汽車內飾用低散發滑石粉填充聚丙烯材料的開發認可和應用

藍先　蔣艷云

摘 要：采用滑石粉填充聚丙烯制造汽車內飾零部件需要解決散發性問題，從汽車主機廠的角度，聯合材料供應商和第三方檢測機構來開展汽車內飾用低散發滑石粉填充聚丙烯材料的開發和應用，測試材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數值，開展相關數據分析來驗證其合規性，從而批準批量生產相應的低散發滑石粉填充聚丙烯材料，并將其用于汽車內飾零部件的批量制造。

關鍵詞：低散發 滑石粉填充 聚丙烯材料 開發 應用

1 引言

聚丙烯（PP）材料由于具有良好的加工性和優異的力學性能等優點，在汽車領域的應用越來越廣泛，并且隨著改性聚丙烯的深入研究，高性能聚丙烯材料在汽車內飾領域發揮出了越來越重要的作用[1]。當今汽車內飾大量采用滑石粉填充聚丙烯材料來成型汽車內飾零部件，如儀表板、副儀表板、門飾板、立柱上飾板、立柱下飾板等。隨著消費者對車內空氣質量的關注度日益提升，滑石粉填充聚丙烯材料用于汽車內飾零部件的制造不但要滿足力學、熱學等性能要求，還需要滿足散發性能的要求，其苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數值都必須滿足汽車主機廠的企業標準要求，通過相關測試，才能夠獲得批量生產的材料開發認可，并最終用在汽車內飾零部件的批量生產上。

2 材料散發性試驗大綱的確定

2.1 確定材料的分級和分類

根據汽車主機廠對汽車內飾零部件采用的滑石粉填充聚丙烯材料進行分級分類，分為乘用車和商用車內飾用兩大級和七小類材料，如表1。

2.2 確定材料的散發性試驗大綱

根據汽車主機廠對汽車內飾零部件滑石粉填充聚丙烯材料的散發性企業標準，列出其材料的散發性試驗大綱，包含2000L袋子法測試材料的VOC，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC（C6-C16）、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮）、霧化、氣味等級等測試項目。

3 材料的開發認可和應用

3.1 材料的開發認可和應用的過程

汽車主機廠把汽車內飾用低散發滑石粉填充聚丙烯材料的散發性試驗大綱發放給材料供應商，讓其按照要求開發材料，并送到指定的第三方測試機構測試材料，獲取測試數據和報告，具體過程如圖1。

首先是材料商設計材料配方，接著手工配料和造粒，130℃2h干燥除水后把塑料粒子送檢ELV和三條曲線;同時在注塑溫度為190℃～200℃和保壓45MPa的條件下把粒子制作成物性樣條，再調節24小時后進行物性測試，出具綜合報告;并分成兩大類來制作VOC樣板，第一類是材料顆粒120℃烘3h，制作成商用車牌號散發測試樣板送檢，第二類是材料顆粒120℃烘6h，制作成乘用車牌號散發測試樣板送檢，最終得到其散發性測試數據和報告。

汽車主機廠確定材料的散發性測試數據和報告的合規性后給出材料認可報告，同意批量生產相關的材料，并最終將其用在汽車內飾零部件的批量生產上。

3.2 材料開發認可的數據分析

主要針對這14個牌號的散發性測試數據開展分析，得出總體概況的結論：1、采用2000L袋子法測試三醛五苯，結果均遠低于限值，滿足要求;2、不同材料供應商，不同材料牌號的測試結果均不含苯（達到ND級別，以數字0代替），TVOC（C6-C16） 測試數據差異巨大（達190倍）;3、霧化值與氣味等級均能滿足要求，如表2和圖2。

依次分析這6家材料供應商的14個牌號材料的散發性測試數據，得出材料的評價結論。

如對6家材料供應商的商用車儀表板PP-No1材料的散發性測試數據進行分析，得出結論：1、均不含苯、乙苯、苯乙烯（達到ND級別）2、綜合排名：材料商A>材料商E>材料商C>材料商D>材料商B>材料商F，如表3和圖3。

再針對本色材料與顏色材料的散發性測試數據對比，得出結論：如乘用車儀表板PP-No8均不含苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、丙烯醛（達到ND級別）;顏色件比本色件增加二甲苯含量，且TVOC值明顯增大，霧化值反而減小，如表4。

3.3 材料的開發、認可結論

通過查看第三方測試機構的材料測試數據，得知6家材料供應商的14個牌號都滿足主機廠的散發性要求，給出認可報告，允許其批量應用在相關的汽車內飾零件上。

4 探討材料開發、認可和應用的創新點和難點

4.1 探討材料開發的創新點和難點

從材料開發的角度其創新點、難點體現在材料技術要求、配方和工藝這三方面。

4.1.1 材料技術要求：創新前，商用車與乘用車都采用同一套滑石粉填充PP材料的企業標準;創新后，滑石粉填充PP材料的技術要求分成兩套，商用車仍延用原來的材料企業標準，乘用車則采用新的低散發滑石粉填充PP材料的技術要求，即在原有企業標準要求的基礎上增加散發性等技術要求，來滿足法規對乘用車整車散發性能等的要求。

4.1.2 材料配方：創新前，滑石粉填充PP材料的配方僅考慮滿足主機廠材料企業標準規定的力學性能和熱學性能等即可，未考慮到散發性能的要求。創新后，滑石粉填充PP材料的配方不僅考慮滿足主機廠材料技術要求規定的力學性能和熱學性能等，還考慮到散發性能的要求，精選低氣味等級的PP基材和利于不良氣味小分子揮發的助劑加入到材料配方體系中。具體到低氣味低VOC揮發的PP材料選擇：使用區別于普通PP材料的專門為汽車內飾使用的低氣味低VOC的PP原料（一般情況下選用氫調法聚合的PP），并杜絕使用再生PP原料，提高原材料本身的氣味等級。同時選擇新型添加劑（如與PP基材相容性較強，擴散速度較慢，極性較好的助劑），且盡量選取無機色粉，改善了成品在制作過程中的起霧析出情況等。

4.1.3 材料工藝：創新前，滑石粉填充PP材料未考慮到散發性能的要求，只經過配料、混料、螺桿擠出、牽引、切粒、篩選、包裝等工藝即可。創新后，滑石粉填充PP材料為滿足散發性能的要求，除了經過上述工藝外，還增加了真空抽提工藝和包裝出廠前的烘料工藝。舉例如下：在行業普遍采用單一真空揮脫裝置的情況下，轉為采用雙真空揮脫裝置，并通過改善螺桿組合，進行工藝優化等措施，極大減少了加工過程中因材料降解而產生的氣味及VOC成分;采用90-110℃至少3hr的后續鼓風干燥工序，在產品包裝前，進一步將產品內殘留的異味成分烘出，保證產品的氣味等級。

4.2 探討材料認可的創新點和難點

從材料認可的角度其創新點、難點體現在材料認可的標準化。創新前，滑石粉填充PP材料的認可沒有形成標準的工作方式和方法，每個工程師的理解和做法都不統一。創新后，通過編制PP材料的認可工作指南等文件，統一每個工程師的理解和做法，實現了多人多地開展滑石粉填充PP材料的認可都采用同一套工作方法。

4.3 探討材料應用的創新點和難點

從材料應用的角度其創新要點、難點體現在材料應用散發性管理的規范化。創新前，滑石粉填充PP材料用于汽車零部件時，不對其散發性做要求。創新后，明確把滑石粉填充PP材料散發性要求寫入零部件的招標書和材料試驗大綱中，不但在材料認可階段而且在零部件生產試制認可階段都對材料散發性要求進行認可，合格后才能批量使用，確保用材質量。

5 總結與展望

綜上所述，汽車主機廠聯合材料供應商和第三方檢測機構，開展汽車內飾用低散發滑石粉填充聚丙烯材料的開發、認可和應用工作，通過測試材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數值，并開展相關數據分析來驗證其合規性，從而批準批量生產相應的材料，最終將其用于汽車內飾零部件的批量制造，是確保其用材質量的有效手段，可以推廣到其他品種材料的開發、認可及應用工作中。

參考文獻：

[1]李平，韓琛，汪家寶.汽車用聚丙烯材料研究進展及應用[J].塑料工業，2011，39（s1）：26-29.