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1、(10)申请公布号 CN 103556395 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103556395 A (21)申请号 201310530037.0 (22)申请日 2013.11.01 D04H 1/4382(2012.01) D04H 1/485(2012.01) D06M 13/292(2006.01) D06M 11/45(2006.01) D06M 101/32(2006.01) D06M 101/06(2006.01) (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨浦区四平路 1239 号 (72)发明人 顾书英 高偰峰 (74)专利代理机构 上海正旦专利。
2、代理有限公司 31200 代理人 张磊 (54) 发明名称 具有梯度结构全降解隔热、 隔音、 降噪聚乳酸 / 天然纤维复合材料内饰件及其制备方法 (57) 摘要 本发明涉及一种具有梯度结构隔热、 隔音、 降 噪全降解聚乳酸 / 天然纤维复合材料内饰件及其 制备方法。 所述内饰件由聚乳酸纤维、 天然纤维和 阻燃剂组成， 各组分重量百分比为 ： 聚乳酸纤维 35% 60%、 阻燃剂 8% 10%， 其余为天然纤维， 总 重量满足 100% ； 将聚乳酸纤维、 天然纤维混合， 经 阻燃剂处理后均匀梳理， 然后铺网成片材， 针刺、 热成型制得复合纤维毡， 其中聚乳酸纤维为中空 短纤维。纤维毡具有多层次。
3、结构， 即 ： 聚乳酸的线 性大分子结构、 天然纤维的高结晶取向结构 ； 聚 乳酸纤维的半开孔式中空结构、 天然纤维微纤间 孔隙结构和纤维间的空隙结构。这种特殊梯度结 构使其具有隔热、 隔音和降噪功能， 吸震降噪频率 范围拓宽， 作为运输工具内饰件时， 提高了乘客舒 适性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103556395 A CN 103556395 A 1/1 页 2 1. 一种具有梯度结构全降解隔热、 隔音、 降噪聚乳酸 / 天然纤维复合纤维内饰。
4、件， 其特 征在于所述复合纤维内饰件由聚乳酸纤维、 天然纤维和阻燃剂组成， 各组分的重量百分比 为 ： 聚乳酸纤维 35% 60%、 阻燃剂 8% 10%， 其余为天然纤维， 其总重量满足 100%， 其中聚 乳酸纤维为中空短纤维 ； 所述复合纤维内饰件具有多层次结构， 宏观结构上， 包括聚乳酸纤 维的半开孔式中空结构、 天然纤维内部微纤间的孔隙结构和纤维毡的空隙结构 ； 从分子链 结构角度上看， 复合纤维内饰件具有合成聚乳酸的线性大分子结构、 天然纤维的高结晶取 向结构 ； 这种梯度结构使纤维毡具有隔热、 隔音和降噪功能， 并且多层次的结构使材料吸震 降噪的频率范围拓宽。 2. 根据权利要求。
5、 1 所述的聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件， 其特征在于所述天然 纤维选自大麻纤维、 亚麻纤维、 黄麻纤维、 剑麻纤维、 棉纤维、 粘胶纤维或竹纤维中的一种或 多种。 3. 根据权利要求 1 所述的聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件， 其特征在于所述天然 纤维的长径比为 5-100。 4. 根据权利要求 1 所述的聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件， 其特征在于所述阻燃 剂为环保型磷系或氢氧化铝阻燃剂中任一种。 5. 根据权利要求 1 所述的聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件， 其特征在于所述构成 复合纤维内饰件的合成聚乳酸的线性大分子结构 ： 聚乳酸为线性聚酯、 天然纤维大分子排。
6、 列紧密， 取向度大 ； 它们由成千上万个小分子聚合而成。 6. 一种如权利要求 1 所述的聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件的制备方法， 其特征 在于具体步骤如下 ： （1） 按重量比将聚乳酸纤维、 天然纤维于混合机中混合， 得到混合纤维 ； （2） 按重量比将混合纤维用阻燃剂处理， 阻燃剂处理的方法是将混合纤维浸泡在阻燃 剂溶液中后烘干 ； （3） 处理好的混合纤维送入梳理机梳理后， 在铺网机内平行搭接成纤维片材 ； （4） 将纤维片材送入针刺机进行针刺， 针板通过上下往复针刺， 将纤维片材中的部分短 纤维带入垂直方向， 制成相互勾结纵横交错的初级纤维毡， 再送入复刺机制成纤维毡 ； （。
7、5） 将针刺好的复合纤维毡进行热压成型， 热压成型温度在 130-150， 即得到聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件。 权 利 要 求 书 CN 103556395 A 2 1/4 页 3 具有梯度结构全降解隔热、 隔音、 降噪聚乳酸 / 天然纤维复 合材料内饰件及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及高分子材料技术领域， 具体涉及一种由半开孔式中空聚乳酸纤维、 天 然纤维和阻燃剂复合而成的内饰件及其制备方法。 背景技术 0002 纤维毛毡主要用于汽车、 家电等设备中， 以达到隔热、 隔音和降噪的目的， 但目前， 纤维毛毡的原材料主要来源于石油衍生高分子材料。 无论从材料的源头还是材料的。
8、废弃物 来说， 都给环境造成了很大的压力。选用合适的生物可降解材料来代替石油衍生高分子材 料是解决这一问题的有效途径。 0003 在生物降解高分子材料中， 聚乳酸 （PLA） 拥有较好的降解性能， 生物相容性和良好 的机械性能。聚乳酸是以淀粉、 糖类发酵的 L- 型乳酸聚合而成， 一切农产品， 例如玉米等都 可以提取淀粉生产聚乳酸。 其废弃物在土壤或者水中经过微生物的降解作用分解为二氧化 碳和水， 不会造成污染， 是一种可持续发展的生态材料。天然纤维具有密度低、 比性能高、 廉价、 资源丰富、 可降解等优点， 近年来， 成为了人们备受关注的材料， 成为了全球研究的热 点。 0004 吸音材料根。
9、据吸音原理可分为三种 ： 多孔型 ： 如石棉、 玻璃绒和软聚氨酯泡沫等 ； 板 （膜） 振动型 ： 如层合板、 硬纤维板、 石板等 ； 共鸣器型 ： 如空硬纤维板、 有孔石膏板和有孔 金属板等。多孔吸音机理是指当材料内部有很多互相连通的细微空隙时， 空隙会形成的空 气通道， 可模拟为由固体框架间形成许多细管或毛细管组成的管道构造。当声波传人时， 因细管中靠近管壁与管中间的声波振动速度 不同， 由媒质间速度差引起的内摩擦， 使声波 振动能量转化为热能而被吸收。 共振吸音机理是指材料中的共振结构在声波的激发下产生 振动， 振动的物体由于自身的内摩擦和与空气的摩擦， 把一部分声能转变成热能而耗掉。 。
10、根 据能量守恒定理， 这些损坏的能量都来自使物体发生振动的声波的能量。由于不同的结构 和物体都有各自的固有振动频率， 当声波频率与物体结构的固有频率接近时， 就会发生共 振现象， 此时结构和物体的振动最强烈， 振幅和振速达到最大， 消耗的声能也就最多， 声系 数在其共振频率处最大。聚合物具有特征吸声谱， 材料吸音特性与聚合物分子结构及形态 特性有关， 也与其在玻璃化转变区分子运动的特定模式有关。当分子链段运动在特征频率 的声波作用下产生共振， 声能则被充分吸收。 但归根结底， 吸音效果的好坏都与材料层中的 空气层密切相关。另外， 空气层的存在对于隔热也起到了一定作用。 0005 材料的减震降噪。
11、性能与材料的阻尼特性有关， 阻尼的基本原理就是在振动过程中 通过能量耗散而使系统尽量恢复到静止状态。粘弹性材料具有较大的损耗因子， 较高的阻 尼性能， 并且在其玻璃化转变区域内表现出最好的阻尼性能。 发明内容 0006 本发明的目的在于克服目前纤维毡在隔热、 隔音、 降噪方面的不足， 提供一种全降 说 明 书 CN 103556395 A 3 2/4 页 4 解隔热、 隔音、 降噪聚乳酸复合纤维内饰件及其制备方法。 0007 本发明提出的具有梯度结构的隔热、 隔音、 降噪聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内 饰件材料， 由聚乳酸纤维、 天然纤维、 阻燃剂三部分组成， 所述复合纤维内饰件由聚乳酸纤 。
12、维、 天然纤维和阻燃剂组成， 各组分占总重量的百分比为 ： 聚乳酸纤维 35% 60%、 阻燃剂 8% 10%， 其余为天然纤维， 其总重量满足 100% ； 所述复合纤维内饰件具有多层次结构， 宏 观结构上， 复合材料包括聚乳酸纤维的半开孔式中空结构、 天然纤维内部微纤间的孔隙结 构、 纤维毡的空隙结构等。 从分子链结构角度上看， 复合材料具有合成聚乳酸的线性大分子 结构、 天然纤维的高结晶取向结构。 这种特殊的梯度结构使纤维毡具有隔热、 隔音和降噪功 能， 并且多层次的结构使材料吸震降噪的频率范围拓宽。 0008 本发明中， 所述复合纤维内饰件材料具有良好的隔热、 隔音、 降噪功能。 00。
13、09 本发明中， 所述复合纤维内饰件材料由可降解的天然纤维和聚乳酸纤维组成。因 此， 复合纤维内饰材料在一定环境条件下能够完全降解。 0010 本发明中， 所述聚乳酸纤维具有中空结构。 0011 本发明中， 所述阻燃剂为环保型磷系或氢氧化铝阻燃剂。 0012 本发明中， 所述天然纤维为大麻纤维、 亚麻纤维、 黄麻纤维、 剑麻纤维、 棉纤维、 粘 胶纤维或竹纤维中的一种或多种。 0013 本发明中， 所述天然纤维的长径比为 5-100。 0014 本发明中， 所述复合纤维内饰材料具有特殊的宏观结构 ： 聚乳酸纤维的半开孔式 中空结构、 天然纤维内部微纤间的孔隙结构、 纤维毡的空隙结构等。这一特殊。
14、结构， 使得纤 维毡中存在大量的中空结构， 形成了空气通道， 当声波传入时， 纤维管壁与管中的声波振动 速度不同， 由媒介间速度差异引起的内摩擦， 使声波能量转化为热能而吸收。 0015 本发明中， 构成复合纤维毡的材料具有特殊的大分子结构 ： 聚乳酸为线性聚酯、 天 然纤维大分子排列紧密， 取向度大。 它们由成千上万个小分子聚合而成， 由于高分子链及链 的滑动、 转动， 键的旋转、 构型、 构象等使得其具有较高的粘弹性， 这一性质使高分子材料成 为了一种很好的阻尼材料， 能够将声波及振动转化为热能， 从而达到吸音和抗震的效果。 并 且不同的分子链结构的材料具有不同的粘弹性， 材料的吸音、 降。
15、噪频率不同， 因而复合纤维 材料的吸音、 降噪频率宽广。 0016 本发明提出一种具有梯度结构全降解隔热、 隔音、 降噪聚乳酸 / 天然纤维复合纤 维内饰件的制备方法， 具体步骤如下 ： （1） 按重量比将聚乳酸纤维、 天然纤维于混合机中混合， 得到混合纤维 ； （2） 按重量比将混合纤维用阻燃剂处理， 阻燃剂处理的方法是将混合纤维浸泡在阻燃 剂溶液中后烘干 ； （3） 处理好的混合纤维送入梳理机梳理后， 在铺网机内平行搭接成纤维片材 ； （4） 将纤维片材送入针刺机进行针刺， 针板通过上下往复针刺， 将纤维片材中的部分短 纤维带入垂直方向， 制成相互勾结纵横交错的初级纤维毡， 再送入复刺机制。
16、成纤维毡 ； （5） 将针刺好的复合纤维毡进行热压成型， 热压成型温度在 130-150， 即得到聚乳酸 / 天然纤维复合全降解内饰件。本发明所涉及的具有梯度结构隔热、 隔音、 降噪全降解聚乳 酸 / 天然纤维复合材料内饰件材料， 具有梯度的孔结构， 不同的分子链具有不同的玻璃化 转变温度， 因此在较宽的温度区间和频率内具有较好的隔热、 隔音、 降噪性能。并且选用生 说 明 书 CN 103556395 A 4 3/4 页 5 物可降解的合成纤维和天然纤维为原料， 属于环境友好、 可持续发展的复合材料。 0017 本发明的特点 ： 本发明制备的内饰件复合材料特殊的梯度结构使复合纤维毡具有隔热、。
17、 隔音和降噪功 能， 并且多层次的结构使材料吸震降噪的频率范围拓宽， 作为运输工具的内饰件时， 能够提 高乘客的舒适性。 复合纤维内饰件材料由可降解的天然纤维和聚乳酸纤维组成， 因此， 复合 纤维内饰材料在一定环境条件下能够完全降解， 是一种环境友好型、 可持续发展的复合材 料。可用于不同的隔热、 隔音和降噪环境， 可用于汽车， 电器设备的隔热、 隔音和降噪， 还可 用于建筑物、 设备隔音降噪等相关场所。 具体实施方式 0018 实施例 1 称取聚乳酸中空纤维30 kg， 大麻纤维24 kg， 混合， 用6 kg磷酸酯阻燃剂处理后， 送入 开松机开松混合、 开松 ； 开松后的混合纤维送入梳理机。
18、梳理， 然后送入铺网机交叉铺网， 控 制铺网机拖帘速度为 1.3-2.5m/s ； 将铺好的网送入针刺机中进行预针刺， 之后继续送入主 针刺机进行针刺， 针刺机针密度为 400 针 /m2， 针刺频率为 510 次 /min， 最后在 140 下， 热 压成型、 清洗、 干燥后得复合纤维内饰件材料。所得复合纤维内饰件材料的性能如表 1 ： 表 1 复合纤维内饰件材料的性能 实施例 2 称取聚乳酸中空纤维36 kg， 大麻纤维19.2 kg， 混合， 用4.8 kg磷酸酯阻燃剂处理后， 送入开松机开松混合、 开松 ； 开松后的混合纤维送入梳理机梳理， 然后送入铺网机交叉铺 网， 控制铺网机拖帘速度为 1.3-2.5m/s ； 将铺好的网送入针刺机中进行预针刺， 之后继续 送入主针刺机进行针刺， 针刺机针密度为500针/m2， 针刺频率为510次/min， 最后在150 下， 热压成型、 清洗、 干燥后得复合纤维内饰件材料。所得复合纤维内饰件材料的性能如表 说 明 书 CN 103556395 A 5 4/4 页 6 2 ： 表 1 复合纤维内饰件材料的性能 说 明 书 CN 103556395 A 6 。