車門內護板VOC性能的改進

薛振榮，王曉虎

(長城汽車股份有限公司，河北保定 071000)

車門內護板VOC性能的改進

薛振榮，王曉虎

(長城汽車股份有限公司，河北保定 071000)

為解決汽車車門內護板揮發性有機化合物(VOC)乙醛和二甲苯的散發量超標問題, 從車門內護板的各子結構分析了污染物的來源，采用高效液相色譜儀與氣相色譜-質譜聯用儀對零件散發進行檢測與分析。結果表明，車門內護板中的上下本體造成了乙醛、二甲苯超標，進一步分析得知上下本體中聚丙烯粒子中添加的抗氧化劑與聚丙烯的降解對車門內護板二甲苯和乙醛的貢獻最大。通過更改抗氧化劑和調整注塑溫度使車門內護板滿足VOC性能要求，且車門內護板的成型工藝不受影響。

車門內護板；揮發性有機化合物；抗氧化劑；注塑溫度

0 引言

車內空氣質量直接影響人體健康，研究表明:來自內飾零件的揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)是影響車內空氣質量的主要原因之一。大多數內飾零件中都含有一定量的揮發性有機化合物，它們主要是烷烴、烯烴、芳烴、乙醛或酮類的物質，這些物質的沸點通常在50～260 ℃之內。當氣溫達到一定高度時，這些揮發性物質就會釋放出來，一方面會形成霧凝結在前擋風玻璃上，從而影響駕駛員的視線;另一方面，這些揮發性物質輕則使人頭疼、惡心，重則傷害人體的肝臟、腎臟、大腦和神經系統。

車門內護板是汽車內飾中的重要部件，集功能性、裝飾性、安全性、舒適性于一身，與儀表板、立柱護板、座椅、頂篷、地毯搭配共同塑造了整車內飾的協調一致性，能夠代表車輛內飾的整體風格和工藝水平。

車門內護板一般由內水切、上本體、中護板、扶手、下本體等主要部件構成，具體如圖1所示。

圖1 車門內護板結構圖

1 車門內護板VOC含量的檢測

1.1 檢測方法

以某車型為例,車門上下本體由PP材質構成，中護板、扶手為包覆結構，骨架為ABS材料，表皮為PVC革；發泡層為聚氨酯海綿，內水切為PVC材質。

采用袋子法，在60 ℃、2 h的試驗條件下用500 L袋子采集左前車門內護板揮發性有機化合物，通過HPLC(High Performance Liguid Chromatography,高效液相色譜儀)及GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,氣相色譜-質譜聯用儀)對其中的苯、甲苯、甲醛和乙醛等8項物質進行分析，最終計算出車門內護板VOC含量。

1.2 檢測結果

車門內護板VOC測試結果如圖2所示?？梢钥闯觯很囬T內護板測試出的結果與該產品性能要求相比較，除乙醛和二甲苯散發含量超標以外，其他6項物質均滿足性能要求。

圖2 車門內護板VOC散發與車門內護板VOC性能要求對比

2 車門內護板VOC性能改進

2.1 車門內護板VOC來源分析

2.1.1 車門內護板上下本體

車門內護板上下本體為PP粒子注塑而成。對上下本體進行VOC性能測試，采樣袋大小為500 L，結果如表1所示。從中看出：車門內護板乙醛、二甲苯散發量上限分別為40、50 μg，而上下本體乙醛、二甲苯散發量分別為56.8、63.3 μg，散發數值高于標準要求。

表1 車門內護板上下本體VOC性能測試結果 μg

注：N.D.表示未測出。

2.1.2 車門內護板包覆零件

車門內護板包覆零部件包括中護板和扶手，骨架為ABS注塑成型，包覆面料由PVC人造革與聚氨酯緩沖層組成。對中護板、扶手進行VOC性能測試，采樣袋大小為500 L,測試結果如表2所示。

表2 中護板、扶手VOC性能測試結果 μg

2.1.3 內水切

車門內水切采用貼絨工藝，由PVC+鋼帶+絨帶構成。對水切進行VOC性能測試，采樣袋大小為500 L,測試結果如表3所示。

表3 車門內水切VOC性能測試結果 μg

2.1.4 試驗結論

綜上所述，引起車門內護板乙醛和二甲苯散發量超標的最大貢獻者為上下本體。

2.2 車門內護板乙醛、二甲苯散發性能的分析及改進

2.2.1 上下本體二甲苯散發性能的分析及改進

車門內護板上下本體成型過程是將干燥好的PP粒子加入注塑機料斗中，隨螺桿旋轉塑化成良好的熔體，在螺桿的推動下快速進入模具型腔內，經保壓、冷卻成型。

PP粒子在貯存過程中，由于受熱、光照的催化作用，其表面逐漸發生變化，例如變色、發粘、變硬、發脆等，同時機械性能降低，伸長率等大幅度下降，這種現象稱為老化。為了抑制或延緩上述變化的進程，人們在高分子聚合物的制備過程中加入一些能延緩其老化的化合物，這類化合物就是抗氧劑。

經了解得知，車門上下本體中使用的抗氧劑為單酚抗氧劑BHT(4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚)，分子鏈中含有苯環且分子量較低，揮發性和遷移性較大，導致產品注塑成型后二甲苯超標。

改進方案為選擇1010(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)的多酚類抗氧劑，這類抗氧劑分子量高不易揮發。將添加不同抗氧劑的PP粒子注塑成10 mm×20 cm的樣板放入50 L袋子進行測試，改進前、后的VOC數據對比如表4所示。表1是用500 L袋子做的實驗，揮發量大，這個是用50 L袋子做的試驗，揮發量小，實驗方法不一致，所以導致改進后的PP粒子沒有檢測到乙醛。

表4 抗氧化劑改進前、后的VOC散發數據 μg

2.2.2 上下本體乙醛散發性能的分析及改進

PP分子鏈中的叔碳原子在受到光、氧、熱或機械的作用下會發生不同程度的老化降解，在注塑加工過程中，PP樹脂和助劑受熱熔融后易發生降解產生大量揮發性有機化合物。XIANG等[1]的研究結果則顯示:在加工過程中，高溫剪切所產生的各種自由基通過β斷裂以及雙分子的歧化反應促進PP的降解及新的功能基團生成。其中，烷氧自由基和烷過氧自由基分別以β斷裂及雙分子歧化反應產生醛和酮等產物。這些醛和酮類產物有一部分直接揮發到環境中，另一部分則殘留在PP制品中。

改進方案為將原注塑溫度230 ℃控制在220 ℃左右，并增加烘料工藝(注塑前將粒子放入烘箱)。將不同注塑溫度注塑的樣板與烘料前后注塑的樣板分別放入50 L袋子進行測試，VOC數據對比分別如表5、表6所示。

表5 不同注塑溫度的VOC散發數據 μg

表6 烘料前、后的VOC散發數據 μg

注：烘料條件為80 ℃、2 h。

3 改進措施驗證

用500 L袋子測試改進后的車門內護板VOC性能，并與技術要求對比，結果如圖3所示?？梢钥闯觯鹤兏寡鮿┡c控制注塑溫度并增加烘料后，車門內護板VOC性能有了很大改善，8項物質散發性能均符合要求。

圖3 優化后的車門內護板VOC性能與技術要求對比

【1】XIANG Q，XANTHOS M，MITRA S，et al.Compariatile Eson of Volmissions and Structural Changes of Melt Reprocessed Polypropylene Resins[J].Advances in Polymer Technology,2002，21(4)：235-242.

【2】康鵬，金滟，蔡濤.聚丙烯中揮發性有機物釋放行為的研究[J].合成樹脂及塑料，2010，27(1)：60-63. KANG P,JIN Y,CAI T.Study on Release Behavior of VOC from Polypropylene[J].China Synthetic Resin and Plastics 2010，27(1)：60-63.

【3】季漢國．塑料抗氧劑的種類、生產現狀及發展趨勢[J].化工之友，2007,29(17):75-76.

【4】陳威．抗氧劑及其發展趨勢[J]．化工技術與開發，2008，37(12)：22-25. CHEN W.Antioxidant and Its Development Trend[J].Technology & Development of Chemical Industry，2008，37(12)：22-25.

【5】曹豫新.聚丙烯有氣味原因分析及對策[J].河南化工，2007，24(11)：43-45.

【6】康鵬，金滟，蔡濤.聚丙烯中揮發性成分和產生機理研究[J].石油化工，2010，38(S1)：648-650.

VOC Performance Improvement for Door Inside Guard Plate

XUE Zhenrong,WANG Xiaohu

(Great Wall Motor Co., Ltd., Baoding Hebei 071000, China)

The volatilized organic compounds (VOC) of acetaldehyde and dimethyl benzene from a door inside guard plate exceeds the criteria. In order to solve the problem, the sources of pollutants were analyzed from the substructures of the plate. The high performance liquid chromatography and gas chromatography-mass spectrometry were used to test and analyze the volatiles of the plate. Results show that the upper and lower bodies of the plate cause acetaldehyde and xylene exceed the criteria. Further it is known that antioxidants added in polypropylene particles of the upper and lower bodies of the plate and the degradation of polypropylene have the largest contribution to the xylene and acetaldehyde. By changing the antioxidants and adjusting the injection temperature,the requirements on door inside guard plate VOC performance are satisfied, and the door guard plate molding process is not affected.

Door inside guard plate; Volatile organic compounds(VOC);Antioxidants; Injection temperature

2016-12-09

薛振榮，男，本科，負責汽車內飾零部件低氣味低VOC技術開發。E-mail:398678571@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.04.018

U463.83+3

B

1674-1986(2017)04-070-03