有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材料，及其制備方法。更具體地，本發(fā)明公開了車用吸音材料，通過添加碳納米管作為一部分阻燃填料的取代物，增加開孔的比率并均勻保持泡沫的孔結(jié)構(gòu)，從而具有優(yōu)異的吸音和隔音性能并保持優(yōu)異的阻燃性，并且本發(fā)明也公開了車用吸音材料的制備方法。
【專利說明】有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沬的車用吸音材料及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種包含應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材料，及其制 備方法。更具體地，本發(fā)明涉及車用吸音材料，其具有優(yōu)異的吸音性能和隔音性能，甚至還 保持優(yōu)異的阻燃性。具體地，通過將碳納米管作為阻燃填料的一部分添加到半剛性發(fā)泡聚 氨酯泡沫中，吸音材料配置有增加比率的開孔，并均勻地保持泡沫的孔結(jié)構(gòu)。
【背景技術】
[0002] 在車輛中，當發(fā)動機運作時，在發(fā)動機中持續(xù)產(chǎn)生噪音，并且所產(chǎn)生的噪音經(jīng)由車 身儀表盤進入車輛內(nèi)室，或經(jīng)由車輛底盤排出至車輛外部。為減小發(fā)動機噪音，在車輛中安 裝多種吸音和隔音部件，其代表性實例包括機蓋隔絕物、儀表板隔絕物等。
[0003] 傳統(tǒng)上，樹脂浸漬玻璃纖維氈、玻璃棉等已經(jīng)作為用于發(fā)動機室的吸收和隔絕部 件的材料?？墒牵@些材料的缺點在于，為充分改善吸音和隔音性能，所需的重量較大。此 夕卜，這些材料的缺點在于危險材料例如材料中非分散樹脂的氣味等在老化后會釋放出來。
[0004] 為解決這些問題，已經(jīng)在潛在替代材料上進行了研究。已經(jīng)考慮發(fā)泡聚氨酯泡沫， 但是它類似于現(xiàn)有材料，釋放出危險物質(zhì)。可是，聚氨酯泡沫的優(yōu)勢在于，硬度和物理性質(zhì) 可以通過調(diào)整其共混而容易地進行調(diào)節(jié)。此外，比起現(xiàn)有的樹脂浸漬玻璃纖維氈和玻璃棉， 發(fā)泡聚氨酯泡沫具有更好的吸音性能，且重量更輕。如此，期望能夠減小車輛噪音并提高燃 料效率。
[0005] 然而，半剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫在1500Hz以下的中低頻區(qū)域顯示出比現(xiàn)有材料更 好的性能，但在高頻區(qū)域，其性能相對不充分。
[0006] 為彌補這些不足，韓國專利申請第10-2011-107675號提出一種技術，通過將碳納 米管或碳納米管與碳納米板添加并分散到聚氨酯未稀釋溶液中來形成聚氨酯泡沫，從而產(chǎn) 生在用作隔絕材料時用以改善耐用性、隔絕性和熱穩(wěn)定性的泡沫?？墒?，盡管可以通過該技 術來預期改善的性質(zhì)，存在的問題是，吸音性能非常弱，因為使用剛性泡沫，而非半剛性發(fā) 泡產(chǎn)品。剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫是獨立封閉的孔結(jié)構(gòu)，并具有通過封閉其中的氣體來增強隔 熱性質(zhì)和保持較冷性質(zhì)的形式。這樣的泡沫通常用作建筑用產(chǎn)品。此外，一旦形成剛性聚 氨酯泡沫，可能無法熱成型成另一形狀，而這是沖壓成型為部件形狀所必需的。所以，剛性 聚氨酯泡沫不適合用作車用吸音和隔音材料。
[0007] 剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫具有上述封閉孔結(jié)構(gòu)的原因是，由于未稀釋主溶液的結(jié)構(gòu)和 其他添加劑成分，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡。此外，為使剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫用作車輛發(fā)動 機室的吸音材料，剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫需要具有阻燃性，也就是說，需要具有即使在點燃火 種時，在預定時間內(nèi)自然將火熄滅的自熄性質(zhì)。因此，僅通過混合碳納米管，難以解決問題。
[0008] 此外，使用碳納米管的技術包括韓國專利申請第10-2008-3843號，其提出包含碳 納米管的聚合孔結(jié)構(gòu)，其中孔的平均尺寸小于150 μ m，基于聚合物結(jié)構(gòu)的總重量，碳納米管 以低于60重量％的量包含其中，優(yōu)選10重量％?50重量％，或優(yōu)選0. 1重量％到3重量％。 日本專利申請?zhí)亻_平第2008-13802號提出車用聚氨酯發(fā)泡體，該發(fā)泡體包含膨脹石墨并 用于去除進入發(fā)動機室的隔壁中的噪音。日本專利第3, 580, Oil號提出通過車輛發(fā)動機的 隔音處理方法而用于形成涂層薄膜的涂料形式，其中涂料包含丙烯酸樹脂乳液、底質(zhì)顏料 和例如石墨的片狀填料等。韓國專利申請第10-2011-107838號提出一種技術，其中碳納米 管等用在粘彈性核中，粘彈性核用作具有改善的隔音和防塵性質(zhì)的結(jié)構(gòu)性復合物，并且該 技術應用于飛機機身的外板等。
[0009] 然而，這些技術具有不同的提供有碳納米管的樹脂成分，并且大多數(shù)這些樹脂成 分由剛性發(fā)泡體組成。所以，問題在于，適合用于提供輕質(zhì)材料以在車輛中實施的物理性能 不充分，而且吸音性能通常不充分。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010] 本發(fā)明提供一種材料，其中納米級細顆粒碳納米管與阻燃填料添加到半剛性聚氨 酯泡沫中，以改善中高頻性能，其中吸音性能即使在約1500Hz以上的中高頻區(qū)域也極大地 改善。
[0011] 根據(jù)一方面，本發(fā)明提供包含應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材 料。本發(fā)明的吸音材料由于其輕質(zhì)的特性而能夠改善燃料效率，并在整個頻率帶上改善吸 音和隔音性能，而且具有優(yōu)異的阻燃性。
[0012] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供用于制備車用吸音材料的方法，該材料使用應用有碳 納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫，其中材料能夠進行熱壓成型為車用部件的所需形式，并且材料 同時滿足所需的高吸音特性和阻燃特性。
[0013] 本發(fā)明的示例性實施方式提供使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸 音材料，包含：作為主成分的聚丙烯類多元醇成分和異氰酸酯成分。具體而言，吸音材料由 發(fā)泡未稀釋溶液組成，包含100份的多元醇、約120?180重量份的異氰酸酯、約10?20 重量份的阻燃填料、以及約〇. 1?3重量份的碳納米管，其中重量份基于100重量份的多元 醇。具體地，多元醇成分包括約70?90重量％的高分子和低分子多元醇、約10?30重 量％的包含發(fā)泡劑的至少一種添加劑，其中重量％基于多元醇成分的總重量。優(yōu)選地，多元 醇成分由約70?90重量％的高分子和低分子多元醇以及約10?30重量％的至少一種添 加劑組成。根據(jù)多種實施方式，吸音材料包括切片的發(fā)泡聚氨酯泡沫，具體具有上述成分。
[0014] 根據(jù)多種實施方式，無紡布可以額外地沖壓成型在車用吸音材料的兩面。
[0015] 本發(fā)明的另一示例性實施方式提供使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫來制 備車用吸音材料的方法，該方法包括：將約70?90重量％的高分子和低分子多元醇與約 10?30重量％的包含發(fā)泡劑的添加劑混合，制備100重量份的多元醇成分；將混合的原料 添加到多元醇成分中，并使用用于在其中發(fā)泡的攪拌器等，通過攪拌來混合所得的混合物， 以制備發(fā)泡未稀釋溶液，其中，基于100重量份的多元醇成分，通過混合約120?180重量 份的異氰酸酯、約10?20重量份的阻燃填料、以及約0. 1?3重量份的碳納米管來制備原 料；將發(fā)泡未稀釋溶液注入模具中，以使溶液老化成發(fā)泡的聚氨酯泡沫；以及將發(fā)泡聚氨 醋泡沫切片。
[0016] 此外，該方法還可以包括：在如上制備的車用吸音材料的兩面額外地粘附無紡布； 在熱成型機中沖壓成型為層壓材料，然后在冷卻裝置中沖壓冷卻層壓材料，以制備半成品； 以及將半成品修剪為需要的設計形狀。
[0017] 車用吸音材料，包含應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫，可以使用應用有碳納米 管的復合聚氨酯泡沫，復合聚氨酯泡沫可以熱成型為用于車輛發(fā)動機室的發(fā)動機室部件， 例如儀表板外層、機蓋隔絕物、儀表板隔絕物等。這些材料滿足在車輛中使用的適當阻燃要 求。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的車用吸音材料，相比于傳統(tǒng)材料，還可以在整個頻率區(qū)域提供改善 的噪音、振動和聲振粗糙度（NVH)，并作為輕質(zhì)和環(huán)保材料來增強車輛的質(zhì)量和燃料效率。 [0019] 而且，本發(fā)明可以通過混合碳納米管和石墨并在聚氨酯泡沫中使用混合物，從而 實現(xiàn)阻燃性和自熄特性。這些特性迄今還沒有通過向聚氨酯泡沫添加碳納米管的現(xiàn)有技術 而實現(xiàn)。
[0020] 此外，本發(fā)明使得可以保證成型熱軋部件的優(yōu)異物理特性，而這通過添加有碳納 米管的常規(guī)聚氨酯泡沫無法實現(xiàn)。
[0021] 本發(fā)明的其他方面和示例實施方式將在下文中討論。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 本發(fā)明的上述和其他特點以及優(yōu)勢將參考附圖通過詳細描述其示例性實施方式 而變得更加清晰，其中：
[0023] 圖1是示出在根據(jù)本發(fā)明實施方式的實施例2以及比較例1?3中進行樣品吸音 性能實驗的結(jié)果的圖表。
[0024] 圖2是對根據(jù)本發(fā)明實施方式的實施例1?3中的吸音性能進行比較的圖表。
[0025] 圖3是示出通過實際車輛傳輸聲音測試對根據(jù)本發(fā)明實施方式的實施例2和比較 例3的隔音性質(zhì)進行比較的圖表。
[0026] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實施方式的聚氨酯泡沫的孔結(jié)構(gòu)的掃描電鏡照片。
[0027] 應當理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是呈現(xiàn)說明本發(fā)明的基本原理 的各種優(yōu)選特征的一定程度的簡化表示。本文公開的本發(fā)明的具體設計特征，包括，例如， 具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環(huán)境。
[0028] 在附圖中，附圖標記在附圖的幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0029] 在下文中，本發(fā)明將參考附圖進行更為全面的描述，其中示出本發(fā)明的示例性實 施方式。本領域技術人員將意識到，所描述的實施方式可以以多種不同的方式進行修改，所 有均不背離本發(fā)明的精神或范疇。
[0030] 與示例性實施方式無關的描述部分用來使描述更清楚，并且相同的附圖標記在整 個說明書中指代相同的元件。
[0031] 此外，在附圖中顯示的配置的尺寸和厚度為選擇性提供，以方便描述，因此本發(fā)明 不限于附圖中顯示的那些，并且厚度進行了一定的放大以使部件和區(qū)域清晰。
[0032] 在整個說明書中，除非明確指出相反含義，術語"包含"和其變化形式如"包括"或 "含有"，將理解為包括所述元件但不排除任意其他元件。
[0033] 此外，本文所使用的術語"單元"、"機構(gòu)"、"部分"、"構(gòu)件"等是指包含完成至少一 種以上功能或操作的組分的單元。
[0034] 應理解，本文使用的術語"車輛"或"車輛的"或其它類似術語包括通常的機動車， 例如，包括多功能運動車（SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶 的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其 它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有 兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0035] 本文使用的術語僅僅是為了說明【具體實施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文 所使用的，單數(shù)形式"一個、一種、該"也意在包括復數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還 應當理解的是，在說明書中使用的術語"包括、包含、含有"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、 操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元 件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語"和/或"包括一個或多個相關所列項的任 何和所有組合。
[0036] 除非特別指出或從上下文清晰得到，術語"約"應理解為在本領域正常容忍范圍 內(nèi)，例如在均值的2個標準差內(nèi)。"約"可以理解為在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、 2%、1%、0. 5%、0. 1%、0. 05%或0. 01%內(nèi)。除非另外從上下文清晰得出，本文中提供的所有數(shù)值 都被術語"約"修飾。
[0037] 在下文中，本發(fā)明的示例性實施方式將具體描述如下。
[0038] 本發(fā)明提供車用吸音材料，其由含有聚丙烯類多元醇成分和異氰酸酯成分作為主 成分的聚氨酯泡沫構(gòu)成。該材料通過用碳納米管替代一部分添加到聚氨酯泡沫中的阻燃填 料而具有優(yōu)異的物理性質(zhì)。
[0039] 在本發(fā)明中，車用吸音材料的多元醇成分包含約70?90重量％的高分子和低分 子多元醇、和約10?30重量％的包含發(fā)泡劑的一種以上添加劑，并優(yōu)選由這些成分構(gòu)成， 其中重量％相對于多元醇成分的總重量。作為本文所使用的高分子多元醇，可以使用重均 分子量為約3, 000g/mol?約6, 000g/mol的多元醇，作為低分子量多元醇，可以使用重均分 子量為約1，500g/mol以下(但是大于0)的多兀醇，例如約1，000g/mol?約1，500g/mol。 作為多元醇，優(yōu)選使用聚丙烯類多元醇，更優(yōu)選地，使用聚丙二醇（PPG)。多元醇成分包含 添加劑，其中發(fā)泡劑包含在高分子和低分子多元醇中，例如，優(yōu)選選自開孔劑、擴鏈劑、阻燃 齊IJ、表面活性劑和催化劑的一種以上與發(fā)泡劑混合作為添加劑。此處，在多元醇成分中，高 分子聚丙烯類多元醇和低分子聚丙烯類多元醇分別優(yōu)選以約40重量％?約60重量％和 約20重量％?約40重量％的量進行使用，其中重量％基于多元醇成分的總重量。同與之 混合的添加劑相關，優(yōu)選水以約5重量％?約10重量％的量用作發(fā)泡劑。關于開孔劑，例 如，聚醚類開泡劑可以以約1重量％?約5重量％的量使用。作為擴鏈劑，例如，功能性材 料例如乙二醇、丁二醇、三乙醇胺、甘油可以以約2重量％?約6重量％的量使用。關于阻 燃劑，磷類阻燃劑可以以約3重量％?約10重量％的量使用。作為表面活性劑，例如，硅酮 表面活性劑可以以約1重量％?約3重量％的量使用。關于催化劑，例如，胺類催化劑可以 以約0. 1重量％?約3重量％的量使用。上述重量％是相對于多元醇成分的總重。相對于 100重量份的多元醇成分，包含發(fā)泡劑的添加劑可以以約10重量份?約30重量份的量加 入。如本文指出的，出于方便的原因，除上述純的高分子和低分子多元醇外還混合有包含發(fā) 泡劑的添加劑的成分稱為多元醇成分。
[0040] 本發(fā)明的多元醇成分可以通過控制上述其組成而控制成具有軟性、半剛性和剛性 形式聚氨酯材料的不同特征。具體而言，當多元醇成分由上述組成構(gòu)成時，可以制備出組合 有后述的其他成分的半剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫，半剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫最適合于本發(fā)明的目 的。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，將異氰酸酯、阻燃填料和碳納米管添加到多元醇成分中， 并與之混合。具體地，所提供的聚氨酯泡沫由發(fā)泡未稀釋溶液形成，基于100重量份的多元 醇成分，該溶液包含約120重量份?約180重量份的異氰酸酯(更優(yōu)選為約150重量份? 約160重量份的異氰酸酯)、約10重量份?約20重量份的阻燃填料(甚至更優(yōu)選約14重量 份?約16重量份的阻燃填料)、以及約0. 1重量份?約5重量份的碳納米管。在本發(fā)明中， 本質(zhì)上可以說，阻燃填料部分地被碳納米管所替代。具體而言，優(yōu)選約1重量％?約20重 量％的阻燃填料被碳納米管所替代。阻燃填料用碳納米管替代，以調(diào)節(jié)與聚氨酯泡沫的吸 音性能的改善相關的孔結(jié)構(gòu)的形成。
[0042] 在本發(fā)明中，異氰酸酯可以是任意傳統(tǒng)的異氰酸酯，且優(yōu)選為改性的二苯基甲烷 二異氰酸酯（MDI)，其NC0含量為約30重量％?約35重量％。此外，可以使用任意傳統(tǒng)的 阻燃填料，而石墨是合適的阻燃填料的一個優(yōu)選實例。
[0043] 本發(fā)明中使用的碳納米管可以是任意傳統(tǒng)的碳納米管。優(yōu)選地，碳納米管具有單 壁或多壁結(jié)構(gòu)，直徑為約l〇nm?約50nm，體積密度為約0. 02g/Ml?約1. 5g/Ml，純度為約 85%?約90%，以及結(jié)晶度（Ir/IA)為約0.7?約1. 1。碳納米管以粉末、粉狀顆粒等的形 式包含在組成中。
[0044] 優(yōu)選用作阻燃填料的石墨和碳納米管，保證聚氨酯泡沫的阻燃性與碳成分材料相 同。然而，碳納米管是比重很輕的材料。這樣，當碳納米管以極大量添加到方法中時，與其 質(zhì)量相比，體積過大。所以，在實際方法中，不優(yōu)選使用碳納米管，并且其使用導致物理性質(zhì) 的劣化。此外，當碳納米管過多地引入組成中時，構(gòu)成聚氨酯泡沫的未稀釋溶液的粘度會增 加到相當高的水平。這使得難以將碳納米管與其他添加劑成分進行混合，這使得其泡沫狀 態(tài)非常差。因此，本發(fā)明中碳納米管的使用和所添加的量具有非常重要的技術意義和臨界 意義。這樣，優(yōu)選碳納米管以上述范圍進行添加。更優(yōu)選碳納米管以基于發(fā)泡未稀釋溶液 總量的約〇. 1重量％?約1. 1重量％的量進行添加。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的車用吸音材料由包含上述成分的發(fā)泡未稀釋溶液所形成。根據(jù)多種 實施方式，吸音材料處于切片的發(fā)泡聚氨酯泡沫的形式。
[0046] 根據(jù)多種實施方式，吸音材料可以基本由密度為約18kg/m3?約20kg/m 3的半剛性 發(fā)泡聚氨酯泡沫所形成。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的車用吸音材料在聚氨酯泡沫中包含碳納米管（CNT)，基于多元醇成 分的總重量，其量為約〇. 1重量％?約3. 0重量％，基于整個半剛性發(fā)泡聚氨酯混合物未稀 釋溶液，其量為約〇. 1重量％?約1. 1重量％。這樣形成的材料在整個頻率區(qū)域展現(xiàn)出最大 化的吸音性能，特別是因為由發(fā)泡聚氨酯泡沫孔結(jié)構(gòu)中的開孔比率的變化以及硬度的變化 所引起的透氣性的增強和物理性質(zhì)的改善。
[0048] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，通過向發(fā)泡聚氨酯泡沫材料添加碳納 米管細顆粒，開孔的比率增加而且泡沫的孔結(jié)構(gòu)可保持均勻。此外，可以減輕半剛性聚氨酯 的硬度。通過這個，NVH性質(zhì)在整個頻率區(qū)域得到顯著改善?？墒牵呀?jīng)發(fā)現(xiàn)，由于碳納米管 (CNT)的量增加，開孔的比率沒有絕對地增加。具體而言，當包含的碳納米管的量過大時，由 于納米級細顆粒的添加，粘度增加，所以，開孔的比率反而降低。所以，根據(jù)本發(fā)明，僅通過 適當調(diào)節(jié)構(gòu)成半剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫的發(fā)泡未稀釋溶液的成分組成以及碳納米管（CNT)的 添加劑的量，在適當范圍中提供產(chǎn)品所需的物理性質(zhì)，其孔結(jié)構(gòu)可以得到優(yōu)化。如上所述， 形成具有所描述構(gòu)成的吸音材料是重要的，以進一步改善車輛的NVH性能。
[0049] 應用碳納米管（CNT)來改善本發(fā)明發(fā)泡聚氨酯泡沫的吸音性能不同于應用相關技 術中已知的一般碳納米管的技術。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡未稀釋溶液具有不同系列的組成，所 以，僅在本發(fā)明中可以實現(xiàn)優(yōu)異吸音材料所需的特性。
[0050] 根據(jù)本發(fā)明的車用吸音材料的特性可以通過對吸音材料的性能具有最大影響的 孔結(jié)構(gòu)來加以證實。通過掃描電鏡證實，當前材料的孔結(jié)構(gòu)，通過應用具有本發(fā)明構(gòu)成的碳 納米管，變得均勻化并出現(xiàn)開孔比率的變化。此外，實施流阻測試，以基本證實開孔比率的 變化。該測試表明，根據(jù)本發(fā)明的應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫，與應用本發(fā)明組成的 泡沫相比，顯示出較低的流阻值，這證明透氣性在本發(fā)明的材料中得以改善。具體地，由于 孔的均勻性和透氣效果的增加，顯著改善吸音性能。
[0051] 而且，為證實本發(fā)明吸音材料的效果，基于發(fā)動機室用的主吸音材料的原始材料 樣品，對吸音性能進行比較和測試。結(jié)果證實，根據(jù)本發(fā)明的由應用有碳納米管（CNT)的發(fā) 泡聚氨酯泡沫組成的吸音材料，與傳統(tǒng)吸音材料以及構(gòu)成不同于本發(fā)明的吸音材料相比， 顯示出最佳性能。在這些測試中，使用由德國Rieter Technologies AG生產(chǎn)的小混響室來 測量吸音性能。
[0052] 與此同時，在本發(fā)明中，無紡布可以額外地沖壓成型在上述車用吸音材料的兩面。
[0053] 上述根據(jù)本發(fā)明的使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫來制備車用吸音材料 的方法的示例性實施方式將描述如下。
[0054] 通常而言，為制備本發(fā)明的車用吸音材料，通過將約70重量％?約90重量％的高 分子和低分子多元醇與約10重量％?約30重量％的包含發(fā)泡劑的至少一種添加劑進行混 合，從而制備1〇〇重量份的多元醇成分，其中重量％基于多元醇成分的總重量。
[0055] 此外，通過混合約140重量份?約170重量份的異氰酸酯、約13重量份?約18重 量份的阻燃劑、以及約〇. 1重量份?約3重量份的碳納米管，具體通過使用發(fā)泡用的攪拌器 等，制備出混合的原料，其中，重量份是相對于100重量份的多元醇成分。此時，適合使用攪 拌器等進行混合，發(fā)泡約20?60秒，更優(yōu)選為約25秒?35秒。
[0056] 之后，通過將所制備的混合原料引入多元醇成分中并在攪拌下使混合物混合，從 而制備發(fā)泡未稀釋溶液。此時，攪拌下的混合優(yōu)選在約1，OOOrpm?約2, OOOrpm的高速下 進行約5秒?約20秒，更優(yōu)選在此高速下進行約8秒?約12秒。
[0057] 然后，將發(fā)泡未稀釋溶液注入模具中，使其老化為發(fā)泡的聚氨酯泡沫。此時，聚氨 酯泡沫優(yōu)選老化約2天?約5天，最優(yōu)選約3天。
[0058] 使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材料，在之后優(yōu)選通過將聚氨 酯泡沫薄薄地切成預定厚度而進行制備。
[0059] 根據(jù)多種實施方式，根據(jù)本發(fā)明的制備車用吸音材料的方法還包括：額外地將無 紡布粘附在車用吸音材料的兩面(頂面和底面)(例如，在聚氨酯泡沫薄切之后)，以提供層壓 材料；在熱成型機中使層壓材料沖壓成型，然后在冷卻裝置中沖壓冷卻該層壓材料，以制備 半成品；以及將半成品修剪為所需的設計形狀。
[0060] 此處，當無紡布粘附在吸音材料的兩面時，層壓材料優(yōu)選在預設溫度的熱成型機 中沖壓成型，優(yōu)選溫度為約170°c?約190°C，優(yōu)選持續(xù)約30秒?約60秒，從而將無紡布粘 附其上。然后，優(yōu)選緊接在成型之后，通過在冷卻設備中對層壓材料沖壓冷卻約30秒?約 60秒來制備半成品，以控制無紡布和吸音材料的收縮。此后，適用于具體應用位置的具有成 品形式的吸音材料可以通過將半成品修剪成所需的設計形狀來完成。
[0061] 如上所述，如果需要的話，由本發(fā)明使用添加有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車 用吸音材料制得的產(chǎn)品可以通過選擇性地使用一般無紡布或增強的/防水無紡布來進行 制備，以改變產(chǎn)品的強度，以適合于各個車輛制造商所需的物理性質(zhì)。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明，吸音材料用于制備實際車輛的儀表板外層(儀表板外層是用在發(fā) 動機室聲學部件中的成分)，然后測量傳輸損耗（TL)。基于結(jié)果，顯示出在約500Hz?約 2, 500Hz改善約0. 3dB。在外層儀表板的情況中，在應用于整個車輛的NVH產(chǎn)品中，外層儀 表所占的面積比率不大，所以，傳輸損耗的改善是顯著的。
[0063] 值得關注的是，本發(fā)明提供通過將碳納米管添加到材料中以改善吸音性能的技 術，其中可以通過向其中添加石墨來進一步保證阻燃性和自熄特性。本發(fā)明還提供吸音材 料可以應用到實際車輛發(fā)動機室的部件的技術。
[0064] 通常而言，和現(xiàn)有的吸音材料相比，由聚氨酯泡沫材料組成的吸音材料所生產(chǎn)的 產(chǎn)品具有低強度，因此需要彌補低強度。因此，為改善該缺陷，本發(fā)明在聚氨酯泡沫的兩面 上層壓高剛性防水無紡布，之后如果需要的話進行熱成型。和現(xiàn)有的一般無紡布相比，可以 使用高剛性防水無紡布，通過增加所使用的低熔點纖維，以起到粘合劑的作用并保持其成 型性。此外，為彌補剛度和耐濕性，防水劑可以添加到其表面，從而，基于所期望的使用環(huán) 境，可以選擇性地提供高剛性無紡布?？墒?，用在本發(fā)明中的無紡布不限于高剛性防水無紡 布。例如，本發(fā)明的產(chǎn)品可以通過在材料的兩面層壓一般無紡布或高剛性防水無紡布，并然 后將層壓材料放入熱成型壓模機而完成。
[0065] 因此，本發(fā)明提供由添加有碳納米管的復合聚氨酯泡沫組成的車用吸音材料，其 中該材料能夠熱沖壓成型為應用于車輛任何部件的部件形狀。本發(fā)明的材料已實現(xiàn)用作車 用吸音材料所需的高吸音特性，并同時滿足阻燃性要求。
[0066] 在下文中，本發(fā)明將參考以下實施例進行詳細描述，但是不被實施例所限制。
[0067] 實施例1?3
[0068] 根據(jù)在以下表1中所示的組成比率，制備發(fā)泡聚氨酯泡沫(其中，單位是重量份)。 高分子多元醇和各個添加劑(開孔劑、擴鏈劑、阻燃劑、催化劑、和水）在泡聚氨酯泡沫中相 互混合，并且已經(jīng)混合有低分子多元醇、和作為阻燃填料的石墨和碳納米管的混合原料通 過發(fā)泡機相互混合，從而制備出發(fā)泡未稀釋溶液。此時，對于以下表1中的多元醇成分，碳 納米管分別以〇. 1重量％ (實施例1)、〇. 3重量％ (實施例2)、和0. 5重量％ (實施例3)的 量進行添加。發(fā)泡未稀釋溶液加到模具中，以形成聚氨酯泡沫，并且聚氨酯泡沫老化3天， 之后將其切成1. 5mm的厚度。
[0069] 將浸漬有硅酮樹脂的化學增強的防水無紡布附著于聚氨酯泡沫切片的兩面，并且 層壓材料在180°C的熱成型機中用金屬模具冷卻裝置進行沖壓冷卻，以防止因結(jié)合無紡布 與聚氨酯泡沫材料而引起的收縮，從而制備出第一半成品。用于發(fā)動機室NVH部件的吸音 材料通過將如此形成的半成品修剪為最終產(chǎn)品設計形狀而進行制備。
[0070] 實施例4?6
[0071] 以與實施例1相同的方式制備吸音材料，除根據(jù)以下表1中的組成將碳納米管加 入其中外。
[0072] 比較例1和2
[0073] 當使用無紡布和樹脂浸漬玻璃纖維氈1200時，通過在無紡布之間使用450g玻璃 棉而構(gòu)成吸音材料。具體地，樹脂浸漬玻璃纖維氈1200和/或玻璃棉450應用在無紡布之 間。
[0074] 比較例3
[0075] 以與實施例2相同的方式構(gòu)成吸音材料，除聚氨酯泡沫制備沒有添加碳納米管且 使用聚氨酯泡沫本身之外。
[0076] [表 1]
【權(quán)利要求】
1. 一種使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫的車用吸音材料，所述車用吸音材料包 含： 100重量份的聚丙烯類多元醇成分，所述多元醇成分包含約70?90重量％的高分子多 元醇和低分子多元醇、以及約10?30重量％的包含發(fā)泡劑的至少一種添加劑，其中重量％ 基于所述多元醇成分的總重量；以及 異氰酸酯成分，其包含約120?180重量份的異氰酸酯、約10?20重量份的阻燃填料、 和約0. 1?3重量份的碳納米管，其中重量份基于100重量份的所述多元醇成分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 所述至少一種添加劑包含約5重量％?約10重量％的作為所述發(fā)泡劑的水、約1重 量％?約5重量％的開孔劑、約2重量％?約6重量％的擴鏈劑、約3重量％?約10重量％ 的磷類阻燃劑、約1重量％?約3重量％的硅酮表面活性劑、以及約0. 1重量％?約3重 量％的胺類催化劑，并且重量％基于所述多元醇成分的總重量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 基于所述阻燃填料的重量，所述碳納米管以約1重量％?約20重量％的量存在。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 所述異氰酸酯是NCO含量為約30重量％?約35重量％的改性的二苯基甲烷二異氰酸 酯（MDI)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 所述碳納米管具有單壁或多壁結(jié)構(gòu)，直徑為約l〇nm?約50nm，體積密度為約0. 02g/ Ml?約1.5g/Ml，純度為約85%?約90%，結(jié)晶度（ΙΓ/ΙΔ)為約0.7?約1. 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 所述碳納米管處于粉末或粉狀顆粒的形式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 基于所述多元醇成分和所述異氰酸酯成分的總重量，所述碳納米管（CNT)以約0. 1重 量％?約1. 1重量％的比率包含其中，并且所述吸音材料包含密度為約18kg/m3?約20kg/ m3的半剛性發(fā)泡聚氨酯泡沫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 所述阻燃填料為石墨。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用吸音材料，其中， 將所述應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫切成薄片，且所述吸音材料還包含沖壓成型 在所述薄片的相對面上的無紡布。
10. -種制備使用應用有碳納米管的發(fā)泡聚氨酯泡沫車用吸音材料的方法，所述方法 包括： 將約70?90重量％的商分子多兀醇和低分子多兀醇與約10?30重量％的包含發(fā)泡 劑的至少一種添加劑進行混合，以制備100重量份的多元醇成分； 使用發(fā)泡用攪拌器，通過混合約120?約180重量份的異氰酸酯、約10?約20重量份 的阻燃填料、和約〇. 1?約3重量份的碳納米管，由此制備混合的原料，其中重量份基于100 重量份的所述多元醇成分； 將所混合的原料添加到所述多元醇成分中，并在攪拌下混合所得的混合物，以制備發(fā) 泡未稀釋溶液； 將所述發(fā)泡未稀釋溶液注入模具中，使該溶液老化成發(fā)泡的聚氨酯泡沫；以及 將發(fā)泡聚氨酯泡沫進行切片。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中， 通過使用發(fā)泡用攪拌器攪拌混合物約20?60秒，將所混合的原料添加到所述多元醇 成分中，并在高速攪拌下混合該混合物約5?20秒來制備所述發(fā)泡未稀釋溶液。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括： 將無紡布粘附于所述吸音材料的相對面，以形成層壓材料； 在熱成型機中使所述層壓材料沖壓成型，并且之后在冷卻裝置中沖壓冷卻所述層壓材 料，以制備半成品；以及 將所述半成品修剪為所需的設計形狀。
【文檔編號】B32B27/40GK104059213SQ201310530657
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月21日
【發(fā)明者】李廷勖 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社