本发明专利技术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，本发明专利技术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，并且本发明专利技术也公开了车用吸音材料的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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，本专利技术涉及车用吸音材料，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。
技术介绍
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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
技术实现思路
本专利技术提供一种材料，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。 根据一方面，本专利技术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。本专利技术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。 根据另一方面，本专利技术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。 本专利技术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。 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。 本专利技术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。 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。 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。 根据本专利技术的车用吸音材料，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。 而且，本专利技术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。 此外，本专利技术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。 本专利技术的其他方面和示例实施方式将本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
2013.03.21 KR 10-2013-00304501. 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...
【专利技术属性】
技术研发人员：李廷勖，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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