本发明涉及复合材料制备领域，公开了一种用于汽车内衬的轻量化塑料片材及制备方法。
背景技术：
随着经济的发展，我国汽车数量越来越多，然而汽车尾气的排放、油耗和废品回收等问题严重影响着人们赖以生存的自然环境。因此，节能减排工作刻不容缓，当今，各大汽车公司开始以汽车轻量化为主题，围绕节能、节材、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性及舒适性等基本性能方面来开展新的技术、新的材料以及新产品。汽车轻量化技术是节省能源、提高行驶性能的有效方法之一，也是国内外汽车制造商追求的关键技术目标之一。
车轻量化的主要途径是在保证性能的前提下通过合理的结构设计和使用轻质材料（如复合材料、镁铝合金、塑料等）降低结构重量，从而实现节能环保功能。现有技术中，汽车外饰件如车前后围、汽车大包围、保险杠和面罩等，一般多采用金属、热固性纤维增强复合材料或热塑性塑料。金属比重较大，会增加油耗，进一步会造成环境污染，汽车轻量化材料已成为趋势；热固性纤维增强复合材料，密度较高，成型后不可回收，随着汽车保有量的不断增大，造成的环境问题日益严重。
为适应汽车行业节能、环保、轻量化的发展趋势，开发汽车外装饰用轻质、免涂装复合片材结构已成为汽车及相关行业关注的热点。热塑性纤维增强复合材料遇热熔融可进行二次成型，因而可被回收利用，已成为材料界竞相开发对象，而热塑性纤维增强塑料如纤维含量低会造成强度不足；纤维含量高，会使产品表面不平整，不能作为免喷漆材料直接使用，而成型零件后涂装工序复杂，且喷漆过程易污染环境，危害人体健康。因此，新型的轻量高强化塑料制品成为汽车行业发展的重要内容。
中国发明专利申请号201520693669.3公开了一种汽车大包围用复合片材，包括基体树脂与玻璃纤维层，基体树脂与玻璃纤维层合为一体，玻璃纤维层上涂布有基体树脂；玻璃纤维层包括经向玻璃纤维束与纬向玻璃纤维束，经向玻璃纤维束与纬向玻璃纤维束相互交叉成网状，经向玻璃纤维束与纬向玻璃纤维束均有3000~5000根玻璃纤维丝捻合而成。该片材质轻环保，可有效解决现存在的热塑性塑料及非连续纤维增强复合材料的强度不足问题。
中国发明专利申请号201520945122.8公开了一种汽车用发泡补强复合片材，用于补强汽车立柱钢板并填充钢板之间的缝隙。包括epdm橡胶发泡层、压敏胶层i、磁性阻尼胶板层、压敏胶层ii、隔离纸，epdm橡胶发泡层下面依次设有一层压敏胶层i、一层磁性阻尼胶板层、一层压敏胶层ii、隔离纸。优异效果是：该产品既能满足补强车身某部位钣金的强度，又可以填充钣金焊接后留下的工艺空腔。
根据上述，现有方案中用于汽车的轻量化复合片材大都是进行多层复合，但是无法达到良好的轻质化改性，效果不明显，对塑料使用量巨大的汽车而言，重量降低不明显；此外，现存复合片材所用的热塑性塑料及非连续纤维之间粘合不足，导致复合材料的强度较低，进而影响材料的应用，本发明提出了一种用于汽车内衬的轻量化塑料片材及制备方法，可有效解决上述技术问题。
技术实现要素：
目前应用较广的利用多层复合制备汽车用轻质化复合材料的方法，工序复杂，能耗较高，并且无法达到良好的轻质化效果，同时存在复合材料强度低，使用性能差等缺点。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于汽车内衬的轻量化塑料片材的制备方法，制备的具体过程为：
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中30~60min，使玻璃微珠均匀分散于立体纤维网内部，制得预处理玻璃纤维网；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，热压过程中，发泡剂分解产生气体进行发泡，同时热熔胶熔融，并在气体推动下均匀分散，将复合层牢固粘结，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材。
优选的，步骤（1）所述发泡剂的发泡温度为100-110℃；优选苯磺酰肼。
优选的，步骤（1）所述多孔玻璃微珠的孔径为15~30μm，孔隙率不低于80%。
优选的，步骤（1）所述热熔胶为eva热熔胶、eea热熔胶、eaa热熔胶、eval热熔胶中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂10~18份、多孔玻璃微珠15~25份、水57~75份。
优选的，步骤（2）所述立体纤维网的密度为0.9~0.95g/cm3。
优选的，步骤（3）所述针刺无纺布的工艺形式为花纹针刺、环式针刺、管式针刺中的一种。
优选的，步骤（3）所述热压复合的压合温度为120~140℃，压合压力为3~6mpa，压合时间为20~30s。
优选的，步骤（3）所述片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为0.5~2mm、预处理玻璃纤维网1~2mm、pu带胶基体层2~6mm、pe膜0.05~0.2mm。
由上述方法制备得到的一种用于汽车内衬的轻量化塑料片材，先在多孔玻璃微珠内部携带发泡剂后通过表面喷涂热熔胶封闭固定，然后配制成分散悬浮液，再将由玻璃纤维制成的均匀的立体结构纤维网浸渍于分散悬浮液中，使玻璃微珠均匀分散于立体纤维网内部；由下往上依次将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜经热压复合，制成用于车顶内衬的高强超轻塑料复合片材。通过将发泡剂负载于多孔玻璃微珠内并用热熔胶封闭固定，在热压复合时热熔胶熔融同时在发泡剂气体推动下均匀分散，将复合层牢固粘结，改善自身强度，且能显著降低片材重量；进一步制备工序简洁，直接在热压工序阶段实现轻质高强化改性。
本发明提供了一种用于汽车内衬的轻量化塑料片材及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了将负载发泡剂的玻璃微珠分散于立体纤维网内部制备用于汽车内衬的轻量化塑料片材的方法。
2、通过将发泡剂负载于多孔玻璃微珠内并用热熔胶封闭固定，在多层复合热压过程中，发泡剂的发泡作用可有效降低片材的重量，同时释放的气体可使热熔胶均匀分散，将复合层牢固粘结，提高材料强度。
3、本发明直接在热压工序阶段实现复合材料轻质高强化改性，工序简洁，能耗低，适合大规模生产应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；发泡剂苯为磺酰肼；多孔玻璃微珠的平均孔径为22μm，孔隙率为85%；热熔胶为eva热熔胶；分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂苯磺酰肼15份、多孔玻璃微珠21份、水64份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中45min，沥水、自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.92g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为花纹针刺；热压复合的压合温度为125℃，压合压力为4mpa，压合时间为26s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为1mm、预处理玻璃纤维网1.2mm、pu带胶基体层4mm、pe膜0.11mm。
实施例1制得的轻量化塑料片材，其密度、击强度如表1所示。
实施例2
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；发泡剂为苯磺酰肼；多孔玻璃微珠的平均孔径为16μm，孔隙率为86%；热熔胶为eea热熔胶；分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂11份、多孔玻璃微珠18份、水70份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中35min沥水，自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.91g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为环式针刺；热压复合的压合温度为125℃，压合压力为5mpa，压合时间为22s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为0.8mm、预处理玻璃纤维网1.2mm、pu带胶基体层2.5mm、pe膜0.08mm。
实施例2制得的轻量化塑料片材，其密度、冲击强度如表1所示。
实施例3
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；发泡剂为苯磺酰肼；多孔玻璃微珠的平均孔径为25μm，孔隙率为83%；热熔胶为eaa热熔胶；分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂16份、多孔玻璃微珠22份、水72份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中55min，沥水，自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.4g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为管式针刺；热压复合的压合温度为135℃，压合压力为5mpa，压合时间为28s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为1.6mm、预处理玻璃纤维网1.6mm、pu带胶基体层4mm、pe膜0.16mm。
实施例3制得的轻量化塑料片材，其密度、冲击强度如表1所示。
实施例4
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；发泡剂的发泡温度为100℃；多孔玻璃微珠的平均孔径为15μm，孔隙率为80%；热熔胶为eval热熔胶；分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂10份、多孔玻璃微珠15份、水75份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中30min，沥水，自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.9g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为花纹针刺；热压复合的压合温度为120℃，压合压力为3mpa，压合时间为30s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为0.5mm、预处理玻璃纤维网1mm、pu带胶基体层6mm、pe膜0.05mm。
实施例4制得的轻量化塑料片材，其密度、冲击强度如表1所示。
实施例5
（1）先采用吹气的方法将发泡剂吸附于多孔玻璃微珠的内部，然后在玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，热熔胶用量以封闭微孔为准，再加入水中，制得分散悬浮液；发泡剂为苯磺酰肼；多孔玻璃微珠的平均孔径为30μm，孔隙率为88%；热熔胶为eva热熔胶；分散悬浮液中，按重量份计，其中：发泡剂18份、多孔玻璃微珠25份、水57份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中60min，沥水，自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.95g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为环式针刺；热压复合的压合温度为140℃，压合压力为6mpa，压合时间为20s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为2mm、预处理玻璃纤维网2mm、pu带胶基体层3mm、pe膜0.2mm。
实施例5制得的轻量化塑料片材，其密度、冲击强度如表1所示。
对比例1
（1）将玻璃微珠的表面喷涂热熔胶进行封闭固定，再加入水中，制得分散悬浮液；按重量份计，其中：多孔玻璃微珠25份、水57份；
（2）先将玻璃纤维制成均匀的立体结构的纤维网，然后浸渍于步骤（1）制得的分散悬浮液中60min，沥水，自然干燥，制得预处理玻璃纤维网；立体纤维网的平均密度为0.95g/cm3；
（3）将针刺无纺布、预处理玻璃纤维网、pu带胶基体层、pe膜按由下往上的顺序进行热压复合，制得用于汽车内衬的轻量化塑料片材；针刺无纺布的工艺形式为环式针刺；热压复合的压合温度为140℃，压合压力为6mpa，压合时间为20s；片材各层的厚度分别为：针刺无纺布的厚度为2mm、预处理玻璃纤维网2mm、pu带胶基体层3mm、pe膜0.2mm。
对比例1制得的轻量化塑料片材，其密度、冲击强度如表1所示。
表1：
通过测试，本发明通过内置发泡剂产生的的气体冲击分散，较佳的使玻璃纤维网稳定并与热熔胶分散良好，从而在降低密度的同时，保证了良好的强度，使汽车较佳的内衬选材。