功能性汽车内饰材料的制备

李 艳，张得昆，叶鸿浩

（西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安710048)

0 前言

随着经济水平的逐渐提升，汽车成为人们生活中的必需品[1]。人们在关注汽车硬件配置等的同时，其内空气质量也慢慢引起人们注意[2-4]。车内空气污染对人体有害[5-8]，会影响驾驶者和乘坐人员的身体健康[9]，VOC到达一定浓度时会引起恶心和食欲不振等症状，严重时肝脏和血系统都会被损伤，甚至会引起死亡[10]。因此减少车内空气污染，保证车内人员的健康具有很重要的意义。[10]何婷婷[11]提出一种可释放负离子的红麻汽车内饰材料并研究了其生产工艺，为负离子汽车内饰材料的工程化生产提供一定依据。胡凤霞等[12]对麻纤维汽车内饰材料的吸声性能与针刺工艺的关系进行了研究，得出黄麻是很好的吸声材料，并优化了制备工艺参数。孟征等[13]通过熔融共混的方法制备了汽车内饰用永久抗静电PP材料，有利于车内环境和车内仪器仪表的使用寿命。马志远[14]对汽车内饰阻燃材料进行了研究，得出了最优针刺工艺参数。

黄麻纤维具有吸湿强、透气性好、染色性好、抗张强度大、价格低廉、易生物降解等优良特性[15]，可用于汽车行业[16-17]。竹炭纤维具有负离子发射、抗紫外线、除臭功能[18]，故也可用于汽车行业[19]。所以本文以黄麻、竹炭纤维、低熔点纤维为原料，利用针刺工艺等制备出性能优异的功能性汽车内饰材料。

1 实验

1.1 材料仪器

1.1.1 材料 黄麻纤维（直径110μm，长度80～85mm)、竹炭纤维（1.54dtex×38mm)、低熔点纤维（4.4×51mm)

1.1.2 仪器 WL小型梳理针刺生产线 （太仓市双凤非织造布设备有限公司)，YG141D型织物厚度仪（温州大荣纺织仪器有限公司)，FA100A型电子天平（上海皓庄仪器公司)，YG461Z型数字织物透气量仪（莱州市电子仪器分公司)，YG026D-1000电子强力机（温州方圆仪器有限公司)，YG401C-8织物平磨仪（南通宏大实验仪器有限公司)，HY-100B负离子测试仪（北京华纭环境监测有限公司)，WL-GC-B-800型热轧机 （太仓市双凤非织造布设备有限公司)。

1.2 黄麻/竹炭/低熔点纤维功能性汽车内饰材料的制备

按照表1不同配比，采用原料→开松混合→梳理→铺网→预针刺→主针刺→（热轧)制备16组克重为200g/m2，针刺密度为300刺/cm2样品。

表1 样品设计方案

1.3 性能测试

1.3.1 单位面积质量测试 参阅GB/T 24218非织造布单位面积质量的试验方法测试16种样品，每种测量10组数据，记录数据并计算平均值。

1.3.2 厚度测试 参阅GB/T 24218.2-2009纺织品非织造布试验方法第2部分：厚度的测定测试16种样品，每种测量10组数据，记录数据并计算平均值。

1.3.3 透气性测试 参阅GB/T 5453-1997纺织品织物透气性的测定测试16种样品，每种测量10组数据，记录数据并计算平均值。

1.3.4 拉伸性能测试 参阅GB/T 24218.3-2010纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法)测试16种样品，每种测量10组数据，记录数据并计算平均值。

1.3.5 耐磨性测定 参阅 GB/T 21196.1-2007纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定，对试样进行测定，记录数据。

1.3.6 负离子含量测试 参阅标准GB/T 30128-2013《纺织品负离子发生量的检测和评价》测试样品。

2 性能测试与分析

对制备的样品进行性能测试，数据见表2。

表2 样品性能测试数据

2.1 克重、厚度分析

由表2可知16组样品克重与预期克重相差较小。A组整体的厚度比B、C两组的厚度大，是因为热轧会使部分低熔点纤维熔融，同时加压，因此厚度会大幅度降低；B组整体厚度比C组大，是由于低熔点纤维熔融冷却后使纤网粘合更紧密，因此厚度减小。未加入低熔点纤维时，A、B两组厚度随竹炭纤维比例的增大而增大。低熔点纤维的含量多少，对样品的厚度影响不明显，因为样品厚度较小，变化较小，因此变化不明显。

2.2 透气性分析

整体分析A、B、C三组的透气率可知，热轧后样品透气率大幅度下降，因为热轧会使样品内纤维挤压，因此透气率大幅度降低。分析C组可知低熔点纤维含量越多，样品透气性越小，因为低熔点纤维经热轧后，会部分熔融，冷却后凝结，堵塞孔洞，导致透气率变小。分析A、B两组可知随黄麻纤维含量越少，样品透气率越低，可能是因为黄麻纤维透气性相对较好，含量越少，样品透气性越低。另外与竹炭纤维细度较细也有一定的关系[18]。

2.3 拉伸强力分析

C组整体强力比A、B两组大，说明加入低熔点纤维后可提高样品强力，断裂强力最大值为450N，此时黄麻/竹炭纤维/低熔点纤维配比为30∶50∶20。当纤维比例相同时，B组强力比A组强力大，但相差较小，说明未加入低熔点纤维时，热轧对样品拉伸强力影响较小，并且随着黄麻纤维比例的减小，断裂强力逐渐减小。

2.4 耐磨性分析

当黄麻/竹炭纤维/低熔点纤维配比为40∶50∶10时，磨破次数为70次，耐磨性最好，其次是纤维配比为30∶50∶20时，磨破次数为68次。对三组进行分析可知，C组整体磨破次数＞B组整体磨破次数＞A组整体磨破次数，说明低熔点纤维熔融后，耐磨性会提高。对A、B组分析可知，随着黄麻纤维比例的减小，磨破次数减小，耐磨性变差。

2.5 负离子含量测试

由表2负离子浓度可知，复合材料中加入竹炭纤维后会产生负离子，具有负离子功能。样品的负离子产生量在400个/cm3～1600个/cm3之间，当黄麻/竹炭纤维/低熔点纤维配比为 30∶50∶20，负离子浓度达到最大值1600个/cm3。

3 结论

本文以黄麻纤维、竹炭纤维和低熔点纤维为原料，根据不同纤维配比和是否经过热轧工序这三方面来设计，开发制备了16种针刺汽车内饰非织造样品。通过性能测试分析得出以下结论：

（1)不同原料组分和热轧工序对样品性能的影响。未加低熔点纤维经热轧的样品厚度明显降低，透气性有所下降，拉伸强力有少量提升，摩擦性能有一定的提升；加入低熔点纤维后，样品厚度、透气性明显降低，拉伸强力增大，摩擦性能变好；对于克重轻，厚度薄的样品来说，低熔点纤维含量为10%或者20%时，两者样品的透气性、力学性能差距不大。

（2)黄麻纤维含量越少，竹炭纤维含量越多时，样品的克重、厚度越不均匀，透气性越差，力学性能也变差。另外竹炭纤维含量超过80%时，试样的力学性能较差。

（3)黄麻/竹炭纤维/低熔点纤维配比为30∶50∶20时，再经过热轧，此时样品的综合性能为最优。