有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，及其制备方法。更具体地，本发明公开了车用吸音材料，通过添加碳纳米管作为一部分阻燃填料的取代物，增加开孔的比率并均匀保持泡沫的孔结构，从而具有优异的吸音和隔音性能并保持优异的阻燃性，并且本发明也公开了车用吸音材料的制备方法。
【专利说明】有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沬的车用吸音材料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种包含应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，及其制 备方法。更具体地，本发明涉及车用吸音材料，其具有优异的吸音性能和隔音性能，甚至还 保持优异的阻燃性。具体地，通过将碳纳米管作为阻燃填料的一部分添加到半刚性发泡聚 氨酯泡沫中，吸音材料配置有增加比率的开孔，并均匀地保持泡沫的孔结构。
【背景技术】
[0002] 在车辆中，当发动机运作时，在发动机中持续产生噪音，并且所产生的噪音经由车 身仪表盘进入车辆内室，或经由车辆底盘排出至车辆外部。为减小发动机噪音，在车辆中安 装多种吸音和隔音部件，其代表性实例包括机盖隔绝物、仪表板隔绝物等。
[0003] 传统上，树脂浸渍玻璃纤维毡、玻璃棉等已经作为用于发动机室的吸收和隔绝部 件的材料。可是，这些材料的缺点在于，为充分改善吸音和隔音性能，所需的重量较大。此 夕卜，这些材料的缺点在于危险材料例如材料中非分散树脂的气味等在老化后会释放出来。
[0004] 为解决这些问题，已经在潜在替代材料上进行了研究。已经考虑发泡聚氨酯泡沫， 但是它类似于现有材料，释放出危险物质。可是，聚氨酯泡沫的优势在于，硬度和物理性质 可以通过调整其共混而容易地进行调节。此外，比起现有的树脂浸渍玻璃纤维毡和玻璃棉， 发泡聚氨酯泡沫具有更好的吸音性能，且重量更轻。如此，期望能够减小车辆噪音并提高燃 料效率。
[0005] 然而，半刚性发泡聚氨酯泡沫在1500Hz以下的中低频区域显示出比现有材料更 好的性能，但在高频区域，其性能相对不充分。
[0006] 为弥补这些不足，韩国专利申请第10-2011-107675号提出一种技术，通过将碳纳 米管或碳纳米管与碳纳米板添加并分散到聚氨酯未稀释溶液中来形成聚氨酯泡沫，从而产 生在用作隔绝材料时用以改善耐用性、隔绝性和热稳定性的泡沫。可是，尽管可以通过该技 术来预期改善的性质，存在的问题是，吸音性能非常弱，因为使用刚性泡沫，而非半刚性发 泡产品。刚性发泡聚氨酯泡沫是独立封闭的孔结构，并具有通过封闭其中的气体来增强隔 热性质和保持较冷性质的形式。这样的泡沫通常用作建筑用产品。此外，一旦形成刚性聚 氨酯泡沫，可能无法热成型成另一形状，而这是冲压成型为部件形状所必需的。所以，刚性 聚氨酯泡沫不适合用作车用吸音和隔音材料。
[0007] 刚性发泡聚氨酯泡沫具有上述封闭孔结构的原因是，由于未稀释主溶液的结构和 其他添加剂成分，内部孔结构形成网状网络。此外，为使刚性发泡聚氨酯泡沫用作车辆发动 机室的吸音材料，刚性发泡聚氨酯泡沫需要具有阻燃性，也就是说，需要具有即使在点燃火 种时，在预定时间内自然将火熄灭的自熄性质。因此，仅通过混合碳纳米管，难以解决问题。
[0008] 此外，使用碳纳米管的技术包括韩国专利申请第10-2008-3843号，其提出包含碳 纳米管的聚合孔结构，其中孔的平均尺寸小于150 μ m，基于聚合物结构的总重量，碳纳米管 以低于60重量％的量包含其中，优选10重量％?50重量％，或优选0. 1重量％到3重量％。 日本专利申请特开平第2008-13802号提出车用聚氨酯发泡体，该发泡体包含膨胀石墨并 用于去除进入发动机室的隔壁中的噪音。日本专利第3, 580, Oil号提出通过车辆发动机的 隔音处理方法而用于形成涂层薄膜的涂料形式，其中涂料包含丙烯酸树脂乳液、底质颜料 和例如石墨的片状填料等。韩国专利申请第10-2011-107838号提出一种技术，其中碳纳米 管等用在粘弹性核中，粘弹性核用作具有改善的隔音和防尘性质的结构性复合物，并且该 技术应用于飞机机身的外板等。
[0009] 然而，这些技术具有不同的提供有碳纳米管的树脂成分，并且大多数这些树脂成 分由刚性发泡体组成。所以，问题在于，适合用于提供轻质材料以在车辆中实施的物理性能 不充分，而且吸音性能通常不充分。
【发明内容】
[0010] 本发明提供一种材料，其中纳米级细颗粒碳纳米管与阻燃填料添加到半刚性聚氨 酯泡沫中，以改善中高频性能，其中吸音性能即使在约1500Hz以上的中高频区域也极大地 改善。
[0011] 根据一方面，本发明提供包含应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材 料。本发明的吸音材料由于其轻质的特性而能够改善燃料效率，并在整个频率带上改善吸 音和隔音性能，而且具有优异的阻燃性。
[0012] 根据另一方面，本发明提供用于制备车用吸音材料的方法，该材料使用应用有碳 纳米管的发泡聚氨酯泡沫，其中材料能够进行热压成型为车用部件的所需形式，并且材料 同时满足所需的高吸音特性和阻燃特性。
[0013] 本发明的示例性实施方式提供使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸 音材料，包含：作为主成分的聚丙烯类多元醇成分和异氰酸酯成分。具体而言，吸音材料由 发泡未稀释溶液组成，包含100份的多元醇、约120?180重量份的异氰酸酯、约10?20 重量份的阻燃填料、以及约〇. 1?3重量份的碳纳米管，其中重量份基于100重量份的多元 醇。具体地，多元醇成分包括约70?90重量％的高分子和低分子多元醇、约10?30重 量％的包含发泡剂的至少一种添加剂，其中重量％基于多元醇成分的总重量。优选地，多元 醇成分由约70?90重量％的高分子和低分子多元醇以及约10?30重量％的至少一种添 加剂组成。根据多种实施方式，吸音材料包括切片的发泡聚氨酯泡沫，具体具有上述成分。
[0014] 根据多种实施方式，无纺布可以额外地冲压成型在车用吸音材料的两面。
[0015] 本发明的另一示例性实施方式提供使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫来制 备车用吸音材料的方法，该方法包括：将约70?90重量％的高分子和低分子多元醇与约 10?30重量％的包含发泡剂的添加剂混合，制备100重量份的多元醇成分；将混合的原料 添加到多元醇成分中，并使用用于在其中发泡的搅拌器等，通过搅拌来混合所得的混合物， 以制备发泡未稀释溶液，其中，基于100重量份的多元醇成分，通过混合约120?180重量 份的异氰酸酯、约10?20重量份的阻燃填料、以及约0. 1?3重量份的碳纳米管来制备原 料；将发泡未稀释溶液注入模具中，以使溶液老化成发泡的聚氨酯泡沫；以及将发泡聚氨 醋泡沫切片。
[0016] 此外，该方法还可以包括：在如上制备的车用吸音材料的两面额外地粘附无纺布； 在热成型机中冲压成型为层压材料，然后在冷却装置中冲压冷却层压材料，以制备半成品； 以及将半成品修剪为需要的设计形状。
[0017] 车用吸音材料，包含应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫，可以使用应用有碳纳米 管的复合聚氨酯泡沫，复合聚氨酯泡沫可以热成型为用于车辆发动机室的发动机室部件， 例如仪表板外层、机盖隔绝物、仪表板隔绝物等。这些材料满足在车辆中使用的适当阻燃要 求。
[0018] 根据本发明的车用吸音材料，相比于传统材料，还可以在整个频率区域提供改善 的噪音、振动和声振粗糙度（NVH)，并作为轻质和环保材料来增强车辆的质量和燃料效率。 [0019] 而且，本发明可以通过混合碳纳米管和石墨并在聚氨酯泡沫中使用混合物，从而 实现阻燃性和自熄特性。这些特性迄今还没有通过向聚氨酯泡沫添加碳纳米管的现有技术 而实现。
[0020] 此外，本发明使得可以保证成型热轧部件的优异物理特性，而这通过添加有碳纳 米管的常规聚氨酯泡沫无法实现。
[0021] 本发明的其他方面和示例实施方式将在下文中讨论。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 本发明的上述和其他特点以及优势将参考附图通过详细描述其示例性实施方式 而变得更加清晰，其中：
[0023] 图1是示出在根据本发明实施方式的实施例2以及比较例1?3中进行样品吸音 性能实验的结果的图表。
[0024] 图2是对根据本发明实施方式的实施例1?3中的吸音性能进行比较的图表。
[0025] 图3是示出通过实际车辆传输声音测试对根据本发明实施方式的实施例2和比较 例3的隔音性质进行比较的图表。
[0026] 图4是根据本发明实施方式的聚氨酯泡沫的孔结构的扫描电镜照片。
[0027] 应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理 的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如， 具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
[0028] 在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
【具体实施方式】
[0029] 在下文中，本发明将参考附图进行更为全面的描述，其中示出本发明的示例性实 施方式。本领域技术人员将意识到，所描述的实施方式可以以多种不同的方式进行修改，所 有均不背离本发明的精神或范畴。
[0030] 与示例性实施方式无关的描述部分用来使描述更清楚，并且相同的附图标记在整 个说明书中指代相同的元件。
[0031] 此外，在附图中显示的配置的尺寸和厚度为选择性提供，以方便描述，因此本发明 不限于附图中显示的那些，并且厚度进行了一定的放大以使部件和区域清晰。
[0032] 在整个说明书中，除非明确指出相反含义，术语"包含"和其变化形式如"包括"或 "含有"，将理解为包括所述元件但不排除任意其他元件。
[0033] 此外，本文所使用的术语"单元"、"机构"、"部分"、"构件"等是指包含完成至少一 种以上功能或操作的组分的单元。
[0034] 应理解，本文使用的术语"车辆"或"车辆的"或其它类似术语包括通常的机动车， 例如，包括多功能运动车（SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶 的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其 它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有 两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0035] 本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】，而不是意在限制本发明。如本文 所使用的，单数形式"一个、一种、该"也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还 应当理解的是，在说明书中使用的术语"包括、包含、含有"是指存在所述特征、整数、步骤、 操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元 件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语"和/或"包括一个或多个相关所列项的任 何和所有组合。
[0036] 除非特别指出或从上下文清晰得到，术语"约"应理解为在本领域正常容忍范围 内，例如在均值的2个标准差内。"约"可以理解为在所述值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、 2%、1%、0. 5%、0. 1%、0. 05%或0. 01%内。除非另外从上下文清晰得出，本文中提供的所有数值 都被术语"约"修饰。
[0037] 在下文中，本发明的示例性实施方式将具体描述如下。
[0038] 本发明提供车用吸音材料，其由含有聚丙烯类多元醇成分和异氰酸酯成分作为主 成分的聚氨酯泡沫构成。该材料通过用碳纳米管替代一部分添加到聚氨酯泡沫中的阻燃填 料而具有优异的物理性质。
[0039] 在本发明中，车用吸音材料的多元醇成分包含约70?90重量％的高分子和低分 子多元醇、和约10?30重量％的包含发泡剂的一种以上添加剂，并优选由这些成分构成， 其中重量％相对于多元醇成分的总重量。作为本文所使用的高分子多元醇，可以使用重均 分子量为约3, 000g/mol?约6, 000g/mol的多元醇，作为低分子量多元醇，可以使用重均分 子量为约1，500g/mol以下(但是大于0)的多兀醇，例如约1，000g/mol?约1，500g/mol。 作为多元醇，优选使用聚丙烯类多元醇，更优选地，使用聚丙二醇（PPG)。多元醇成分包含 添加剂，其中发泡剂包含在高分子和低分子多元醇中，例如，优选选自开孔剂、扩链剂、阻燃 齐IJ、表面活性剂和催化剂的一种以上与发泡剂混合作为添加剂。此处，在多元醇成分中，高 分子聚丙烯类多元醇和低分子聚丙烯类多元醇分别优选以约40重量％?约60重量％和 约20重量％?约40重量％的量进行使用，其中重量％基于多元醇成分的总重量。同与之 混合的添加剂相关，优选水以约5重量％?约10重量％的量用作发泡剂。关于开孔剂，例 如，聚醚类开泡剂可以以约1重量％?约5重量％的量使用。作为扩链剂，例如，功能性材 料例如乙二醇、丁二醇、三乙醇胺、甘油可以以约2重量％?约6重量％的量使用。关于阻 燃剂，磷类阻燃剂可以以约3重量％?约10重量％的量使用。作为表面活性剂，例如，硅酮 表面活性剂可以以约1重量％?约3重量％的量使用。关于催化剂，例如，胺类催化剂可以 以约0. 1重量％?约3重量％的量使用。上述重量％是相对于多元醇成分的总重。相对于 100重量份的多元醇成分，包含发泡剂的添加剂可以以约10重量份?约30重量份的量加 入。如本文指出的，出于方便的原因，除上述纯的高分子和低分子多元醇外还混合有包含发 泡剂的添加剂的成分称为多元醇成分。
[0040] 本发明的多元醇成分可以通过控制上述其组成而控制成具有软性、半刚性和刚性 形式聚氨酯材料的不同特征。具体而言，当多元醇成分由上述组成构成时，可以制备出组合 有后述的其他成分的半刚性发泡聚氨酯泡沫，半刚性发泡聚氨酯泡沫最适合于本发明的目 的。
[0041] 根据本发明的实施方式，将异氰酸酯、阻燃填料和碳纳米管添加到多元醇成分中， 并与之混合。具体地，所提供的聚氨酯泡沫由发泡未稀释溶液形成，基于100重量份的多元 醇成分，该溶液包含约120重量份?约180重量份的异氰酸酯(更优选为约150重量份? 约160重量份的异氰酸酯)、约10重量份?约20重量份的阻燃填料(甚至更优选约14重量 份?约16重量份的阻燃填料)、以及约0. 1重量份?约5重量份的碳纳米管。在本发明中， 本质上可以说，阻燃填料部分地被碳纳米管所替代。具体而言，优选约1重量％?约20重 量％的阻燃填料被碳纳米管所替代。阻燃填料用碳纳米管替代，以调节与聚氨酯泡沫的吸 音性能的改善相关的孔结构的形成。
[0042] 在本发明中，异氰酸酯可以是任意传统的异氰酸酯，且优选为改性的二苯基甲烷 二异氰酸酯（MDI)，其NC0含量为约30重量％?约35重量％。此外，可以使用任意传统的 阻燃填料，而石墨是合适的阻燃填料的一个优选实例。
[0043] 本发明中使用的碳纳米管可以是任意传统的碳纳米管。优选地，碳纳米管具有单 壁或多壁结构，直径为约l〇nm?约50nm，体积密度为约0. 02g/Ml?约1. 5g/Ml，纯度为约 85%?约90%，以及结晶度（Ir/IA)为约0.7?约1. 1。碳纳米管以粉末、粉状颗粒等的形 式包含在组成中。
[0044] 优选用作阻燃填料的石墨和碳纳米管，保证聚氨酯泡沫的阻燃性与碳成分材料相 同。然而，碳纳米管是比重很轻的材料。这样，当碳纳米管以极大量添加到方法中时，与其 质量相比，体积过大。所以，在实际方法中，不优选使用碳纳米管，并且其使用导致物理性质 的劣化。此外，当碳纳米管过多地引入组成中时，构成聚氨酯泡沫的未稀释溶液的粘度会增 加到相当高的水平。这使得难以将碳纳米管与其他添加剂成分进行混合，这使得其泡沫状 态非常差。因此，本发明中碳纳米管的使用和所添加的量具有非常重要的技术意义和临界 意义。这样，优选碳纳米管以上述范围进行添加。更优选碳纳米管以基于发泡未稀释溶液 总量的约〇. 1重量％?约1. 1重量％的量进行添加。
[0045] 根据本发明的车用吸音材料由包含上述成分的发泡未稀释溶液所形成。根据多种 实施方式，吸音材料处于切片的发泡聚氨酯泡沫的形式。
[0046] 根据多种实施方式，吸音材料可以基本由密度为约18kg/m3?约20kg/m 3的半刚性 发泡聚氨酯泡沫所形成。
[0047] 根据本发明的车用吸音材料在聚氨酯泡沫中包含碳纳米管（CNT)，基于多元醇成 分的总重量，其量为约〇. 1重量％?约3. 0重量％，基于整个半刚性发泡聚氨酯混合物未稀 释溶液，其量为约〇. 1重量％?约1. 1重量％。这样形成的材料在整个频率区域展现出最大 化的吸音性能，特别是因为由发泡聚氨酯泡沫孔结构中的开孔比率的变化以及硬度的变化 所引起的透气性的增强和物理性质的改善。
[0048] 如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过向发泡聚氨酯泡沫材料添加碳纳 米管细颗粒，开孔的比率增加而且泡沫的孔结构可保持均匀。此外，可以减轻半刚性聚氨酯 的硬度。通过这个，NVH性质在整个频率区域得到显著改善。可是，已经发现，由于碳纳米管 (CNT)的量增加，开孔的比率没有绝对地增加。具体而言，当包含的碳纳米管的量过大时，由 于纳米级细颗粒的添加，粘度增加，所以，开孔的比率反而降低。所以，根据本发明，仅通过 适当调节构成半刚性发泡聚氨酯泡沫的发泡未稀释溶液的成分组成以及碳纳米管（CNT)的 添加剂的量，在适当范围中提供产品所需的物理性质，其孔结构可以得到优化。如上所述， 形成具有所描述构成的吸音材料是重要的，以进一步改善车辆的NVH性能。
[0049] 应用碳纳米管（CNT)来改善本发明发泡聚氨酯泡沫的吸音性能不同于应用相关技 术中已知的一般碳纳米管的技术。根据本发明的发泡未稀释溶液具有不同系列的组成，所 以，仅在本发明中可以实现优异吸音材料所需的特性。
[0050] 根据本发明的车用吸音材料的特性可以通过对吸音材料的性能具有最大影响的 孔结构来加以证实。通过扫描电镜证实，当前材料的孔结构，通过应用具有本发明构成的碳 纳米管，变得均匀化并出现开孔比率的变化。此外，实施流阻测试，以基本证实开孔比率的 变化。该测试表明，根据本发明的应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫，与应用本发明组成的 泡沫相比，显示出较低的流阻值，这证明透气性在本发明的材料中得以改善。具体地，由于 孔的均匀性和透气效果的增加，显著改善吸音性能。
[0051] 而且，为证实本发明吸音材料的效果，基于发动机室用的主吸音材料的原始材料 样品，对吸音性能进行比较和测试。结果证实，根据本发明的由应用有碳纳米管（CNT)的发 泡聚氨酯泡沫组成的吸音材料，与传统吸音材料以及构成不同于本发明的吸音材料相比， 显示出最佳性能。在这些测试中，使用由德国Rieter Technologies AG生产的小混响室来 测量吸音性能。
[0052] 与此同时，在本发明中，无纺布可以额外地冲压成型在上述车用吸音材料的两面。
[0053] 上述根据本发明的使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫来制备车用吸音材料 的方法的示例性实施方式将描述如下。
[0054] 通常而言，为制备本发明的车用吸音材料，通过将约70重量％?约90重量％的高 分子和低分子多元醇与约10重量％?约30重量％的包含发泡剂的至少一种添加剂进行混 合，从而制备1〇〇重量份的多元醇成分，其中重量％基于多元醇成分的总重量。
[0055] 此外，通过混合约140重量份?约170重量份的异氰酸酯、约13重量份?约18重 量份的阻燃剂、以及约〇. 1重量份?约3重量份的碳纳米管，具体通过使用发泡用的搅拌器 等，制备出混合的原料，其中，重量份是相对于100重量份的多元醇成分。此时，适合使用搅 拌器等进行混合，发泡约20?60秒，更优选为约25秒?35秒。
[0056] 之后，通过将所制备的混合原料引入多元醇成分中并在搅拌下使混合物混合，从 而制备发泡未稀释溶液。此时，搅拌下的混合优选在约1，OOOrpm?约2, OOOrpm的高速下 进行约5秒?约20秒，更优选在此高速下进行约8秒?约12秒。
[0057] 然后，将发泡未稀释溶液注入模具中，使其老化为发泡的聚氨酯泡沫。此时，聚氨 酯泡沫优选老化约2天?约5天，最优选约3天。
[0058] 使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，在之后优选通过将聚氨 酯泡沫薄薄地切成预定厚度而进行制备。
[0059] 根据多种实施方式，根据本发明的制备车用吸音材料的方法还包括：额外地将无 纺布粘附在车用吸音材料的两面(顶面和底面)(例如，在聚氨酯泡沫薄切之后)，以提供层压 材料；在热成型机中使层压材料冲压成型，然后在冷却装置中冲压冷却该层压材料，以制备 半成品；以及将半成品修剪为所需的设计形状。
[0060] 此处，当无纺布粘附在吸音材料的两面时，层压材料优选在预设温度的热成型机 中冲压成型，优选温度为约170°c?约190°C，优选持续约30秒?约60秒，从而将无纺布粘 附其上。然后，优选紧接在成型之后，通过在冷却设备中对层压材料冲压冷却约30秒?约 60秒来制备半成品，以控制无纺布和吸音材料的收缩。此后，适用于具体应用位置的具有成 品形式的吸音材料可以通过将半成品修剪成所需的设计形状来完成。
[0061] 如上所述，如果需要的话，由本发明使用添加有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车 用吸音材料制得的产品可以通过选择性地使用一般无纺布或增强的/防水无纺布来进行 制备，以改变产品的强度，以适合于各个车辆制造商所需的物理性质。
[0062] 根据本发明，吸音材料用于制备实际车辆的仪表板外层(仪表板外层是用在发 动机室声学部件中的成分)，然后测量传输损耗（TL)。基于结果，显示出在约500Hz?约 2, 500Hz改善约0. 3dB。在外层仪表板的情况中，在应用于整个车辆的NVH产品中，外层仪 表所占的面积比率不大，所以，传输损耗的改善是显著的。
[0063] 值得关注的是，本发明提供通过将碳纳米管添加到材料中以改善吸音性能的技 术，其中可以通过向其中添加石墨来进一步保证阻燃性和自熄特性。本发明还提供吸音材 料可以应用到实际车辆发动机室的部件的技术。
[0064] 通常而言，和现有的吸音材料相比，由聚氨酯泡沫材料组成的吸音材料所生产的 产品具有低强度，因此需要弥补低强度。因此，为改善该缺陷，本发明在聚氨酯泡沫的两面 上层压高刚性防水无纺布，之后如果需要的话进行热成型。和现有的一般无纺布相比，可以 使用高刚性防水无纺布，通过增加所使用的低熔点纤维，以起到粘合剂的作用并保持其成 型性。此外，为弥补刚度和耐湿性，防水剂可以添加到其表面，从而，基于所期望的使用环 境，可以选择性地提供高刚性无纺布。可是，用在本发明中的无纺布不限于高刚性防水无纺 布。例如，本发明的产品可以通过在材料的两面层压一般无纺布或高刚性防水无纺布，并然 后将层压材料放入热成型压模机而完成。
[0065] 因此，本发明提供由添加有碳纳米管的复合聚氨酯泡沫组成的车用吸音材料，其 中该材料能够热冲压成型为应用于车辆任何部件的部件形状。本发明的材料已实现用作车 用吸音材料所需的高吸音特性，并同时满足阻燃性要求。
[0066] 在下文中，本发明将参考以下实施例进行详细描述，但是不被实施例所限制。
[0067] 实施例1?3
[0068] 根据在以下表1中所示的组成比率，制备发泡聚氨酯泡沫(其中，单位是重量份)。 高分子多元醇和各个添加剂(开孔剂、扩链剂、阻燃剂、催化剂、和水）在泡聚氨酯泡沫中相 互混合，并且已经混合有低分子多元醇、和作为阻燃填料的石墨和碳纳米管的混合原料通 过发泡机相互混合，从而制备出发泡未稀释溶液。此时，对于以下表1中的多元醇成分，碳 纳米管分别以〇. 1重量％ (实施例1)、〇. 3重量％ (实施例2)、和0. 5重量％ (实施例3)的 量进行添加。发泡未稀释溶液加到模具中，以形成聚氨酯泡沫，并且聚氨酯泡沫老化3天， 之后将其切成1. 5mm的厚度。
[0069] 将浸渍有硅酮树脂的化学增强的防水无纺布附着于聚氨酯泡沫切片的两面，并且 层压材料在180°C的热成型机中用金属模具冷却装置进行冲压冷却，以防止因结合无纺布 与聚氨酯泡沫材料而引起的收缩，从而制备出第一半成品。用于发动机室NVH部件的吸音 材料通过将如此形成的半成品修剪为最终产品设计形状而进行制备。
[0070] 实施例4?6
[0071] 以与实施例1相同的方式制备吸音材料，除根据以下表1中的组成将碳纳米管加 入其中外。
[0072] 比较例1和2
[0073] 当使用无纺布和树脂浸渍玻璃纤维毡1200时，通过在无纺布之间使用450g玻璃 棉而构成吸音材料。具体地，树脂浸渍玻璃纤维毡1200和/或玻璃棉450应用在无纺布之 间。
[0074] 比较例3
[0075] 以与实施例2相同的方式构成吸音材料，除聚氨酯泡沫制备没有添加碳纳米管且 使用聚氨酯泡沫本身之外。
[0076] [表 1]
【权利要求】
1. 一种使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，所述车用吸音材料包 含： 100重量份的聚丙烯类多元醇成分，所述多元醇成分包含约70?90重量％的高分子多 元醇和低分子多元醇、以及约10?30重量％的包含发泡剂的至少一种添加剂，其中重量％ 基于所述多元醇成分的总重量；以及 异氰酸酯成分，其包含约120?180重量份的异氰酸酯、约10?20重量份的阻燃填料、 和约0. 1?3重量份的碳纳米管，其中重量份基于100重量份的所述多元醇成分。
2. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 所述至少一种添加剂包含约5重量％?约10重量％的作为所述发泡剂的水、约1重 量％?约5重量％的开孔剂、约2重量％?约6重量％的扩链剂、约3重量％?约10重量％ 的磷类阻燃剂、约1重量％?约3重量％的硅酮表面活性剂、以及约0. 1重量％?约3重 量％的胺类催化剂，并且重量％基于所述多元醇成分的总重量。
3. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 基于所述阻燃填料的重量，所述碳纳米管以约1重量％?约20重量％的量存在。
4. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 所述异氰酸酯是NCO含量为约30重量％?约35重量％的改性的二苯基甲烷二异氰酸 酯（MDI)。
5. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 所述碳纳米管具有单壁或多壁结构，直径为约l〇nm?约50nm，体积密度为约0. 02g/ Ml?约1.5g/Ml，纯度为约85%?约90%，结晶度（ΙΓ/ΙΔ)为约0.7?约1. 1。
6. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 所述碳纳米管处于粉末或粉状颗粒的形式。
7. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 基于所述多元醇成分和所述异氰酸酯成分的总重量，所述碳纳米管（CNT)以约0. 1重 量％?约1. 1重量％的比率包含其中，并且所述吸音材料包含密度为约18kg/m3?约20kg/ m3的半刚性发泡聚氨酯泡沫。
8. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 所述阻燃填料为石墨。
9. 根据权利要求1所述的车用吸音材料，其中， 将所述应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫切成薄片，且所述吸音材料还包含冲压成型 在所述薄片的相对面上的无纺布。
10. -种制备使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫车用吸音材料的方法，所述方法 包括： 将约70?90重量％的商分子多兀醇和低分子多兀醇与约10?30重量％的包含发泡 剂的至少一种添加剂进行混合，以制备100重量份的多元醇成分； 使用发泡用搅拌器，通过混合约120?约180重量份的异氰酸酯、约10?约20重量份 的阻燃填料、和约〇. 1?约3重量份的碳纳米管，由此制备混合的原料，其中重量份基于100 重量份的所述多元醇成分； 将所混合的原料添加到所述多元醇成分中，并在搅拌下混合所得的混合物，以制备发 泡未稀释溶液； 将所述发泡未稀释溶液注入模具中，使该溶液老化成发泡的聚氨酯泡沫；以及 将发泡聚氨酯泡沫进行切片。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中， 通过使用发泡用搅拌器搅拌混合物约20?60秒，将所混合的原料添加到所述多元醇 成分中，并在高速搅拌下混合该混合物约5?20秒来制备所述发泡未稀释溶液。
12. 根据权利要求10所述的方法，还包括： 将无纺布粘附于所述吸音材料的相对面，以形成层压材料； 在热成型机中使所述层压材料冲压成型，并且之后在冷却装置中冲压冷却所述层压材 料，以制备半成品；以及 将所述半成品修剪为所需的设计形状。
【文档编号】B32B27/40GK104059213SQ201310530657
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】李廷勖 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社