汽車用內(nèi)飾材料物性改善研究

馬丹陽(yáng)

摘 要：隨著社會(huì)發(fā)展，我國(guó)的科學(xué)水平不斷進(jìn)步。用二價(jià)金屬皂（鋇、鎘、鈣、鋅）及其二元混合物（Ba/Cd和Ca/Zn）和環(huán)氧化橡膠籽油（4.5%環(huán)氧化物含量）及其與單一二價(jià)金屬皂的混合物作為增塑劑，對(duì)鄰苯二甲酸二辛酯增塑PVC的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，二價(jià)金屬皂對(duì)鄰苯二甲酸二辛酯增塑聚氯乙烯（PVC）的熱降解穩(wěn)定性較好，二元皂混合物能顯著提高PVC的熱穩(wěn)定性，顯著降低脫色指數(shù)值，延長(zhǎng)脫氯化氫誘導(dǎo)期，降低脫氯化氫初始速率的速率常數(shù)值;與二價(jià)金屬皂相比，環(huán)氧化橡膠籽油對(duì)增塑PVC的熱降解穩(wěn)定性較差;生物基添加劑與鄰苯二甲酸二辛酯增塑PVC相容，在增塑PVC加工溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，抑制/減緩了脫氯化氫反應(yīng)，降低了降解程度。

關(guān)鍵詞：壓延;PVC糊劑;選擇研究

引言：

近年來(lái)，我國(guó)家庭汽車的市場(chǎng)需求越來(lái)越多，使很多汽車下了生產(chǎn)線就直接進(jìn)入市場(chǎng)，導(dǎo)致各種配件和材料的有害氣體沒(méi)有釋放期;同時(shí)安裝在車內(nèi)的塑料件、地毯、車頂氈、沙發(fā)等造型設(shè)計(jì)越來(lái)越注重造型感，加上供應(yīng)商對(duì)成本的嚴(yán)格控制，內(nèi)飾件中低成本的新材料不斷被開(kāi)發(fā)，新工藝也在不斷地運(yùn)用中。伴隨著新材料新工藝的大量使用，車內(nèi)總揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）的種類也逐漸增多。大量研究表明，乘客長(zhǎng)期處于高濃度的TVOC環(huán)境中，會(huì)對(duì)自身身體健康造成不利影響。TVOC檢測(cè)過(guò)程中存在多種影響因素，為了確保TVOC檢測(cè)結(jié)果可靠穩(wěn)定以及結(jié)果一致，本工作從近幾年來(lái)參與的實(shí)驗(yàn)室間TVOC檢測(cè)比對(duì)和DRRR能力驗(yàn)證活動(dòng)出發(fā)，對(duì)影響TVOC檢測(cè)的主要因素展開(kāi)研究。內(nèi)飾非金屬材料的TVOC檢測(cè)主要的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)VDA277頂空-氣相色譜法。

1 PVC黃變分析概述

聚氯乙烯（PVC）是全世界消費(fèi)最廣泛的塑料材料之一，在各種應(yīng)用中以未增塑和增塑的形式使用。大約40%的聚氯乙烯生產(chǎn)進(jìn)入軟消費(fèi)產(chǎn)品，如電線和電纜絕緣、地板、墻面和包裝材料。在這些應(yīng)用中，PVC樹(shù)脂與增塑劑（一種低分子量的樹(shù)脂或液體）混合，通過(guò)降低聚合物的二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度來(lái)改善聚合物的柔韌性和可加工性。大多數(shù)柔性塑料在其最終用途方面受到限制，因?yàn)樵鏊軇┦堑椭林械确肿恿炕衔?，沸點(diǎn)以下可測(cè)量的蒸汽壓力容易在高溫環(huán)境中揮發(fā)和降解，導(dǎo)致增塑材料的黏性和脆性。聚氯乙烯在分子水平上固有的熱不穩(wěn)定性通常歸因于聚合物結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，烯丙基和三氯化物。21世紀(jì)，人們的環(huán)境意識(shí)水平不斷提高，越來(lái)越多的人關(guān)心自己的健康問(wèn)題。環(huán)境問(wèn)題已成為人類社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。許多國(guó)家、地區(qū)和組織都制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章來(lái)限制有害物質(zhì)的使用。傳統(tǒng)的PVC電線電纜材料含有一定量的重金屬等有害物質(zhì)，成為制約電線電纜在電氣設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、基建等場(chǎng)合應(yīng)用的重要因素。為了保護(hù)人類健康，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少對(duì)社會(huì)環(huán)境的威脅和污染，

2汽車用內(nèi)飾材料物性改善研究

2.1增塑劑的選擇

在聚合物中加入增塑劑可以減小樹(shù)脂分子間的相互作用力。增塑劑的主要作用是降低聚合物的熔融溫度和熔體黏度，從而降低聚合物的加工溫度，賦予聚合物制品柔軟性和低溫性能。實(shí)驗(yàn)表明，環(huán)境友善90℃PVC護(hù)套料的關(guān)鍵是使其重量損失、斷裂伸長(zhǎng)率變化率和低溫沖擊脆化性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。為了使護(hù)套料具有良好的電絕緣性能和物理機(jī)械性能，需要選用熱穩(wěn)定性好、揮發(fā)率低的高效增塑劑。聚氯乙烯護(hù)套環(huán)境友善中常用的增塑劑包括：鄰苯二甲酸二酯（DPHP）、鄰苯二甲酸雙十三酯（DTDP）和三甲基三辛酯（TOTM）。從最好到最壞，可以將增塑劑分為：TOTM，DPHP，DIDP和DOPA。90℃PVC護(hù)套料需要耐高溫和低揮發(fā)速率的增塑劑。DPHP具有優(yōu)良的整體性能，具有增塑效率高、揮發(fā)率低、耐寒性好、電性能好等特點(diǎn)，是理想的主要增塑劑。DPHP的性能與DIDP相似，但價(jià)格比DIDP便宜。因此，通過(guò)使用DIDP和DOTP，可以得到理想的護(hù)套材料，滿足要求。材料的揮發(fā)性越小，產(chǎn)品的重量損失越小，產(chǎn)品的老化性能越好。材料的揮發(fā)性主要與所用的增塑劑有關(guān)，而增塑劑的揮發(fā)性與其閃點(diǎn)有關(guān)。閃點(diǎn)越低，揮發(fā)速率越大。

2.2樣品干燥方式（真皮材料）

對(duì)天然化合物（如棉、木頭、皮革、毛）TVOC檢測(cè)之前需要進(jìn)行干燥預(yù)處理。由于真皮的制造工藝過(guò)程復(fù)雜，因此不同部位的真皮均勻性也較差。真皮材料的含水率一般大于10%，水分含量的大小直接影響FID檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果，從而影響樣品TVOC含量。為了降低樣品中水分含量對(duì)結(jié)果的影響，TVOC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，天然化合物需用氯化鈣干燥24h后再進(jìn)行測(cè)試。但標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)干燥處理方式未做明確規(guī)定，實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)處理方式不同，結(jié)果不同。相同部位的真皮材料先干燥后裁剪和先裁剪后干燥兩種不同的前處理方式，結(jié)果有著明顯的差異，如表1所示。

2.3不同升溫速率對(duì)樣品熱分解的影響

按5℃/min、10℃/min、20℃/min、30℃/min和40℃/min五種升溫速率對(duì)兩種樣品進(jìn)行了熱重實(shí)驗(yàn)。圖1（a）、（b）和圖2（a）、（b）分別為不同升溫速率下GF/PP復(fù)合材料和JF/PP復(fù)合材料的TG和DTG曲線。圖1顯示在不同的升溫速率下，GF/PP復(fù)合材料的熱分解過(guò)程依然只有一個(gè)分解階段，分解后樣品殘留率基本一致，約為42.11%。表2顯示GF/PP復(fù)合材料初始分解溫度為325～341℃，初始分解溫度隨著升溫速率的增加向高溫方向移動(dòng)但變化不大;分解終止溫度為461～520℃，最大失重速率溫度為425～460℃，隨著升溫速率的增加，兩者溫度都有所升高，且變化較大，熱分解反應(yīng)區(qū)間也因此加寬。

2.4填料的選擇

通過(guò)在塑料中添加填料，可以降低產(chǎn)品成本，減少樹(shù)脂的消耗。還可以改善塑料的一些性能，如減少熱變形，提高捏合性能，減少模具收縮。但另一方面也會(huì)影響塑料的拉伸強(qiáng)度和低溫性能。一般來(lái)說(shuō)，聚氯乙烯護(hù)套料中使用的是碳酸鈣填料。如果在聚氯乙烯護(hù)套復(fù)合材料中加入較重的碳酸鈣，其產(chǎn)量會(huì)比碳酸鈣高，而且表面質(zhì)量也更好。重型碳酸鈣的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的粉塵少。重型碳酸鈣的設(shè)計(jì)和制造滿足了綠色環(huán)保的要求。如果加入更多的碳酸鈣，聚氯乙烯的低溫沖擊性能往往導(dǎo)致失效。這是因?yàn)樵诒３衷鏊軇┯昧坎蛔兊那闆r下增加了碳酸鈣的用量。這將導(dǎo)致鞘層化合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，從而降低材料的低溫性能。

結(jié)語(yǔ)

綜上，本文研究了幾種二價(jià)金屬皂及其外加劑、環(huán)氧化硫及其外加劑與二價(jià)金屬皂對(duì)增塑PVC熱降解的影響。所觀察到的穩(wěn)定作用表明，在制備適用于乙烯基聚合物加工的添加劑方面，RSO具有潛在的技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了環(huán)保型PVC制備的深入分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，以PVCSG-3為基礎(chǔ)樹(shù)脂，Ca/Zn復(fù)合穩(wěn)定劑為穩(wěn)定劑，DIDP和DOTP為增塑劑，重碳酸鈣為填料，雙酚a為抗氧劑，聚乙烯蠟為潤(rùn)滑劑，炭黑為著色劑，生產(chǎn)出性能優(yōu)良的環(huán)保型90攝氏度PVC護(hù)套料。

參考文獻(xiàn)

[1]周智華.聚-L-乳酸及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D].中南大學(xué)，2007.

[2]佚名.聚丙烯基樹(shù)脂組合物用于汽車零部件、汽車外飾件[J].乙醛醋酸化工，2018（2）：54.