一种聚氨酯复合板材及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及聚氨酯技术领域，尤其涉及一种聚氨酯复合板材及其制备方法和应用。


背景技术：

2.汽车内饰的环保性受到越来越多的重视，其中，挥发性有机化合物(简称voc)浓度是评价车内空气质量的一个重要指标，
3.cn107163810a公开了一种低voc的聚烯烃热塑性弹性体(tpo)汽车内饰材料，包括自下而上的聚烯烃海绵层、tpo表皮层、水性聚氨酯底漆层和水性聚氨酯面漆层，水性聚氨酯底漆层包括按重量份计的如下组分：水性聚氨酯树脂50-70份、消泡剂0.1-1份、分散剂0.2-0.5份、固化剂0.2-0.6份、纳米二氧化钛3-10份、硅溶胶2-5份、去离子水15-30份。其公开的低voc的tpo汽车内饰材料，解决了传统溶剂型tpo材料voc高、气味差的缺点，符合汽车厂商对内饰材料的环保低散发低voc的高品质的要求。
4.cn209552605u公开了一种汽车内饰材料低voc低气面料，包括面料层，面料层为竹纤维面料，面料层的底部通过热融合或粘连方式连接有弹性层，弹性层内部有大量弹性球颗粒，弹性层的下方通过热复合连接有吸附层，吸附层由多个为气腔组成，吸附层的底部连接有透气层，透气层的下方连接有防水层，通过在面料层底部设置弹性层和吸附层，一方面能够保证面料具有的弹性，同时还能有效的吸附气味及有害物质，另外，设置的透气层和防水层保证了面料的透气防水性，使得面料的使用寿命增加，不易发霉损坏。
5.cn105176027a公开了一种穿透式加热降低汽车内饰材料中voc的方法，包括烘房加热、汽车内饰材料的导入、热风穿透式加热、voc处理和汽车内饰材料的导出。其公开的方法运用抽吸力，将汽车内饰材料吸附，热空气快速穿过圆网滚筒，将包覆于表面的汽车内饰材料充分受热，迅速将汽车内饰材料表层与中间层的温度达到一致，加热到预定温度。其公开的方法需要的时间为1-10分钟，加热温度为60-150℃，与现有的方法相比显著减少了工作的时间、降低了加热温度，对voc的处理效果好，且能进行连续化生产。
6.综上所述，开发低气味且低挥发性的汽车内饰材料至关重要。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚氨酯复合板材及其制备方法和应用，所述聚氨酯复合板材具有低挥发性的特点。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种聚氨酯复合板材，所述聚氨酯复合板材包括依次层叠设置的第一骨架层、热熔胶层、第二骨架层和聚氨酯层；
10.所述第二骨架层包括吸附材料和三维骨架纤维材料的组合；
11.所述热熔胶层的材质包括发泡聚氨酯和聚乙烯的组合。
12.本发明所述聚氨酯复合板材以第一骨架层、热熔胶层和第二骨架层作为复合骨架
层，此种设置保证聚氨酯复合板材的机械性能；热熔胶层中还有部分发泡聚氨酯，与聚氨酯层配合，保证聚氨酯复合板材的柔软性和弹性；在第二骨架层设置有吸附材料，位于含有发泡聚氨酯的热熔胶层和聚氨酯层之间，提高吸附效率，降低voc含量，同时，吸附材料设置于三维骨架纤维材料中，分散性好，能进一步降低聚氨酯复合板材的voc含量。
13.优选地，所述第一骨架层的材质包括聚丙烯和连续玻璃纤维的组合。本发明第一骨架层设置有连续玻璃纤维，有助于提升聚氨酯复合板材的轻量化特性，且不损失其机械性能。
14.优选地，以所述聚丙烯的总重量为100份计，所述连续玻璃纤维的重量份数为0.5-2.5份，例如1份、1.5份、2份等。
15.优选地，所述热熔胶层中，发泡聚氨酯和聚乙烯的质量比为1:(5-20)，其中，5-20可以为6、8、10、12、14、16、18等。
16.优选地，所述第二骨架层中，以所述三维纤维骨架材料的总重量为100份计，所述吸附材料的重量份数为1-3份，例如1.5份、2份、2.5份等。
17.优选地，所述三维纤维骨架材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯的组合，聚乙烯和聚丙烯的组合，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯和聚丙烯的组合等。
18.优选地，所述三维纤维骨架材料的孔径为2-100μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm等。
19.优选地，所述聚氨酯复合板材的厚度为2.5-5.5mm，例如3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等。
20.优选地，所述第一骨架层的厚度为1-2mm，例如1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm等。
21.优选地，所述热熔胶层的厚度为0.5-1mm，例如0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm等。
22.优选地，所述第二骨架层的厚度为0.5-1mm，例如0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm等。
23.优选地，所述聚氨酯层的厚度为0.5-1.5mm，例如0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm等。
24.第二方面，本发明提供一种第一方面所述的聚氨酯复合板材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
25.步骤1、将发泡聚氨酯和聚乙烯混合，热压至第一骨架层，形成热熔胶层；
26.步骤2、将吸附材料和三维骨架纤维材料混合，热压至热熔胶层，形成第二骨架层；
27.步骤3、将聚氨酯熔融后，辊压至第二骨架层，形成聚氨酯层，得到所述聚氨酯复合板材。
28.本发明所述方法未使用溶剂，在制备中减少了有机挥发物的原料来源，通过热压或辊压完成聚氨酯复合板材各层的制备，进一步减少各层原料中的有机挥发性物质的含量，降低聚氨酯复合板材的voc。
29.优选地，步骤1和步骤2中，所述热压的温度各自独立地为120-220℃，例如140℃、160℃、180℃、200℃等，进一步优选150-210℃。
30.优选地，步骤3中，所述辊压的压力为0.2-0.5mpa，例如0.25mpa、0.3mpa、0.35mpa、0.40mpa、0.45mpa等。
31.第三方面，本发明提供一种第一方面所述的聚氨酯复合板材在汽车内饰中的应用。
32.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
33.本发明所述聚氨酯复合板材满足质感和机械性能的基础上，具有低气体挥发性的优势，且制备方法简单易操作，所述聚氨酯复合板材的tvoc在2955μg/m3以内。
附图说明
34.图1是实施例1所述的聚氨酯复合板材的结构示意图；
35.其中，1-第一骨架层；2-热熔胶层；3-第二骨架层；4-聚氨酯层。
具体实施方式
36.为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
37.实施例1
38.本实施例提供一种聚氨酯复合板材，其结构示意图如图1所示，所述聚氨酯复合板材包括依次层叠设置的第一骨架层1(1mm)、热熔胶层2(1mm)、第二骨架层3(1mm)和聚氨酯层4(1.5mm)；
39.所述第一骨架层的材质由100重量份聚丙烯(购于顺天实业)和2.5重量份连续玻璃纤维(购于佛山市滤之杰环保科技有限公司，牌号为lzj-189)组成；
40.所述第二骨架层由1重量份吸附材料(活性炭)和100重量份三维骨架纤维材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯，孔径为50μm，购于阿尔法)组成；
41.所述热熔胶层的材质由质量比为1:20的发泡聚氨酯(购于顺天实业)和聚乙烯(购于顺天实业)组成。
42.所述聚氨酯层的聚氨酯购于巴斯夫，牌号为1160a13p。
43.上述聚氨酯复合板材的制备方法，包括如下步骤：
44.步骤1、将发泡聚氨酯和聚乙烯混合，在185℃下热压至第一骨架层，形成热熔胶层；
45.步骤2、将吸附材料和三维骨架纤维材料混合，在200℃下热压至热熔胶层，形成第二骨架层；
46.步骤3、将聚氨酯熔融后，在0.3mpa的压力下辊压至第二骨架层，形成聚氨酯层，得到所述聚氨酯复合板材。
47.实施例2
48.本实施例提供一种聚氨酯复合板材，其结构示意图如图1所示，所述聚氨酯复合板材包括依次层叠设置的第一骨架层1(1.5mm)、热熔胶层2(0.75mm)、第二骨架层3(0.8mm)和聚氨酯层4(1.0mm)；
49.所述第一骨架层的材质由100重量份聚丙烯(购于顺天实业)和1.5重量份连续玻璃纤维(购于佛山市滤之杰环保科技有限公司，牌号为lzj-189)组成；
50.所述第二骨架层由3重量份份吸附材料(活性炭)和100重量份三维骨架纤维材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯，孔径为80μm，购于阿尔法)组成；
51.所述热熔胶层的材质由质量比为1:10的发泡聚氨酯(购于顺天实业)和聚乙烯(购于顺天实业)组成。
52.所述聚氨酯层的聚氨酯购于巴斯夫，牌号为1160a13p。
53.上述聚氨酯复合板材的制备方法，包括如下步骤：
54.步骤1、将发泡聚氨酯和聚乙烯混合，在175℃下热压至第一骨架层，形成热熔胶层；
55.步骤2、将吸附材料和三维骨架纤维材料混合，在180℃下热压至热熔胶层，形成第二骨架层；
56.步骤3、将聚氨酯熔融后，在0.2mpa的压力下辊压至第二骨架层，形成聚氨酯层，得到所述聚氨酯复合板材。
57.实施例3
58.本实施例提供一种聚氨酯复合板材，其结构示意图如图1所示，厚度为2.5-5.5mm，所述聚氨酯复合板材包括依次层叠设置的第一骨架层1(2mm)、热熔胶层2(0.5mm)、第二骨架层3(0.5mm)和聚氨酯层4(0.5mm)；
59.所述第一骨架层的材质由100重量份聚丙烯(购于)和0.5重量份连续玻璃纤维(购于佛山市滤之杰环保科技有限公司，牌号为lzj-189)组成；
60.所述第二骨架层由3重量份份吸附材料(活性炭)和100重量份三维骨架纤维材料(聚乙烯，孔径为40μm，购于阿尔法)组成；
61.所述热熔胶层的材质由质量比为1:5的发泡聚氨酯(购于顺天实业)和聚乙烯(购于顺天实业)组成。
62.所述聚氨酯层的聚氨酯购于巴斯夫，牌号为1160a13p。
63.上述聚氨酯复合板材的制备方法，包括如下步骤：
64.步骤1、将发泡聚氨酯和聚乙烯混合，依次在120℃和190℃下热压至第一骨架层，形成热熔胶层；
65.步骤2、将吸附材料和三维骨架纤维材料混合，在210℃下热压至热熔胶层，形成第二骨架层；
66.步骤3、将聚氨酯熔融后，在0.5mpa的压力下辊压至第二骨架层，形成聚氨酯层，得到所述聚氨酯复合板材。
67.实施例4
68.本实施例与实施例1的区别在于第一骨架层中不包括连续玻璃纤维，其余均与实施例1相同。
69.实施例5
70.本实施例与实施例1的区别在于三维纤维骨架材料的孔径为150μm，其余均与实施例1相同。
71.对比例1
72.本对比例提供一种聚氨酯复合板材，所述聚氨酯复合板材包括依次层叠设置的骨架层(2mm)、热熔胶层(1mm)和聚氨酯层(1.5mm)；
73.所述骨架层的材质由100重量份聚丙烯(购于顺天实业)，.5重量份连续玻璃纤维(购于佛山市滤之杰环保科技有限公司，牌号为lzj-189)，1重量份吸附材料(活性炭)和100
重量份三维骨架纤维材料(聚对苯二甲酸乙二醇酯，孔径为50μm，购于阿尔法)组成；
74.所述热熔胶层的材质由质量比为1:20的发泡聚氨酯(购于顺天实业)和聚乙烯(购于顺天实业)组成。
75.所述聚氨酯层的聚氨酯购于巴斯夫，牌号为1160a13p。
76.上述聚氨酯复合板材的制备方法，包括如下步骤：
77.步骤1、将发泡聚氨酯、聚乙烯、吸附材料和三维骨架纤维材料混合，在200℃下热压至第一骨架层，形成热熔胶层；
78.步骤2、将聚氨酯熔融后，在0.3mpa的压力下辊压至第二骨架层，形成聚氨酯层，得到所述聚氨酯复合板材。
79.对比例2
80.本对比例与实施例1的区别在于将热熔胶层中的发泡聚氨酯添加至聚氨酯层中，其余均与实施例1相同。
81.性能测试
82.将实施例1-5和对比例1-2所述聚氨酯复合板材按照gn/t 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》指出的hj/t400-2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》进行测试。
83.测试结果汇总于表2中。
84.表2
[0085] tvoc(μg/m3)实施例12644实施例22530实施例32552实施例42580实施例52955对比例13450对比例23681
[0086]
分析表1数据可知，本发明所述聚氨酯复合板材的tvoc在2955μg/m3以内，具有低voc的特性。
[0087]
分析对比例1与实施例1可知，对比例1性能不如实施例1，证明本发明所述结构的骨架层以及原材料的设置形成的聚氨酯复合板材性能更佳。
[0088]
分析对比例2与实施例1可知，对比例2性能不如实施例1，证明将聚氨酯其中的一部分设置于热熔胶层形成的聚氨酯复合板材性能更佳。
[0089]
分析实施例4与实施例1可知，实施例4的voc性能下降不明显，但是加工成型后的产品质感较差。
[0090]
分析实施例5与实施例1可知，实施例5性能不如实施例1，证明骨架层中的三维骨架纤维材料的粒径在2-100μm范围内形成的聚氨酯复合板材性能更佳。
[0091]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的
添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。