聚醚配方對座椅聚氨酯發(fā)泡乙醛散發(fā)性影響

鐘廣亮，季曉亮，趙海英，李永攀，張 賀，李 雪 Zhong Guangliang，Ji Xiaoliang，Zhao Haiying，Li Yongpan，Zhang He，Li Xue

聚醚配方對座椅聚氨酯發(fā)泡乙醛散發(fā)性影響

鐘廣亮1，季曉亮2，趙海英1，李永攀1，張 賀1，李 雪1Zhong Guangliang1，Ji Xiaoliang2，Zhao Haiying1，Li Yongpan1，Zhang He1，Li Xue1

（1. 北京汽車集團越野車有限公司，北京 101300；2. 陸軍裝備部駐北京地區(qū)軍事代表局，北京 100021）

車內(nèi)VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機化合物）的改善研究是近些年來的一項重要熱門環(huán)保題目，而座椅聚氨酯發(fā)泡是車內(nèi)VOC的主要貢獻材料之一。通過對不同廠家的座椅聚氨酯發(fā)泡更換聚醚配方前后樣品的乙醛揮發(fā)性進行檢測，對比分析聚醚配方在改善座椅聚氨酯發(fā)泡乙醛揮發(fā)性方面的作用，以明確聚醚配方所起的關(guān)鍵性作用，確定座椅聚氨酯發(fā)泡的VOC改善策略。

發(fā)泡；聚醚；乙醛

0 引 言

隨著社會生產(chǎn)力進步和生活品質(zhì)的不斷提高，每位駕乘人員都會在車內(nèi)停留較長時間，汽車現(xiàn)在不僅僅是代步工具的概念，已經(jīng)成為人們生活的第二環(huán)境空間，因而影響廣大駕乘人員健康的車內(nèi)VOC越來越受到關(guān)注。VOC種類眾多，其中乙醛是難以改善的重要攻關(guān)方向之一，而座椅聚氨酯發(fā)泡是乙醛的主要貢獻材料之一，也是VOC控制技術(shù)難度較高的材料之一。

1 聚氨酯概述

在大分子主鏈中含有氨基甲酸酯基的聚合物稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯。聚氨酯分為聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯兩大類，聚酯型聚氨酯是以二異氰酸酯和端羥基聚酯為原料制備的聚氨酯，聚醚型聚氨酯是以二異氰酸酯和端羥基聚醚為原料制備的聚氨酯。聚氨酯一般由異氰酸酯、多元醇、催化劑、水和泡沫穩(wěn)定劑制作而成。異氰酸酯和端羥基化合物（多元醇）的不同合成比例及發(fā)泡倍率會產(chǎn)生不同硬度的聚氨酯發(fā)泡材料，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活的諸多領(lǐng)域。汽車座椅發(fā)泡通常為聚醚型軟質(zhì)聚氨酯發(fā)泡。

2 試驗方案

2.1 試驗零件選擇

M1類乘用汽車有4座、5座、6座、7座等不同座位設(shè)計，座椅具有前排獨立座椅、后排獨立座椅、后排聯(lián)排座椅等不同形式。座椅硬度等其他諸多因素會影響座椅發(fā)泡的形狀、配方、性能，從而影響座椅發(fā)泡的VOC散發(fā)特性。為了提高對比分析結(jié)果的識別性、有效性，統(tǒng)一選擇5座硬派越野車型座椅的主體聚氨酯發(fā)泡作為研究對象[1]。

VOC散發(fā)量隨著時間會逐漸衰減，且呈非線性關(guān)系。聚氨酯的合成反應(yīng)通常會經(jīng)歷比較長的時間才能穩(wěn)定下來，零件在從模具上取下后還要經(jīng)過一段熟化時間。產(chǎn)品包裝也會改變產(chǎn)品散發(fā)周期的規(guī)律，并對是否受到外界污染起到關(guān)鍵作用。為了使檢測結(jié)果從數(shù)據(jù)上具有較為鮮明的對比特征，并且消除早期產(chǎn)品散發(fā)性隨時間變化幅度過大而使檢測偏差過大，統(tǒng)一選擇下線15天的產(chǎn)品作為檢測樣品，并用鋁箔材料密閉包裝運輸。

2.2 配方對比方案

座椅聚氨酯一般由異氰酸酯、聚醚多元醇、催化劑、水和泡沫穩(wěn)定劑等經(jīng)過反應(yīng)制作而成，其中任何一個成分的牌號、比例都會影響整個反應(yīng)的過程和結(jié)果，另外原料的攪拌溫度、時間等因素也會有一定的影響。不同的生產(chǎn)廠家有自己相對成熟的配方及工藝體系，不能輕易調(diào)整，否則會對產(chǎn)品產(chǎn)生難以預(yù)判的影響。

為了提高研究結(jié)果的科學(xué)性和廣泛實踐性，選擇3組不同聚氨酯發(fā)泡生產(chǎn)廠家的座椅發(fā)泡作為樣本，同時在變更前和變更后分別選擇不同廠商牌號的聚醚多元醇，以提高研究驗證結(jié)果的廣泛性，見表1。除聚醚多元醇牌號變更外，其他配方牌號、比例、工藝參數(shù)在允許的范圍內(nèi)不調(diào)整或微調(diào)整。

表1 試驗配方對比

2.3 試驗方法

根據(jù)企業(yè)標準和行業(yè)VOC常用試驗方法，選擇袋式法作為試驗方法[2]，具體試驗裝置設(shè)備見表2。

表2 試驗設(shè)備

根據(jù)實際管控情況使用符合前文所述的全車座椅發(fā)泡作為樣品，具體試驗方法及其參數(shù)設(shè)計見表3，試驗流程如圖1所示。

表3 試驗方法及其參數(shù)

圖1 試驗流程

3 數(shù)據(jù)對比

進行試驗，針對乙醛的散發(fā)量進行不同情況的數(shù)據(jù)對比，見表4。

表4 乙醛散發(fā)量對比

注：變化率=|變更后揮發(fā)-原揮發(fā)|/原揮發(fā)×100%。

從表4可以看出，更換為低VOC聚醚的座椅聚氨酯發(fā)泡的乙醛散發(fā)量下降幅度為76%～93%。

4 結(jié) 論

通過試驗零件選擇、配方對比方案選擇、試驗方案選擇后進行試驗，得出對比試驗數(shù)據(jù)。通過對比分析得出以下結(jié)論：

（1）聚醚型座椅聚氨酯發(fā)泡可以改善乙醛散發(fā)量；

（2）通過選用低VOC聚醚配方對乙醛散發(fā)量的改善效果非常好，使散發(fā)量下降70%以上；

（3）選用低VOC聚醚配方對不同廠商的工藝參數(shù)都產(chǎn)生了顯著效果，具有推廣實踐意義。

[1]靳長有.某越野車型氣味改進研究[J].汽車工藝與材料，2019（2）：55-57.

[2]鐘廣亮. 車內(nèi)空氣質(zhì)量控制要素[J].汽車實用技術(shù)，2018（6）：91-95.

[3]國家環(huán)境保護總局.車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法：HJ/T 400—2007[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007.

1002-4581（2020）01-0013-03

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10.14175/j.issn.1002-4581.2020.01.004