23
2017
03

以汽车PP用料为例,如何降低汽车内饰VOC?

 

不久前,中国汽车工业协会副秘书长叶盛基就我国车内污染状况作了详细说明,“《乘用车内空气质量评价的强制标准》出台在即,治理车内空气污染刻不容缓,从源头上控制车内空气污染,探索使用散发较低的环保材料,将是未来前景以及相关主机厂和零部件企业的应对之道。

 

汽车产业链的转型升级,一方面离不开国家政策的推动,另一方面更需要市场的拉动。随着消费者对自身健康的越发重视,购车将不仅仅关注动力、外观、车内空气是否安全,是否采用环保内饰材料也将成为重要的选择因素。

所以,本文就为大家以塑料PP为例讲解如何降低汽车内饰空气污染

 

一、什么是挥发性有机物(VOC) 

首先,我们先来了解什么是VOC,挥发性有机物VOC的主要成分包括:苯、甲苯、乙苯、乙醛、甲醛、乙醇、苯乙烯、十四碳烷、乙酸乙酯等

其中苯、甲苯、甲醛和二甲苯对人体伤害最大,当室内环境VOC达到一定浓度时,会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状,严重是甚至引发抽搐、昏迷、伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统、造成记忆力减退等严重后果。

 

二、挥发性有机物的主要来源? 

1.车内有害物质的释放

2.车内的污染物进入车内(空调、空滤)

3.汽车排放物进入车内(汽车味、一氧化碳)

4.人身和车内摆放的物品(过度的装饰、烟、香水、毛绒玩具)

 

三、车内的主要空气质量指标要求 

表1:车内挥发性有机物的含量指标

项目

浓度要求单位:mg/cm3

≤0.11

甲苯

≤0.10

二甲苯

≤1.50

乙苯

≤1.50

苯乙烯

≤0.26

甲醛

≤0.10

乙醛

≤0.05

丙烯醛

≤0.05

 

 

四、汽车塑料内饰件如何产生挥发性有机物VOC? 

首先,我们先来了解汽车内饰中常见的塑料:1.PP/PE;2.ABS/PC;3.PVC;4.PA。众多周知,塑料在加工中常常需要加入增塑剂、抗老化剂、稳定剂、阻燃剂、引发剂、分散剂等助剂,助剂中常常含有VOC,在正常的使用过程中,这些助剂会逐渐迁移到产品表面并挥发,除此之外,塑料的老化降解产生的短碳链物质被氧化后也会产生醛酮类等有机挥发性物质。

如:聚氯乙烯塑料中含有一种邻苯二甲酸盐的物质,这会影响生育能力、肝功能、甲状腺、肾功能等。所以,应该尽量避免[VC制品的使用。减少PVC的有害成分,如铅、锑、特定的塑化剂等等,这是必须禁止的。因为,长期接触含铅等有毒重金属,将对健康有极大的损害。所以,采用环保级别高的添加剂与助剂,是降低挥发性有机物VOC的一个重要手段。

 

五、以PP材料为例讲解如何降低挥发性有机物VOC

要想降低VOC,我们就要控制产生VOC的整个过程,这样才能有效的控制VOC的含量。

下面就以PP为例向大家解释VOC的来源及降低方法。

主要从PP基材、改性物料、注塑的温度、其他的加工条件、使用过程五个方面介绍:

1.PP粒料如何产生VOC?

1).PP合成过程中使用的催化剂体系或溶剂含有的烷烃类化合物;

2).PP树脂热降解形成的低分子化合物,酯类、酮类、醛类等有机物;

3).PP粉体残存未完全脱离干净的溶剂、小分子低聚物;

4).造粒设备的影响,螺杆转速、冷却、脱挥技术等。

所以,从PP基材着手,控制合成过程中催化剂或溶剂中VOC的含量、尽量选择分子量均匀、耐热性能好的基料,避免热降解产生VOC;对于粉体PP,尽量除去溶剂和小分子低聚物;在工艺上,提高生产技术。从合成PP上就尽量将VOC的含量降到最低。

 

2.改性物料如何产生VOC?

1).改性PP加工过程中,热降解会产生短碳链,从而被氧化成醛酮类物质;

2).改性材料中含有的低分子杂化物;

3).改性加工过程中老化剂衍生物,如磷酸酯类抗氧剂热裂解产生物为苯、甲苯等

4).助剂与PP相容性、扩散速度、分子量和极性的影响,迁移到PP表面

5).助剂蒸汽压、氢键和表面能量的影响,在PP表面层挥发

6).助剂的降解和填料中金属离子的催化

我们都知道,汽车用聚丙烯=PP基料+增韧剂+填料+热氧稳定剂+光稳定剂+色母料等等,在改性过程中,如何控制改性物料助剂不被热降解、提高助剂与树脂的相容性、热稳定性等几个方面对于降低VOC起着至关重要的作用。所以,助剂尽量选择挥发性小、低浓度、高效能、相容性及热稳定性好的。

 

3.注塑温度如何产生VOC?

从表格中可以看出,加工温度越高,材料降解产生的污染,乙醛的影响最大。所以,控制注塑温度能控制乙醛含量的增加。

表2:注塑温度对于挥发VOC的影响

材料

聚丙烯样板

 

 

 

ND

ND

ND

ND

甲苯

0.04

0.07

0.06

0.07

乙苯

ND

ND

ND

ND

二甲苯

ND

ND

ND

ND

苯乙烯

ND

ND

ND

ND

甲醛

ND

ND

ND

ND

乙醛

0.3

0.7

2

6.8

丙烯醛

ND

ND

ND

ND

温度

190℃

210℃

230℃

250℃

 

4.其他加工条件如何产生VOC?

1).注塑机与模具的匹配:料筒内材料长时间加热,材料会分解

2).螺杆与料筒的清洗:残存粒子氧化分解,产生VOC

3).加热线圈的分布:局部材料的氧化分解,产生VOC

4).添加回料:回料加热裂解,产生VOC

5).前处理:烘干的影响,未烘干的物料,VOC含量大增。

6).污染物:泄露的油品、脱模剂、修补漆内含有VOC。

表3:空调壳体物物料是否烘干与VOC的关系

材料

注塑空调壳体

 

ND

ND

甲苯

24

4

乙苯

13

2

二甲苯

14

0

苯乙烯

ND

ND

甲醛

9.7

4.8

乙醛

9.4

5

丙烯醛

ND

ND

前处理

不烘料

烘料

从塑料的加工条件来看,产生VOC的工序很多,提高每一步加工工序的质量,如,烘料、机器设备的精度、清洁度、加工工艺的准确性等,是控制VOC含量的重要因素。

 

5.使用过程如何产生VOC?

光、氧、热等环境因素都会影响到塑料的性能,塑料老化降解产生的VOC是不可忽略的,提高塑料在使用过程中的抗光、氧、热等能力,也可以有效降低VOC的挥发。

当然,要想做到真正降低汽车室内环境,仅仅从材料上控制是不可能的,必须从整个产业链来把控,提高检测的力度,提高环保意识,提高良性竞争的意识,坚决不让不合格品流向市场,才有可能有效的控制汽车室内环境,保证消费者的安全。

 

 

关键词:阻燃ABS|无卤阻燃PP|阻燃PP|低烟无卤电线电缆料|无卤阻燃TPE

 

 

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