本发明涉及复合成型材料技术领域，尤其涉及一种用于汽车内饰件的可降解汽车内饰复合材料及其加工工艺。
背景技术：
在汽车工业快速发展的今天，人工合成纤维材料在汽车内饰中仍处于重要位置，大多是源于石油衍生的高分子材料，由于能源的不可再生性以及环境问题的日益凸显，用可降解生物材料替代传统石油产品成为发展趋势。自从2006年欧盟和德国立法部门规定了汽车内饰所用可降解材料的比例以后，天然纤维以其比强度高、比模量高、价格低廉、可降解、可再生、绿色环保等特性作为增强体在复合材料中得到越来越广泛的应用。目前国外每辆车的天然纤维复合材料使用量大概在8-15kg，加上人们绿色、健康、环保意识的日益增长，天然纤维复合材料已经不可避免的成为欧美车用内饰材料市场的焦点。这也引起了包括中国在内的汽车产业大国的广泛重视，各大汽车制造商竞相采用新原料、新工艺、新技术，旨在生产出更加满足市场需求的产品。其中，天然纤维非织造复合材料和可降解生物质复合材料成为各汽车制造商及材料企业竞相开发的重点。
目前，已开发的可降解生物材料有聚乳酸(PLA)、聚己内酯（PCL）、聚酯丙烯酸酯（PEA）、聚-β-羟基丁酸酯（PHB）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等多种可完全生物降解材料。其中，聚乳酸(PLA)更是当前研究的热点，作为是一种可完全生物降解、环境友好的脂肪族聚酯类高分子材料，聚乳酸(PLA)来源于可再生资源，其使用后能被自然界中微生物完全降解，不污染环境，同时具有良好的机械性能和易加工等优点，使其成为应用最广泛的生物降解高分子材料。聚乳酸塑料、纤维或薄膜应用在工农业及日常生活中，可解决“白色污染”问题，满足环保方面的要求。然而，聚乳酸质脆、韧性较差、热变形温度低等缺点，限制了其在更广泛的领域中应用。尤其是汽车、飞机等使用的材料，需要较高的力学性能和耐热性能。为提高塑料制品的高温尺寸稳定性，通常采用的方法有:1、提高玻璃化转变温度；2、提高结晶度；3、与纤维复合。对于聚乳酸而言，与纤维复合可能是比较有效的一种方法。天然纤维的在自然界尤其是在植物中资源十分丰富。具有价格低，低密度，易生物降解，二氧化碳排放量低，隔热、隔音性能优，比模量高等优点。目前，对于天然纤维增强复合材料的研究主要采用天然植物纤维作为增强材料，石油基衍生物树脂作为基体。德国BASF公司采用黄麻增强聚丙烯复合材料生产轿车内饰件，吸噪音板备用轮罩，采用剑麻/聚氨酯复合材料生产轿车车门内饰板，吸噪音板。在国内，中山大学、国防科技大学等机构也对天然纤维与不饱和树脂以及聚氨酯的复合进行了研究，在材料力学性能、耐热性能等方面取得了一定的突破。但这些材料最大的缺点是无法完全降解。为替代这些石油基材料，使聚乳酸在更广阔的领域进行应用，采用天然纤维对聚乳酸进行增强改性是值得研究的课题。例如中国专利申请号为201010269051.6公开了一种由天然纤维质与合成树脂或聚乳酸形成的组合物材料，其中添加了树脂，含有甲醛或三聚氰胺等有害物质，虽然成本低，但环保性差、材料弹性差，阻燃性能达不到UL94-V0。中国专利申请号为201210219204.5公开了一种天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法，该复合材料主要用于薄膜、型材、片材及容器等塑料制品行业，材料力学性能、吸音性能、阻燃性能差，不适宜用在汽车内饰材料领域。
技术实现要素：
、
本发明针对以上问题，提供一种满足汽车内饰件基础要求，且具有较高强度、美观、成本低的可降解汽车内饰复合材料及其加工工艺。
本发明的技术方案是：包含以下质量百分比的组分，
聚乳酸纤维 35-45%；
天然纤维 55-65%。
所述天然纤维为：所述的天然纤维为麻纤维，所述麻纤维为：大麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维和/或剑麻纤维中一种或任意两种以上复配。
所述天然纤维中还包括竹纤维，所述麻纤维与竹纤维的比例为1：0.1-0.5；所述竹纤维为直径0.1-0.9mm。
本发明的加工工艺，包括以下步骤：
1）、将聚乳酸纤维和天然纤维按质量百分比称重，喂入混料装置进行混合；
2）、将混合纤维喂入开松机进行开松，使纤维由紧密状态达到分散状态；
3）、通过给棉机使纤维的横、纵向达到定量、均匀一致；
4）、通过梳理机梳理形成薄网状态；
5）、喂入铺网机形成交叉折叠为多层纤网层；
6）、将多层纤网层喂入针刺机组进针刺固定，形成致密态；得麻毡坯；
7）、喷胶浸渍，往麻毡坯的一面均匀喷洒树胶；
8）、复合压制，取至少两片所述喷洒有树胶的麻毡坯，喷胶面朝内，复合压制；制得。
所述天然纤维的加工工序为：
a）、将竹子分片；
b）、去竹青、竹黄；
c）、刨丝，将竹片刨切为直径0.1-0.9mm，长度大于50mm的细竹丝；
d）、将细竹丝与天然纤维混合。
所述细竹丝PH值为5-6的溶液中浸渍4-10分钟。
本发明用材绿色环保、质地轻盈、无毒无味，全部可生物降解、回收利用。产品的力学性能、热稳定性、燃烧特性、有机物挥发量及气味性等指标完全满足车用内饰材料的技术要求，用该材料热压制成的板材可应用于汽车顶棚、门板、车厢内衬板、行李厢、座椅背板、衣帽架、仪表盘、发动机罩和变速箱盖等部位的内饰材料，具有很好的吸音降噪、透气保温、耐热、耐候性和阻燃性能，可完全降解，并具有较高的美观效果。
具体实施方式
包含以下质量百分比的组分，
聚乳酸纤维 35-45%；
天然纤维 55-65%。
所述天然纤维为：所述的天然纤维为麻纤维，所述麻纤维为：大麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维和/或剑麻纤维中一种或任意两种以上复配。
所述天然纤维中还包括竹纤维，所述麻纤维与竹纤维的比例为1：0.1-0.2；所述竹纤维为直径0.1-0.9mm。成型后，竹丝呈现黄色，增加成品的美观程度。
还包括树胶，所述树胶添加量为所述聚乳酸纤维和天然纤维总量的10-20%。
本发明的加工工艺，包括以下步骤：
1）、将聚乳酸纤维和天然纤维按质量百分比称重，喂入混料装置进行混合；
2）、将混合纤维喂入开松机进行开松，使纤维由紧密状态达到分散状态；
3）、通过给棉机使纤维的横、纵向达到定量、均匀一致；
4）、通过梳理机梳理形成薄网状态；
5）、喂入铺网机形成交叉折叠为多层纤网层；
6）、将多层纤网层喂入针刺机组进针刺固定，形成致密态；得麻毡坯；
7）、喷胶浸渍，往麻毡坯的一面均匀喷洒树胶；
8）、复合压制，取至少两片所述喷洒有树胶的麻毡坯，喷胶面朝内，复合压制；制得。
所述天然纤维的加工工序为：
a）、将竹子分片；
b）、去竹青、竹黄；
c）、刨丝，将竹片刨切为直径0.1-0.9mm，长度大于50mm的细竹丝；
d）、将细竹丝与天然纤维混合。
所述细竹丝PH值为5-6的溶液中浸渍4-10分钟。形成的竹丝在成品中呈现具有金属质感的金黄色泽。
实施例一：
取大麻纤维30千克和黄麻纤维20千克；在PH值为6的溶液中浸渍4分钟的直径0.9mm，长度大于50mm的细竹丝5千克；聚乳酸纤维45千克，待用；
喂入混料装置进行混合；得混合纤维；
将混合纤维喂入开松机进行开松，使纤维由紧密状态达到分散状态；
通过给棉机使纤维的横、纵向达到定量、均匀一致；
通过梳理机梳理形成薄网状态；
喂入铺网机形成交叉折叠为多层纤网层；
将多层纤网层喂入针刺机组进针刺固定，形成致密态；得麻毡坯；
喷胶（树胶）浸渍，往麻毡坯的一面均匀喷洒树胶；
复合压制，取至少两片所述喷洒有树胶的麻毡坯，喷胶面朝内，复合压制；制得。
实施例二 ：
取大麻纤维35千克和黄麻纤维30千克；在PH值为5的溶液中浸渍10分钟的直径0.9mm，长度大于50mm的细竹丝13千克；聚乳酸纤维35千克，待用；
喂入混料装置进行混合；得混合纤维；
将混合纤维喂入开松机进行开松，使纤维由紧密状态达到分散状态；
通过给棉机使纤维的横、纵向达到定量、均匀一致；
通过梳理机梳理形成薄网状态；
喂入铺网机形成交叉折叠为多层纤网层；
将多层纤网层喂入针刺机组进针刺固定，形成致密态；得麻毡坯；
喷胶（树胶）浸渍，往麻毡坯的一面均匀喷洒树胶；
复合压制，取至少两片所述喷洒有树胶的麻毡坯，喷胶面朝内，复合压制；制得。
本发明以聚乳酸纤维（PLA）和天然麻纤维为原料，全部可生物降解，可循环利用，绿色环保，制品质地轻盈，无毒无味，功能性强，装饰性好。以聚乳酸为连续基体，以天然麻纤维为增强材料，结合了天然麻纤维高强度、高模量、环保等特性和聚乳酸良好的加工性能、优良的生物相容性、合适的力学性能以及废弃可回收利用等特点，是一种综合性能优良的绿色环保新材料。采用非织造针刺纤网致密成毡工艺，可以制备高天然纤维含量的复合材料，网状纤维层的高孔隙率不仅降低了复合材料的密度，实现产品的轻量化，还大大降低了原料成本，具有流程简单、控制方便、生产效率高，可适应规模化生产的要求。
本发明技术方案试制的产品可减少对不可再生能源的依赖。由于本发明采用是可完全生物降解的聚乳酸和天然麻纤维，复合体组分均可生物降解而且原料可再生。聚乳酸被称为“生物质塑料”，从玉米等多种作物中都可以提取，来源广泛；天然麻纤维属于可再生资源，种植简单，无需农药化肥，价格低廉，使原料更绿色环保。因此，本发明的研发可减少对不可再生能源的依赖，有利于保护有限的石油资源。
本发明采用生物质塑料聚乳酸纤维及天然麻纤维，工艺配方安全环保，可完全生物降解循环利用。该配方结合了天然麻纤维高强度、高模量、环保等特性和聚乳酸良好的加工性能、优良的生物相容性、合适的力学性能以及废弃可回收利用等特点，重量较传统的聚丙烯（PP）/麻纤维复合材料耐热温度提高55℃，达到155℃，重量减轻约30%，并提高了耐候性和耐冲击强度，具有很好的吸音降噪和阻燃特性。
采用非织造针刺纤网致密成毡工艺，具有流程简单、控制方便、生产效率高的特点，可以制备高天然纤维含量的复合材料。同时，网状纤维层的高孔隙率不仅降低了复合材料的密度，实现产品的轻量化，还大大降低了原料成本。
本发明在后续的片材模压成型工艺中无需酚醛树脂等化学胶粘剂，无毒残，可大幅降低醛类有害气体的释放量。
本发明的混料干燥工艺，将聚乳酸纤维和天然麻纤维原料分别精选称重计量后，通过传输带输至料筒中进行搅拌，并充分混合，然后从下方的出料料排出；在搅拌过程中，通过搅拌轴蒸汽加热对原料进行干燥，更好地方便了后续开松机对混合物料的开松，提升聚乳酸/天然麻纤维复合材料的产品质量。
最终制得的产品具有最佳的吸音降噪功能，利用吸音理论分析和方差试验，通过采用最佳的天然麻纤维和聚乳酸纤维的比例和采用45°交叉铺层方式改变材料结构的方法，获得了满足材料吸音性能和力学性能的要求。由于汽车发动机的频率范围主要在2000Hz左右，而且800Hz以上的风噪都是空气传播达到车内的，而在此频率范围内，采用本产品制成的复合片材的吸声系数可达到0.46。因此，本发明制得的产品属于高品质生物质吸音复合材料。