功能性汽車內(nèi)飾材料的制備

李 艷，張得昆，葉鴻浩

（西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710048)

0 前言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提升，汽車成為人們生活中的必需品[1]。人們在關(guān)注汽車硬件配置等的同時(shí)，其內(nèi)空氣質(zhì)量也慢慢引起人們注意[2-4]。車內(nèi)空氣污染對人體有害[5-8]，會影響駕駛者和乘坐人員的身體健康[9]，VOC到達(dá)一定濃度時(shí)會引起惡心和食欲不振等癥狀，嚴(yán)重時(shí)肝臟和血系統(tǒng)都會被損傷，甚至?xí)鹚劳鯷10]。因此減少車內(nèi)空氣污染，保證車內(nèi)人員的健康具有很重要的意義。[10]何婷婷[11]提出一種可釋放負(fù)離子的紅麻汽車內(nèi)飾材料并研究了其生產(chǎn)工藝，為負(fù)離子汽車內(nèi)飾材料的工程化生產(chǎn)提供一定依據(jù)。胡鳳霞等[12]對麻纖維汽車內(nèi)飾材料的吸聲性能與針刺工藝的關(guān)系進(jìn)行了研究，得出黃麻是很好的吸聲材料，并優(yōu)化了制備工藝參數(shù)。孟征等[13]通過熔融共混的方法制備了汽車內(nèi)飾用永久抗靜電PP材料，有利于車內(nèi)環(huán)境和車內(nèi)儀器儀表的使用壽命。馬志遠(yuǎn)[14]對汽車內(nèi)飾阻燃材料進(jìn)行了研究，得出了最優(yōu)針刺工藝參數(shù)。

黃麻纖維具有吸濕強(qiáng)、透氣性好、染色性好、抗張強(qiáng)度大、價(jià)格低廉、易生物降解等優(yōu)良特性[15]，可用于汽車行業(yè)[16-17]。竹炭纖維具有負(fù)離子發(fā)射、抗紫外線、除臭功能[18]，故也可用于汽車行業(yè)[19]。所以本文以黃麻、竹炭纖維、低熔點(diǎn)纖維為原料，利用針刺工藝等制備出性能優(yōu)異的功能性汽車內(nèi)飾材料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料儀器

1.1.1 材料 黃麻纖維（直徑110μm，長度80～85mm)、竹炭纖維（1.54dtex×38mm)、低熔點(diǎn)纖維（4.4×51mm)

1.1.2 儀器 WL小型梳理針刺生產(chǎn)線 （太倉市雙鳳非織造布設(shè)備有限公司)，YG141D型織物厚度儀（溫州大榮紡織儀器有限公司)，F(xiàn)A100A型電子天平（上海皓莊儀器公司)，YG461Z型數(shù)字織物透氣量儀（萊州市電子儀器分公司)，YG026D-1000電子強(qiáng)力機(jī)（溫州方圓儀器有限公司)，YG401C-8織物平磨儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，HY-100B負(fù)離子測試儀（北京華紜環(huán)境監(jiān)測有限公司)，WL-GC-B-800型熱軋機(jī) （太倉市雙鳳非織造布設(shè)備有限公司)。

1.2 黃麻/竹炭/低熔點(diǎn)纖維功能性汽車內(nèi)飾材料的制備

按照表1不同配比，采用原料→開松混合→梳理→鋪網(wǎng)→預(yù)針刺→主針刺→（熱軋)制備16組克重為200g/m2，針刺密度為300刺/cm2樣品。

表1 樣品設(shè)計(jì)方案

1.3 性能測試

1.3.1 單位面積質(zhì)量測試 參閱GB/T 24218非織造布單位面積質(zhì)量的試驗(yàn)方法測試16種樣品，每種測量10組數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算平均值。

1.3.2 厚度測試 參閱GB/T 24218.2-2009紡織品非織造布試驗(yàn)方法第2部分：厚度的測定測試16種樣品，每種測量10組數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算平均值。

1.3.3 透氣性測試 參閱GB/T 5453-1997紡織品織物透氣性的測定測試16種樣品，每種測量10組數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算平均值。

1.3.4 拉伸性能測試 參閱GB/T 24218.3-2010紡織品非織造布試驗(yàn)方法第3部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（條樣法)測試16種樣品，每種測量10組數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算平均值。

1.3.5 耐磨性測定 參閱 GB/T 21196.1-2007紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定，對試樣進(jìn)行測定，記錄數(shù)據(jù)。

1.3.6 負(fù)離子含量測試 參閱標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30128-2013《紡織品負(fù)離子發(fā)生量的檢測和評價(jià)》測試樣品。

2 性能測試與分析

對制備的樣品進(jìn)行性能測試，數(shù)據(jù)見表2。

表2 樣品性能測試數(shù)據(jù)

2.1 克重、厚度分析

由表2可知16組樣品克重與預(yù)期克重相差較小。A組整體的厚度比B、C兩組的厚度大，是因?yàn)闊彳垥共糠值腿埸c(diǎn)纖維熔融，同時(shí)加壓，因此厚度會大幅度降低；B組整體厚度比C組大，是由于低熔點(diǎn)纖維熔融冷卻后使纖網(wǎng)粘合更緊密，因此厚度減小。未加入低熔點(diǎn)纖維時(shí)，A、B兩組厚度隨竹炭纖維比例的增大而增大。低熔點(diǎn)纖維的含量多少，對樣品的厚度影響不明顯，因?yàn)闃悠泛穸容^小，變化較小，因此變化不明顯。

2.2 透氣性分析

整體分析A、B、C三組的透氣率可知，熱軋后樣品透氣率大幅度下降，因?yàn)闊彳垥箻悠穬?nèi)纖維擠壓，因此透氣率大幅度降低。分析C組可知低熔點(diǎn)纖維含量越多，樣品透氣性越小，因?yàn)榈腿埸c(diǎn)纖維經(jīng)熱軋后，會部分熔融，冷卻后凝結(jié)，堵塞孔洞，導(dǎo)致透氣率變小。分析A、B兩組可知隨黃麻纖維含量越少，樣品透氣率越低，可能是因?yàn)辄S麻纖維透氣性相對較好，含量越少，樣品透氣性越低。另外與竹炭纖維細(xì)度較細(xì)也有一定的關(guān)系[18]。

2.3 拉伸強(qiáng)力分析

C組整體強(qiáng)力比A、B兩組大，說明加入低熔點(diǎn)纖維后可提高樣品強(qiáng)力，斷裂強(qiáng)力最大值為450N，此時(shí)黃麻/竹炭纖維/低熔點(diǎn)纖維配比為30∶50∶20。當(dāng)纖維比例相同時(shí)，B組強(qiáng)力比A組強(qiáng)力大，但相差較小，說明未加入低熔點(diǎn)纖維時(shí)，熱軋對樣品拉伸強(qiáng)力影響較小，并且隨著黃麻纖維比例的減小，斷裂強(qiáng)力逐漸減小。

2.4 耐磨性分析

當(dāng)黃麻/竹炭纖維/低熔點(diǎn)纖維配比為40∶50∶10時(shí)，磨破次數(shù)為70次，耐磨性最好，其次是纖維配比為30∶50∶20時(shí)，磨破次數(shù)為68次。對三組進(jìn)行分析可知，C組整體磨破次數(shù)＞B組整體磨破次數(shù)＞A組整體磨破次數(shù)，說明低熔點(diǎn)纖維熔融后，耐磨性會提高。對A、B組分析可知，隨著黃麻纖維比例的減小，磨破次數(shù)減小，耐磨性變差。

2.5 負(fù)離子含量測試

由表2負(fù)離子濃度可知，復(fù)合材料中加入竹炭纖維后會產(chǎn)生負(fù)離子，具有負(fù)離子功能。樣品的負(fù)離子產(chǎn)生量在400個(gè)/cm3～1600個(gè)/cm3之間，當(dāng)黃麻/竹炭纖維/低熔點(diǎn)纖維配比為 30∶50∶20，負(fù)離子濃度達(dá)到最大值1600個(gè)/cm3。

3 結(jié)論

本文以黃麻纖維、竹炭纖維和低熔點(diǎn)纖維為原料，根據(jù)不同纖維配比和是否經(jīng)過熱軋工序這三方面來設(shè)計(jì)，開發(fā)制備了16種針刺汽車內(nèi)飾非織造樣品。通過性能測試分析得出以下結(jié)論：

（1)不同原料組分和熱軋工序?qū)悠沸阅艿挠绊?。未加低熔點(diǎn)纖維經(jīng)熱軋的樣品厚度明顯降低，透氣性有所下降，拉伸強(qiáng)力有少量提升，摩擦性能有一定的提升；加入低熔點(diǎn)纖維后，樣品厚度、透氣性明顯降低，拉伸強(qiáng)力增大，摩擦性能變好；對于克重輕，厚度薄的樣品來說，低熔點(diǎn)纖維含量為10%或者20%時(shí)，兩者樣品的透氣性、力學(xué)性能差距不大。

（2)黃麻纖維含量越少，竹炭纖維含量越多時(shí)，樣品的克重、厚度越不均勻，透氣性越差，力學(xué)性能也變差。另外竹炭纖維含量超過80%時(shí)，試樣的力學(xué)性能較差。

（3)黃麻/竹炭纖維/低熔點(diǎn)纖維配比為30∶50∶20時(shí)，再經(jīng)過熱軋，此時(shí)樣品的綜合性能為最優(yōu)。