車用內飾塑料發展趨勢及低VOC改進方法

莊夢夢，徐耀宗，劉雪峰，劉 偉

(中國汽車技術研究中心，天津300300)

1 引言

塑料作為汽車內飾的主要組成部分，其VOC揮發量對于整車VOC的影響不容小覷。尤其是在塑料生產、成型過程中使用的增塑劑、阻燃劑、脫模劑等，含有大量苯、甲苯等有害物質，極易殘留在塑料制品內部并釋放出來，成為造成車內空氣污染的罪魁禍首。

為了從根本上解決車內揮發性有害物質含量超標問題，各企業需加強VOC源頭控制，研發低VOC塑料或有效替代材料。目前，汽車內飾塑正朝著綠色、環保、健康的趨勢發展。免噴涂塑料、生物塑料、有機－無機納米復合材料由于其本身具有低VOC、耐鹽堿、耐磨等性能，將會得到更廣泛的應用。

2 車用內飾塑料發展趨勢

2.1 免噴涂塑料

免噴涂塑料一次注塑品即為最終產品，免去了表面預處理、噴漆、干燥等工作，降低成本約40%。在制備免噴涂塑料時，需注意以下幾個方面:選擇高光澤、耐刮擦、耐腐蝕的原材料;注意對模具澆注口、排氣、表面拋光等的設計;開發全新色彩，以期能更好地替代噴漆件。

2.2 生物塑料

生物塑料是以原生態的植物為原料，如甘蔗、玉米等，在微生物作用下生成的塑料。常用塑料一般采用石油產物合成，往往會存在未完全反應的小分子有害物質。而生物塑料由于采用低毒低害的可再生原料，故將其制備成汽車內飾件后將會大大降低車內VOC揮發量。此外，這種生物塑料可被分解，有利于后續回收利用，是一種更為環保的塑料種類。

2.3 有機－無機納米復合材料

有機－無機納米復合材料是將有機聚合物基體與無機納米粉體采用共混、溶膠凝膠等方法復合而成的一類材料總稱。該類材料可用來制備高強度、耐熱、抗紫外線的內飾件。由于添加了無毒、化學穩定的無機組分，大大降低了塑料本身殘余的VOC，從根本上解決了材料VOC的揮發問題。

3 車用內飾塑料低VOC改進方法

就現有水平和技術而言，還很難實現新型塑料的大規模生產。下面針對幾種常用的塑料種類，結合現有的成熟工藝，給出相應改進措施，以達到快速降低揮發性有害氣體含量的目的。

3.1 聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯價格便宜，應用廣泛，是世界上產量最大的塑料產品之一。在汽車內飾件中主要用于制備座椅面料、地毯、頂棚等。現階段，可從以下幾個方面對PVC進行低VOC技術改進。

(1)熱穩定劑選擇。PVC在加工過程中若不添加熱穩定劑，PVC分子很容易降解成小分子揮發性有害物質，因此必須加入熱穩定劑以抑制其分解。對于不同制品的PVC需選擇不同類別的穩定劑，才能達到更好地抑制小分子的分解的目的:①透明制品，不選用鉛鹽作為熱穩定劑，選擇除鉑、鈣之外的金屬皂類及有機銻、有機錫等熱穩定劑。②不透明制品，選用高性能亞磷酸酯、有機弱酸稀土鹽和水滑石等作為穩定劑。

(2)在制備高表觀密度聚氯乙烯樹脂時，采用升溫聚合法，提高反應釜的生產能力，縮短聚合時間，使反應過程在每個階段最大限度的進行，減少未反應的小分子有害物質的殘留。

3.2 聚丙烯(PP)

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂，具有優異的耐熱性、剛性、可加工性。PP塑料在汽車中應用較廣，約占車用塑料總量的30%。現階段，可從以下幾個方面對PP材料進行低VOC技術改進。

(1)添加活性炭、多孔氧化鋁、硅藻土等多孔物質，特別是一種多孔的鋁硅酸鹽無機物質，這種添加劑對低分子有機化合物具有很強的吸附能力，并且在較高溫度下也不會解吸附，從而使得材料的VOC含量達到標準要求。

(2)采用自然脫揮、真空脫揮相結合的方式，使用專業的脫揮設備與工藝在聚丙烯改性過程中進行處理。采用這種辦法雖然效率較高，但成本也相對較高。

3.3 丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物(ABS)

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物是五大合成樹脂之一，具有耐熱、耐低溫、耐腐蝕等優良性能，且易加工、表面光澤性好。現階段，可從以下幾個方面對ABS樹脂進行低VOC技術改進。

(1)選用乳液接枝－本體SAN摻混法或連續本體聚合法生產ABS樹脂。乳液接枝－本體SAN摻混法投資少，反應容易控制，聚合簡單，品種靈活，產品雜質少，揮發性有害物質殘留量少。連續本體聚合法具有成本低，產品純凈，工藝流程短等優點，是具有廣闊前景的制備工藝，但有待進一步發展。

(2)選取VOC含量較低的ABS化工材料和耐熱劑，在制作塑料合金過程中，選用大分子相容劑。

(3)研發新型耐熱合金材料，如PA/ABS合金、TPU/ABS合金等，用于取代PC/ABS、PC/PBT等耐熱性相對較差的合金制品，提高材料的熱穩定性，降低其在加工、日曬過程中大分子的有機物的降解，從而達到抑制有毒有害小分子物質的產生、降低VOC揮發量的目的。

3.4 聚甲醛(POM)

聚甲醛是一種沒有側鏈的高密度、高結晶性的線型聚合物，具有極高的強度、剛度和韌性，特別是它還具有突出的耐疲勞性能以及優良的耐水性。在汽車內飾件中主要應用于座椅的安全帶扣、把手、儀表板等。成型加工時，POM中殘留的或是新生成的不安定組分極易分解產生甲醛。現階段，可從以下幾個方面對POM進行低VOC技術改進:減少料粒中殘存的甲醛，減少分子中的不安定組分;在混料過程中，添加甲醛捕捉劑，這種捕捉劑在注塑以及材料再生使用、著色時都可發揮捕捉甲醛的效力，而且不會助長添加劑的析出。

3.5 聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯是分子鏈中含有碳酸酯的高分子化合物的總稱。具有極好的抗沖擊性、耐蠕變性能，并具有較高耐老化性能。在汽車內飾件中主要用于開關面板、裝飾條等的制備。PC殘留單體比較少，但酯交換法PC生產過程中不可避免的會殘留苯酚物質。現階段，可從以下幾個方面對PC進行低VOC技術改進。

(1)采用沉析法后處理工藝去除PC內的殘余物質。即將蒸發與沉析相結合，配之以排氣式擠出機工藝路線，以逆流方式在汽提塔去除沸點較低的二氯甲烷，經薄膜蒸發后，可獲得高質量分數的的聚碳酸酯－甲苯混合物。隨后，直接送入排氣式擠出機脫凈殘余甲苯，得到高純度樹脂，降低殘余甲苯含量。

(2)采用超臨界流體法。超臨界二氧化碳不僅具備氣體的擴散性，還具備液體的溶解能力，可作為苯酚的優良溶劑。對于碳酸二苯酯和雙酚A反應產生的副產物苯酚，超臨界二氧化碳能有效地將其擴散至聚碳酸酯中，減少污染。

3.6 聚氨酯(PU)

聚氨酯泡沫塑料在汽車軟飾塑料制品中占有重要地位。聚氨酯材料制得的產品設計自由度大，具有較寬的使用溫度范圍，可在－40℃到90℃之間使用。現階段，可從以下幾個方面對PU進行低VOC技術改進。

(1)開發替代石化路線的聚醚多元醇的植物油多元醇。生物基PU材料循環利用率、有機物揮發均優于石油基PU材料，是一種綠色環保原料。目前，美國福特汽車公司已成功開發出大豆油基PU橡膠和泡沫，用于制備汽車坐墊、靠背和密封件等內飾件。

(2)開發水性聚氨酯材料。水性聚氨酯以水為介質，不含VOC，能顯著降低揮發物毒性，可用水稀釋，應用方便，對環境友好，其綜合性能接近溶劑型聚氨酯，可廣泛應用于皮革涂飾劑、固色劑等。

(3)擴大熱塑性聚氨酯彈性體的應用范圍。聚氨酯彈性體具有諸多優異性能，如彈性好、耐磨、耐疲勞、耐輻射及優良的可加工性，其內部所含的VOC組分含量低，已在迅速發展的汽車工業得到了廣泛應用，如儀表板、車后窗、門窗封條等。

4 結語

“節能、環保、安全”是汽車發展永恒的主題，車內空氣質量作為汽車環保、安全的重要方面，必將深刻影響消費者的購車理念。只有從源頭出發，研發、制備、選擇低VOC內飾材料，才能從根本上解決車內VOC超標問題。塑料作為汽車內飾件的重要組成部分，更應予以高度重視，通過控制設計、生產、加工、清洗等各個環節，最大限度地降低其對乘車人員的危害，從而構建良好的乘車環境。

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