車用內(nèi)飾塑料發(fā)展趨勢及低VOCs改進方法
作者：admin 發(fā)布時間:2021-10-25
出了車用內(nèi)飾塑料正朝著綠色、環(huán)保、低毒低害的趨勢發(fā)展，如免噴涂塑料、改性塑料、生物塑料、化學自毀塑料、無機納米復合材料等。針對汽車內(nèi)飾常用塑料種類聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)，闡述了降低其VOCs揮發(fā)量的改進方法。
一、引言
塑料作為汽車內(nèi)飾的主要組成部分，其VOCs揮發(fā)量對于整車VOCs的影響不容小覷。尤其是在塑料生產(chǎn)、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(zhì)，極易殘留在塑料制品內(nèi)部并釋放出來，成為造成車內(nèi)空氣污染的罪魁禍首。
為了從根本上解決車內(nèi)揮發(fā)性有害物質(zhì)含量超標問題，各企業(yè)需加強VOCs源頭控制，研發(fā)低VOCs塑料或有效替代材料。目前，汽車內(nèi)飾塑正朝著綠色、環(huán)保、健康的趨勢發(fā)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VOCs、耐鹽堿、耐磨等性能，將會得到更廣泛的應用。
二、車用內(nèi)飾塑料發(fā)展趨勢
1.免噴涂塑料
免噴涂塑料一次注塑品即為最終產(chǎn)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(fā)全新色彩，以期能更好地替代噴漆件。在2016年經(jīng)歷了全國環(huán)保風暴的洗禮之后，免噴涂材料的火熱達到了前有未有的程度，很有可能在2017年這種材料將真正迎來一個爆發(fā)式的增長點。更多關于免噴涂材料的介紹：
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2.生物塑料
生物塑料是以原生態(tài)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(chǎn)物合成，往往會存在未完全反應的小分子有害物質(zhì)。
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(nèi)飾件后將會大大降低車內(nèi)VOCs揮發(fā)量。此外，這種生物塑料可被分解，有利于后續(xù)回收利用，是一種更為環(huán)保的塑料種類。更多關于生物塑料的介紹：
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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(nèi)飾件。由于添加了無毒、化學穩(wěn)定的無機組分，大大降低了塑料本身殘余的VOCs，從根本上解決了材料VOCs的揮發(fā)問題。
三、車用內(nèi)飾塑料低VOCs改進方法
就現(xiàn)有水平和技術而言，還很難實現(xiàn)新型塑料的大規(guī)模生產(chǎn)。下面針對幾種常用的塑料種類，結合現(xiàn)有的成熟工藝，給出相應改進措施，以達到快速降低揮發(fā)性有害氣體含量的目的。降低塑料VOC兩大法寶——助劑選擇與工藝控制！1.聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯價格便宜，應用廣泛，是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一。在汽車內(nèi)飾件中主要用于制備座椅面料、地毯、頂棚等。現(xiàn)階段，可從以下幾個方面對PVC進行低VOCs技術改進。
(1)熱穩(wěn)定劑選擇，PVC在加工過程中若不添加熱穩(wěn)定劑，PVC分子很容易降解成小分子揮發(fā)性有害物質(zhì)，因此必須加入熱穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定劑，選擇除鉑、鈣之外的金屬皂類及有機銻、有機錫等熱穩(wěn)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(wěn)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(chǎn)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(zhì)的殘留。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(yōu)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%?，F(xiàn)階段，可從以下幾個方面對PP材料進行低VOCs技術改進。
(1)添加活性炭、多孔氧化鋁、硅藻土等多孔物質(zhì)，特別是一種多孔的鋁硅酸鹽無機物質(zhì)，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VOCs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(yè)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.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(yōu)良性能，且易加工、表面光澤性好?，F(xiàn)階段，可從以下幾個方面對ABS樹脂進行低VOCs技術改進。
(1)選用乳液接枝-本體SAN摻混法或連續(xù)本體聚合法生產(chǎn)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(chǎn)品雜質(zhì)少，揮發(fā)性有害物質(zhì)殘留量少。連續(xù)本體聚合法具有成本低，產(chǎn)品純凈，工藝流程短等優(yōu)點，是具有廣闊前景的制備工藝，但有待進一步發(fā)展。
(2)選取VOCs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(fā)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(wěn)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(zhì)的產(chǎn)生、降低VOCs揮發(fā)量的目的。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(yōu)良的耐水性。在汽車內(nèi)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(chǎn)生甲醛。
現(xiàn)階段，可從以下幾個方面對POM進行低VOCs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(fā)揮捕捉甲醛的效力，而且不會助長添加劑的析出。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(nèi)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(chǎn)過程中不可避免的會殘留苯酚物質(zhì)。現(xiàn)階段，可從以下幾個方面對PC進行低VOCs技術改進。
(1)采用沉析法后處理工藝去除PC內(nèi)的殘余物質(zhì)。即將蒸發(fā)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(jīng)薄膜蒸發(fā)后，可獲得高質(zhì)量分數(shù)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(yōu)良溶劑。對于碳酸二苯酯和雙酚A反應產(chǎn)生的副產(chǎn)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。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(chǎn)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(xiàn)階段，可從以下幾個方面對PU進行低VOCs技術改進。
(1)開發(fā)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(huán)利用率、有機物揮發(fā)均優(yōu)于石油基PU材料，是一種綠色環(huán)保原料。目前，美國福特汽車公司已成功開發(fā)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(nèi)飾件。
(2)開發(fā)水性聚氨酯材料。水性聚氨酯以水為介質(zhì)，不含VOCs，能顯著降低揮發(fā)物毒性，可用水稀釋，應用方便，對環(huán)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(yōu)異性能，如彈性好、耐磨、耐疲勞、耐輻射及優(yōu)良的可加工性，其內(nèi)部所含的VOCs組分含量低，已在迅速發(fā)展的汽車工業(yè)得到了廣泛應用，如儀表板、車后窗、門窗封條等。
四、總結
“節(jié)能、環(huán)保、安全”是汽車發(fā)展永恒的主題，車內(nèi)空氣質(zhì)量作為汽車環(huán)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(fā)，研發(fā)、制備、選擇低VOCs內(nèi)飾材料，才能從根本上解決車內(nèi)VOCs超標問題。
塑料作為汽車內(nèi)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(chǎn)、加工、清洗等各個環(huán)節(jié)，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(huán)境。
