量比1:6～1：12混合反应，得改性棉纤维坯料，将改性棉纤维坯料焙烘后，用温度为80℃的水和温度为20℃的水依次各洗涤2次后，再于温度为75℃的条件下干燥至恒重，得改性棉纤维；
17.(2)将壳聚糖与质量分数为10～30％的乙酸溶液按质量比1:10～1:30混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.2～0.4倍的改性氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以2～4ml/min的速率滴入质量分数为5～10％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
18.(3)将步骤(1)所得改性棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:8～1:12混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.28～0.30倍的步骤(2)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.3～0.4倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤5～8次后，得预处理火车内饰面料坯料；
19.(4)将预处理火车内饰面料坯料与质量分数为8～15％的氯化钙溶液按质量比1:8～1:18混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.03～0.04倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以5～10ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.1～0.2倍的浓度为70～78％的硫酸，先于温度为
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5～5℃的条件下搅拌反应30～40min后，再于温度为70～85℃的条件下搅拌反应1～2h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤5～8次后，于温度为85℃的条件下干燥2～3h，得火车内饰面料。
20.作为优化，步骤(1)所述棉纤维与羧甲基壳聚糖溶液混合反应的方法为二浸二轧，轧余率为40～60％。
21.作为优化，步骤(1)所述焙烘条件为先于80℃的条件下预烘5min，再于温度为160
℃的条件下焙烘2.5min。
22.作为优化，步骤(2)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比1:1000混合，并加入氧化石墨烯质量2～4倍的乙二胺，于频率为45khz的条件下超声分散2～10min后，再于温度为65℃的条件下恒温反应2～6h后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
23.作为优化，步骤(3)所述火车内饰面料坯料的克重为200～300g/m2。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明在制备火车内饰面料时在面料中加入凝胶球和晶须；首先，凝胶球中含有改性氧化石墨烯和壳聚糖，在加入火车内饰面料坯料后，由于火车内饰面料坯料中的棉纤维在经过羧甲基壳聚糖处理后，火车内饰面料坯料表面带有羧甲基壳聚糖，因此，在戊二醛的交联作用下，凝胶球中的壳聚糖可与火车内饰面料坯料表面的羧甲基壳聚糖发生交联，从而使交联后的凝胶球固定于火车内饰面料坯料之间；由于，凝胶球的存在，因此，可是产品在受力时减少纤维的接触面积，从而提高产品的耐磨性能，并且，由于凝胶球中的主要成分为壳聚糖和改性氧化石墨烯，在高温状态下，可在棉纤维表面形成保护层，从而提高产品的阻燃性能；
26.其次，凝胶球中含有改性氧化石墨烯，改性后的氧化石墨烯对金属离子具有良好的吸附作用，因此，在与钙离子混合后，可将钙离子吸附于凝胶球中，并在硫酸的催化下，在凝胶球中形成硫酸钙晶须，由于凝胶球中硫酸钙晶须的形成，因此可提高凝胶球的力学性能，从而进一步提高凝胶球的耐磨性，间接提高产品的耐磨性能，同时，由于硫酸钙晶须的存在，可使凝胶球内部空隙复杂化，进而提高产品的吸声性能和凝胶球的部分疏水性，并且，硫酸钙晶须具有增韧性，在加入凝胶球中后可使凝胶球在连接于火车内饰面料坯料上时具有更好的连接牢度，可将声能通过晶须的震动被消耗，从而进一步提高产品的降噪性；
27.再者，由于在硫酸钙晶须制备过程中使用浓硫酸，在浓硫酸的作用下，火车内饰面料坯料表面的交联壳聚糖会发生磺化，从而提高火车内饰面料坯料表面的活性，在提高产品本身阻燃、降噪和耐磨性的同时，为火车内饰面料进行其他处理提供了可能。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的火车内饰面料的各指标测试方法如下：
30.耐磨性：于温度为30℃，湿度为60％，压力为5n/cm2的条件下，对各实施例所得火车内饰面料与对比例产品进行摩擦，测量摩擦100次后的磨损率。
31.阻燃性：测量各实施例所得火车内饰面料与对比例产品的极限氧指数。
32.降噪性：测量各实施例所得火车内饰面料与对比例产品在声波频率500hz
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1600hz的吸声系数和声波频率2000hz
‑
6300hz范围的吸声系数。
33.实施例1
34.一种火车内饰面料，按重量份数计，主要包括：70份改性棉纤维，20份凝胶球和10
份晶须。
35.一种火车内饰面料的制备方法，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
36.(1)将棉纤维与质量分数为5g/l的羧甲基壳聚糖溶液按质量比1:8混合反应，得改性棉纤维坯料，将改性棉纤维坯料焙烘后，用温度为80℃的水和温度为20℃的水依次各洗涤2次后，再于温度为75℃的条件下干燥至恒重，得改性棉纤维；
37.(2)将壳聚糖与质量分数为12％的乙酸溶液按质量比1:15混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.3倍的改性氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以3ml/min的速率滴入质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
38.(3)将步骤(1)所得改性棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:10混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.29倍的步骤(2)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.32倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤6次后，得预处理火车内饰面料坯料；
39.(4)将预处理火车内饰面料坯料与质量分数为10％的氯化钙溶液按质量比1:10混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.035倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以8ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.15倍的浓度为75％的硫酸，先于温度为0℃的条件下搅拌反应35min后，再于温度为80℃的条件下搅拌反应1.5h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤6次后，于温度为85℃的条件下干燥2.5h，得火车内饰面料。
40.作为优化，步骤(1)所述棉纤维与羧甲基壳聚糖溶液混合反应的方法为二浸二轧，轧余率为45％。
41.作为优化，步骤(1)所述焙烘条件为先于80℃的条件下预烘5min，再于温度为160℃的条件下焙烘2.5min。
42.作为优化，步骤(2)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比1:1000混合，并加入氧化石墨烯质量3倍的乙二胺，于频率为45khz的条件下超声分散8min后，再于温度为65℃的条件下恒温反应4h后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
43.作为优化，步骤(3)所述火车内饰面料坯料的克重为240g/m2。
44.实施例2
45.一种火车内饰面料，按重量份数计，主要包括：70份棉纤维，20份凝胶球和10份晶须。
46.一种火车内饰面料的制备方法，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
47.(1)将壳聚糖与质量分数为12％的乙酸溶液按质量比1:15混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.3倍的改性氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以3ml/min的速率滴入质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
48.(2)将棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:10混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.29倍的步骤(1)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质
量0.32倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤6次后，得预处理火车内饰面料坯料；
49.(3)将预处理火车内饰面料坯料与质量分数为10％的氯化钙溶液按质量比1:10混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.035倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以8ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.15倍的浓度为75％的硫酸，先于温度为0℃的条件下搅拌反应35min后，再于温度为80℃的条件下搅拌反应1.5h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤6次后，于温度为85℃的条件下干燥2.5h，得火车内饰面料。
50.作为优化，步骤(1)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比1:1000混合，并加入氧化石墨烯质量3倍的乙二胺，于频率为45khz的条件下超声分散8min后，再于温度为65℃的条件下恒温反应4h后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
51.作为优化，步骤(2)所述火车内饰面料坯料的克重为240g/m2。
52.实施例3
53.一种火车内饰面料，按重量份数计，主要包括：70份改性棉纤维，20份凝胶球。
54.一种火车内饰面料的制备方法，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
55.(1)将棉纤维与质量分数为5g/l的羧甲基壳聚糖溶液按质量比1:8混合反应，得改性棉纤维坯料，将改性棉纤维坯料焙烘后，用温度为80℃的水和温度为20℃的水依次各洗涤2次后，再于温度为75℃的条件下干燥至恒重，得改性棉纤维；
56.(2)将壳聚糖与质量分数为12％的乙酸溶液按质量比1:15混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.3倍的改性氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以3ml/min的速率滴入质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
57.(3)将步骤(1)所得改性棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:10混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.29倍的步骤(2)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.32倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤6次后，得预处理火车内饰面料坯料；
58.(4)将预处理火车内饰面料坯料与水按质量比1:10混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.035倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以8ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.15倍的浓度为75％的硫酸，先于温度为0℃的条件下搅拌反应35min后，再于温度为80℃的条件下搅拌反应1.5h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤6次后，于温度为85℃的条件下干燥2.5h，得火车内饰面料。
59.作为优化，步骤(1)所述棉纤维与羧甲基壳聚糖溶液混合反应的方法为二浸二轧，轧余率为45％。
60.作为优化，步骤(1)所述焙烘条件为先于80℃的条件下预烘5min，再于温度为160℃的条件下焙烘2.5min。
61.作为优化，步骤(2)所述改性氧化石墨烯的制备方法为将氧化石墨烯与水按质量比1:1000混合，并加入氧化石墨烯质量3倍的乙二胺，于频率为45khz的条件下超声分散
8min后，再于温度为65℃的条件下恒温反应4h后，过滤，干燥，得改性氧化石墨烯。
62.作为优化，步骤(3)所述火车内饰面料坯料的克重为240g/m2。
63.实施例4
64.一种火车内饰面料，按重量份数计，主要包括：70份改性棉纤维，20份凝胶球和10份晶须。
65.一种火车内饰面料的制备方法，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
66.(1)将棉纤维与质量分数为5g/l的羧甲基壳聚糖溶液按质量比1:8混合反应，得改性棉纤维坯料，将改性棉纤维坯料焙烘后，用温度为80℃的水和温度为20℃的水依次各洗涤2次后，再于温度为75℃的条件下干燥至恒重，得改性棉纤维；
67.(2)将壳聚糖与质量分数为12％的乙酸溶液按质量比1:15混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.3倍的氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以3ml/min的速率滴入质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
68.(3)将步骤(1)所得改性棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:10混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.29倍的步骤(2)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.32倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤6次后，得预处理火车内饰面料坯料；
69.(4)将预处理火车内饰面料坯料与质量分数为10％的氯化钙溶液按质量比1:10混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.035倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以8ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.15倍的浓度为75％的硫酸，先于温度为0℃的条件下搅拌反应35min后，再于温度为80℃的条件下搅拌反应1.5h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤6次后，于温度为85℃的条件下干燥2.5h，得火车内饰面料。
70.作为优化，步骤(1)所述棉纤维与羧甲基壳聚糖溶液混合反应的方法为二浸二轧，轧余率为45％。
71.作为优化，步骤(1)所述焙烘条件为先于80℃的条件下预烘5min，再于温度为160℃的条件下焙烘2.5min。
72.作为优化，步骤(3)所述火车内饰面料坯料的克重为240g/m2。
73.对比例
74.一种火车内饰面料，按重量份数计，主要包括：70份棉纤维，20份凝胶球。
75.一种火车内饰面料的制备方法，所述火车内饰面料的制备方法主要包括以下制备步骤：
76.(1)将壳聚糖与质量分数为12％的乙酸溶液按质量比1:15混合于烧杯中，并向烧杯中加入壳聚糖质量0.3倍的氧化石墨烯，超声分散后，将烧杯内物料以3ml/min的速率滴入质量分数为6％的氢氧化钠溶液中，过滤，得凝胶球；
77.(2)将棉纤维制造成布，得火车内饰面料坯料，将火车内饰面料坯料与质量分数为5～8％的氢氧化钠溶液按质量比1:10混合于反应釜中，并向反应釜中加入火车内饰面料坯料质量0.29倍的步骤(1)所得凝胶球，搅拌混合后，再向反应釜中加入火车内饰面料坯料质
量0.32倍的戊二醛，搅拌反应后，过滤，得滤饼，将滤饼用去离子水洗涤6次后，得预处理火车内饰面料坯料；
78.(3)将预处理火车内饰面料坯料与水按质量比1:10混合，并向预处理火车内饰面料坯料与氯化钙溶液的混合物中加入预处理火车内饰面料坯料质量0.035倍的十二烷基三甲基溴化铵，同时以8ml/min的速率滴加预处理火车内饰面料坯料质量0.15倍的浓度为75％的硫酸，先于温度为0℃的条件下搅拌反应35min后，再于温度为80℃的条件下搅拌反应1.5h后，过滤，得预处理火车内饰面料，将预处理火车内饰面料用去离子水洗涤6次后，于温度为85℃的条件下干燥2.5h，得火车内饰面料。
79.作为优化，步骤(2)所述火车内饰面料坯料的克重为240g/m2。
80.效果例
81.下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的火车内饰面料的性能分析结果。
82.表1
[0083][0084][0085]
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备火车内饰面料时加入凝胶球和晶须可显著提高火车内饰面料的耐磨性、降噪性和阻燃性；从实施例1与实施例2的实验数据比较可发现，当在制备火车内饰面料时不对棉纤维进行改性，火车内饰面料坯料无法与凝胶球间的作用力只有物理作用，没有化学键的生成，因此，产品的耐磨性较差；从实施例1与实施例3的实验数据比较可发现，当在凝胶球中不生成硫酸钙晶须时，凝胶球的孔隙率和弹性较差，因此，产品的降噪性能和阻燃性能大大降低；从实施例1与实施例4的实验数据比较可发现，当在凝胶球中不加入改性石墨烯时，凝胶球中硫酸钙晶须的含量减少，从而降低产品的性能。
[0086]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。