一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法与流程

1.本发明涉及备胎盖板技术领域，具体为一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法。


背景技术：

2.备胎盖板，实际应用时一般会安装在行李箱内，用于隔开备胎仓和行李箱，可实现遮蔽备胎和物品的作用，现有应用较为广泛；如今较为常用的备胎盖板材质包括pp注塑、pp蜂窝板、硬质纤维板等，但上述材料均存在阻燃性差、强度低的缺点，承载性能无法满足实际应用。
3.基于该情况，为提高备胎盖板的阻燃性和承载性能，本技术公开了一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法，以提高盖板的阻燃性能和综合力学性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，70～80℃下搅拌反应8～9h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；
8.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌30～40min，得到溶液a；
9.取阻燃中间体和乙腈，60～70℃下搅拌1.5～2h，加入溶液a，氮气气氛下反应3～4h，加入胺基化石墨烯，继续反应6～8h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；
10.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15～20s，得到聚氨酯发泡液；
11.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，得到成品。
12.较优化的方案，步骤(1)中，胺基化石墨烯的制备方法为：
13.取氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散20～30min，加入氨水调节ph至11，再加入三乙烯四胺，在90～95℃油浴条件下搅拌反应8～10h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯。
14.较优化的方案，步骤(1)中，所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
15.较优化的方案，步骤(1)中，溶液a制备时对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：(1.1～1.2)。
16.较优化的方案，步骤(3)中，压制工艺参数为：模具温度为95～105℃，压制压力为
18～20mpa。
17.较优化的方案，步骤(2)中，物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为(140～150)：(90～100)。物料b中各组分占比为：60～62wt％聚酯多元醇、20～25wt％丙三醇、2～3wt％三乙醇胺、1～1.5wt％发泡剂、0.5～1wt％二月桂酸二丁基锡、1～1.5wt％二氧化钛、3～4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
18.较优化的方案，根据以上任意一项所述的一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法制备的阻燃耐老化盖板。
19.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
20.本发明公开了一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法，实际应用时会通过冲切对盖板进行形状切割，此时盖板的边缘较为锋利，应用会存在安全隐患，因此在实际应用中可对盖板进行外层面料包覆防护，以避免盖板的边缘磕碰后导致盖板破碎分层；面料材质一般选择为针刺涤纶绒毯，也可根据实际需求选取阻燃性能较为优异的面料，面料包覆时通过聚氨酯类热熔胶喷胶后压制包覆形成外层面料包覆，将包覆后的盖板投入实际应用，其安装在行李箱内，用于隔开备胎仓和行李箱，可实现遮蔽备胎和物品的作用，实用性较好。
21.本技术制备的盖板结构为聚氨酯发泡层-骨架-聚氨酯发泡层，其中骨架主要为玻纤毡-蜂窝纸-玻纤毡结构，制备得到隔音效果好的汽车备胎改变，且产品力学性能较为优异；在该方案基础上，本技术在聚氨酯发泡层中引入氧化石墨烯和二氧化钛，氧化石墨烯的引入能够对发泡层提供支撑，从而提高产品的整体力学性能；二氧化钛的引入能够提高产品的抗紫外性能，盖板耐老化性能得到提升。
22.同时，本技术制备时对氧化石墨烯进行氨基化改性，改性时采用三乙烯四胺作为氨基接枝，一方面能够提高氧化石墨烯的分散性能，提高其与聚氨酯发泡层组分间相容性，从而保证产品力学性能；另一方面，三乙烯四胺相比于常规使用的乙二胺，引入三乙烯四胺能够提高氧化石墨烯表面的氨基含量，能够提高聚氨酯发泡层组分间结合力，从而使得盖板的力学性能得到进一步提升。
23.在此基础上，本技术通过季戊四醇、三氯氧磷反应生成阻燃中间体二氯双螺环季戊四醇二磷酯，再将其与胺基化石墨烯、对羟基苯甲醛反应生成氧化石墨烯阻燃剂；在该过程中，一方面氧化石墨烯和二氧化钛的引入能够起到物理遮蔽作用，抑制燃烧，另一方面，氧化石墨烯表面的氨基会与阻燃中间体二氯双螺环季戊四醇二磷酯、对羟基苯甲醛反应，生成螺环席夫碱结构，以提高备胎盖板的阻燃效果；
24.由于该反应过程中会生成席夫碱结构，为进一步保证盖板的抗紫外老化性能，本技术限定“所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3”，对反应组分的量进行限定，此时体系中胺基化氧化石墨烯、对羟基苯甲醛的含量远大于阻燃中间体接枝反应所需的量，因此过量的胺基化氧化石墨烯、对羟基苯甲醛会进一步反应生成席夫碱，与聚氨酯发泡层中引入的二氧化钛相互配合，以进一步提高盖板的抗紫外老化性能。
25.本发明公开了一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法，工艺设计较为合理，简单易操作，且聚氨酯发泡层的配方适应，为了不影响聚氨酯发泡层的发泡效果，对二氧化钛、氧化石墨烯阻燃剂的含量均进行调整限定，制备得到的行李箱备胎盖板轻量化、气味性、阻燃等性能指标均满足要求，且具有较优异的抗紫外老化性能，具有较高的应
用性。
具体实施方式
26.下面将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。
27.实例1：
28.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散20min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml三乙烯四胺，在90℃油浴条件下搅拌反应10h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
30.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，70℃下搅拌反应9h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
31.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌30min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
32.取阻燃中间体和乙腈，60℃下搅拌2h，加入溶液a，氮气气氛下反应3h，加入胺基化石墨烯，继续反应6h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
33.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
34.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
35.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为95℃，压制压力为20mpa。得到成品。
36.实例2：
37.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散25min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml三乙烯四胺，在95℃油浴条件下搅拌反应9h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
39.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，75℃下搅拌反应8.5h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
40.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌35min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
41.取阻燃中间体和乙腈，65℃下搅拌1.5h，加入溶液a，氮气气氛下反应3.5h，加入胺基化石墨烯，继续反应7h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲
醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
42.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
43.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
44.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为100℃，压制压力为18mpa。得到成品。
45.实例3：
46.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
47.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散30min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml三乙烯四胺，在95℃油浴条件下搅拌反应8h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
48.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，80℃下搅拌反应8h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
49.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌40min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
50.取阻燃中间体和乙腈，70℃下搅拌1.5h，加入溶液a，氮气气氛下反应4h，加入胺基化石墨烯，继续反应8h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
51.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌20s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
52.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
53.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为105℃，压制压力为18mpa。得到成品。
54.对比例1：对比例1以实例2为对照组，对比例1中通过乙二胺对氧化石墨烯进行胺基化，其余工艺步骤和参数与实例2一致。
55.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
56.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散25min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml乙二胺，在95℃油浴条件下搅拌反应9h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
57.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，75℃下搅拌反应8.5h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
58.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌35min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
59.取阻燃中间体和乙腈，65℃下搅拌1.5h，加入溶液a，氮气气氛下反应3.5h，加入胺基化石墨烯，继续反应7h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
60.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
61.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
62.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为100℃，压制压力为18mpa。得到成品。
63.对比例2：对比例2以实例2为对照组，对比例2中所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为1：1：2，其余工艺步骤和参数与实例2一致。
64.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
65.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散25min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml三乙烯四胺，在95℃油浴条件下搅拌反应9h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
66.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，75℃下搅拌反应8.5h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
67.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌35min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
68.取阻燃中间体和乙腈，65℃下搅拌1.5h，加入溶液a，氮气气氛下反应3.5h，加入胺基化石墨烯，继续反应7h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比1：1：2。
69.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
70.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
71.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为100℃，压制压力为18mpa。得到成品。
72.对比例3：对比例3以实例2为对照组，对比例3中并未引入二氧化钛，其余工艺步骤和参数与实例2一致。
73.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
74.(1)取0.6g氧化石墨烯和去离子水溶解，超声分散25min，加入氨水调节ph至11，再加入6ml三乙烯四胺，在95℃油浴条件下搅拌反应9h，抽滤收集产物，依次通过乙醇和去离子水洗涤，真空干燥，得到胺基化石墨烯；
75.取季戊四醇、三氯氧磷混合均匀，75℃下搅拌反应8.5h，氯仿洗涤，抽滤收集产物，真空干燥，得到阻燃中间体；所述季戊四醇和三氯氧磷的摩尔比为1：2。
76.取对羟基苯甲醛、三乙胺和乙腈，混合搅拌35min，得到溶液a；所述对羟基苯甲醛、三乙胺的质量比为1：1.2。
77.取阻燃中间体和乙腈，65℃下搅拌1.5h，加入溶液a，氮气气氛下反应3.5h，加入胺基化石墨烯，继续反应7h，乙醇洗涤，收集产物，得到氧化石墨烯阻燃剂；所述对羟基苯甲醛、阻燃中间体、胺基化石墨烯的摩尔比为2：1：3。
78.(2)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯阻燃剂和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
79.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、4wt％氧化石墨烯阻燃剂，余量为去离子水。
80.(3)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为100℃，压制压力为18mpa。得到成品。
81.对比例4：对比例4以实例2为对照组，对比例4中并未对氧化石墨烯进行改性，其余工艺步骤和参数与实例2一致。
82.一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板的制备方法，包括以下步骤：
83.(1)取聚酯多元醇、丙三醇、三乙醇胺、发泡剂、二月桂酸二丁基锡、氧化石墨烯、二氧化钛和去离子水，混合均匀后得到物料b，将物料b与二苯甲烷二异氰酸酯混合，搅拌15s，得到聚氨酯发泡液；物料b和二苯甲烷二异氰酸酯的质量份数比为150份：100份。
84.物料b中各组分占比为：62wt％聚酯多元醇、25wt％丙三醇、3wt％三乙醇胺、1.5wt％发泡剂、0.8wt％二月桂酸二丁基锡、1.5wt％二氧化钛、4wt％氧化石墨烯，余量为去离子水。
85.(2)取蜂窝纸和玻纤毡，以玻纤毡、蜂窝纸、玻纤毡的排列顺序进行堆叠放置，形成骨架；在骨架两侧喷涂聚氨酯发泡液，模具中压制成型，压制工艺参数为：模具温度为100℃，压制压力为18mpa。得到成品。
86.上述实例中，制备的产品厚度均为20mm，面积为1m2，其中六角蜂窝纸面密度为140g/m2，每层玻纤毡面密度均为600g/m2，每层聚氨酯发泡层克重为300g/m2。
87.检测实验：
88.1、取实例1-3、对比例1-4制备的样品，通过静态载荷试验检测盖板的承载变形量，测试温度为25℃，静态载荷试验时载荷为180kg，加载100mm
×
的方形区域，选择样品的最大薄弱点，测试其承载24h后的盖板变形量，去除载重后静置24h，测试其永久变形量a。
89.2、取实例1-3制备的样品，测试其极限氧指数。
90.3、取实例1-3、对比例1-4制备的样品，置于1200μw/cm2紫外光条件下照射6h，温度为40℃，照射后重新进行静态载荷试验检，检测并记录其永久变形量b。
[0091][0092][0093]
结论：本发明公开了一种汽车行李箱备胎用阻燃耐老化盖板及其制备方法，工艺设计较为合理，简单易操作，且聚氨酯发泡层的配方适应，为了不影响聚氨酯发泡层的发泡效果，对二氧化钛、氧化石墨烯阻燃剂的含量均进行调整限定，制备得到的行李箱备胎盖板轻量化、气味性、阻燃等性能指标均满足要求，且具有较优异的抗紫外老化性能，具有较高的应用性。
[0094]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。