侯輝，盛先志，牛彥雷，彭志軍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

汽車座椅聚氨酯發(fā)泡VOC優(yōu)化方法

侯輝，盛先志，牛彥雷，彭志軍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

為滿足《乘用車車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》對(duì)車內(nèi)VOC限值的要求，文章通過(guò)分析座椅聚氨酯發(fā)泡VOC的來(lái)源，從原料及工藝兩方面提出了優(yōu)化方法。最后通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)證，證明了優(yōu)化方法的可行性，對(duì)后續(xù)車型有一定的指導(dǎo)意義。

聚氨酯發(fā)泡；VOC；優(yōu)化方法

引言

座椅系統(tǒng)主要由座椅骨架、座椅聚氨酯發(fā)泡和座椅面套組成。座椅作為車輛內(nèi)飾的重要組成部分，其聚氨酯發(fā)泡的VOC揮發(fā)量對(duì)車內(nèi)VOC的影響比較大?？紤]車內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人體健康的危害，目前國(guó)家發(fā)布了強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿，各主機(jī)廠也在制定相應(yīng)的檢測(cè)方法及零部件限制來(lái)改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。

1 VOC濃度要求

揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC（Volatile Organic Compounds），是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物。環(huán)保部官網(wǎng)發(fā)布的征求意見(jiàn)稿《乘用車車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》，對(duì)于汽車車內(nèi)空氣有機(jī)物濃度要求，見(jiàn)表1[1]。

表1 車內(nèi)空氣有機(jī)物濃度 單位：mg/m3

某主機(jī)廠針對(duì)座椅單個(gè)零部件，相應(yīng)的限制要求見(jiàn)表2。

表2 零部件揮發(fā)限值要求 單位：ug/m3

2 聚氨酯發(fā)泡VOC來(lái)源及改善方法

2.1 聚氨酯發(fā)泡VOC來(lái)源

聚氨酯硬泡是由按照一定比例的A、B組分料混合后，經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)后形成的具有防水和保溫隔熱功能的泡沫塑料。A組分料是由多元醇（聚醚或聚酯）及發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等添加劑組成的組合料，俗稱白料。B組分料的主要成分為異氰酸酯，是一種棕色液體，俗稱黑料。聚氨酯所用原料，導(dǎo)致VOC有以下來(lái)源[2]。

2.1.1 多元醇

從理論上講，聚氨酯材料中殘留的微量多元醇會(huì)產(chǎn)生低分子的醛類、醇類、羧酸類物質(zhì)。

2.1.2 異氰酸酯

游離的異氰酸酯單體存于聚氨酯發(fā)泡中，因其低沸點(diǎn)和高蒸汽壓的特點(diǎn)，在日后的使用過(guò)程中慢慢釋放出來(lái)，產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，危害人體健康。

2.1.3 催化劑

叔胺類催化劑能對(duì)聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)提供催化性能，但大多數(shù)不參與反應(yīng)。反應(yīng)完成后，胺類催化劑一部分在生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)，其余會(huì)游離在泡沫中。由于聚氨酯發(fā)泡的多孔結(jié)構(gòu)，游離的叔胺類催化劑會(huì)慢慢游離到泡沫表面而揮發(fā)出來(lái)。

2.1.4 泡沫穩(wěn)定劑

硬泡所用有機(jī)硅穩(wěn)定劑，俗稱“硅油”，主要結(jié)構(gòu)是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物，作用是提高泡孔的閉孔率，使泡沫穩(wěn)定、均化。低相對(duì)分子質(zhì)量的硅氧烷小分子，會(huì)直接進(jìn)入到成品中，且不參與發(fā)泡反應(yīng)，只能殘留在泡沫內(nèi)部，增加了聚氨酯泡沫硅氧烷類VOC的揮發(fā)。

2.1.5 其他助劑

為保持產(chǎn)品的特性，在生產(chǎn)座椅聚氨酯泡沫的過(guò)程中，還會(huì)添加諸如發(fā)泡劑、阻燃劑、抗氧劑、脫模劑及抗老劑等多種助劑。由于反應(yīng)程度的不完全，少量殘留的游離單體和一些低相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì)，很容易從聚氨酯泡沫中揮發(fā)出來(lái)。

2.2 聚氨酯發(fā)泡VOC改善方法

2.2.1 材料選擇

目前異氰酸酯在PU發(fā)泡生產(chǎn)中尚不可替代，只能采取適當(dāng)?shù)拇胧ソ档蚔OC，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）采用聚酯多元醇取代聚醚多元醇，其活性較高，可降低催化劑用量；

（2）異氰酸酯采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)體系配方，不使用甲苯二異氰酸酯(TDI）；

（3）催化劑采用高效、低揮發(fā)型物質(zhì)，如三亞乙基二胺代替二甲基環(huán)己胺中等活性胺類催化劑；

（4）減少助劑的使用，如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃劑的使用；

（5）在混料過(guò)程中添加醛類消除劑。

2.2.2 工藝處理

在改善原材料應(yīng)用的同時(shí)，工藝采用生產(chǎn)過(guò)程管控及后處理的方式，可進(jìn)一步降低VOC，主要有以下幾方面：

（1）發(fā)泡澆注由人工澆注改為機(jī)器人澆注，使得原料充分混合，同時(shí)確保A、B料用量比為1:3，發(fā)泡溫度為50℃～70℃，模內(nèi)熟化時(shí)間為4min；

（2）發(fā)泡真空開(kāi)泡機(jī)的開(kāi)泡排氣通過(guò)管道排入戶外，并保證真空度0.6Mbar-0.7Mbar；

推薦理由:為了追尋咖啡的緣起，一個(gè)咖啡瘋子開(kāi)始了他的探秘咖啡歷史之旅。他從咖啡發(fā)源地埃塞俄比亞出發(fā)，經(jīng)過(guò)非洲、亞洲、歐洲和北美，走遍四分之三個(gè)世界，喝了2920公升各種風(fēng)味的咖啡。穿梭在邊界禁地、狹窄小巷、咖啡館和祭祀場(chǎng)所，周旋于巫師、警察、商人和教徒之間，他用一場(chǎng)光怪陸離的探險(xiǎn)之旅，對(duì)800年的咖啡文明史做了有趣的梳理。

（3）碾壓式發(fā)泡開(kāi)泡機(jī)經(jīng)過(guò)兩次碾壓開(kāi)泡，開(kāi)泡充分，發(fā)泡內(nèi)無(wú)氣體殘留；

（4）發(fā)泡上懸掛鏈，熟化時(shí)間至少 8h，懸掛鏈循環(huán)一周時(shí)間約24h；

（5）采用通風(fēng)措施，諸如發(fā)泡工位增加真空排放，廠房頂部增加排風(fēng)裝置及車間窗戶的玻璃被有間斷的打開(kāi)等。

3 座椅VOC試驗(yàn)方法及結(jié)果

3.1 座椅VOC試驗(yàn)方法

樣件要求：樣件應(yīng)為下線后通常狀態(tài)下保管15天以內(nèi)的零部件，試驗(yàn)樣袋采用2000L體積進(jìn)行封裝，樣品按照車內(nèi)實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行放置。

預(yù)處理：試驗(yàn)前樣件預(yù)處理按 GB/T2918-1998《塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境》中標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下（空氣溫度23℃±1℃，相對(duì)濕度50%±15%）放置24h[3]。

氣體捕集：樣品在65℃下恒溫2h后，按照?qǐng)D1所示裝置進(jìn)行采樣。

圖1 采樣裝置簡(jiǎn)圖

數(shù)據(jù)分析及處理：按照HJ/T400-2007《車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》中的5.2的規(guī)定進(jìn)行測(cè)量[4]，并按揮發(fā)濃度 C=集管所測(cè)得化合物量 W/捕集管采集氣體量Q進(jìn)行計(jì)算。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

表3 某車型座椅VOC測(cè)試結(jié)果

由表3可得出，改善方法在一定程度可改善VOC的揮發(fā)，其他類似座椅聚氨酯發(fā)泡材料可參考。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度、生產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸方式對(duì) VOC測(cè)試有一定的影響，建議保證生產(chǎn)車間適宜的溫度，良好的通風(fēng)，運(yùn)輸中塑料件包裝改為無(wú)紡布。

4 結(jié)論

“節(jié)能、環(huán)保、安全”是汽車發(fā)展永恒的主題[5]，車內(nèi)空氣質(zhì)量作為汽車環(huán)保、安全的重要面，越來(lái)越受消費(fèi)者重視。車內(nèi)空氣質(zhì)量控制，要從源頭出發(fā)，懷著對(duì)消費(fèi)者負(fù)責(zé)任的態(tài)度，從根本上解決車內(nèi) VOC問(wèn)題，最大限度地降低其對(duì)乘車人員的危害。

參考文

[1] GB 27630.乘用車車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南.意見(jiàn)稿[S].

[2] 徐世海.汽車座椅用聚氨酯泡沫環(huán)保和安全性能的評(píng)價(jià)及改進(jìn)[J].聚氨酯工業(yè),2012,27（6）:2-3.

[3] 王永明.GB/T2918-1998.塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境[S].

[4] HJ/T400-2007.車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法[S].

[5] 莊夢(mèng)夢(mèng)等.車用內(nèi)飾塑料發(fā)展趨勢(shì)及低 VOC改進(jìn)方法.綠色科技,2015,9(9):321.

Optimization Methods of polyurethane foam VOC about automobile seat

HouHui, Sheng Xianzhi, Niu Yanlei, Peng Zhijun
（Echnological Center, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）

In order to meet the limit requirements for automobile VOC of "lawsuits caused by poor car indoor air quality",optimization methods were put forward from raw materials and process by analyzing the source of polyurethane foam VOC about seat. Finally, the feasibility of optimization methods were proved through the third party testing organizations, who have certain directive significance to the the following models.

Polyurethane foam; VOC; optimization methods

U467

A

1671-7988 (2017)21-131-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.044

CLC NO.: U467

A

1671-7988 (2017)21-131-03

侯輝（1985），女，工程師，碩士，就職于安徽江淮汽車技術(shù)中心從事內(nèi)外飾設(shè)計(jì)研發(fā)工作，主要研究汽車座椅安全帶方向。