如何進一步降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技術淺析

孔維來

摘要：本文主要分析了用聚醚多元醇VOC技術如何進一步降低聚氨酯泡沫VOC含量內(nèi)容。在分析階段選擇檢測聚氨酯泡沫、原材料聚醚多元醇中揮發(fā)性有機物方法，能有效降低VOC含量。再加上在聚合工藝、改進后處理工藝等環(huán)節(jié)中添加穩(wěn)定劑，能使聚醚多元醇VOC含量有效降低，并對新型鏈轉(zhuǎn)移劑或自由基引發(fā)劑應用階段內(nèi)容總結，可保證整體科學、嚴謹。

關鍵詞：聚氨酯泡沫;聚醚多元醇;VOC技術

一、聚氨酯泡沫VOC含量控制標準

眾所周知，聚氨酯泡沫是汽車行業(yè)中必不可少的原材料之一，在車輛生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會依據(jù)實際情況，控制聚氨酯泡沫原材料使用量。例如：比亞迪轎車生產(chǎn)環(huán)節(jié)中就有明確控制標準，每輛車對聚氨酯泡沫原材料使用不能超過30kg。近幾年，隨著我國汽車行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以輕量化、智能化、舒適化等發(fā)展目標為基礎，在生產(chǎn)材料方面有所調(diào)整，會對金屬材料取締，以高分子復合材料為主，但車輛內(nèi)部VOC含量卻不斷增加。因VOC對人體健康有一定危害性，被成為人體健康“隱形殺手”。對此，各國政府部門均對此引起重視，在汽車行業(yè)發(fā)展階段對車輛內(nèi)飾件VOC排放量控制出臺相關政策，要在生產(chǎn)階段就對其標準化管控。

我國以《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》政策為管控依據(jù)，并隨著時代與行業(yè)發(fā)展，也對政策內(nèi)容進行相應修訂，目的是就有效控制車內(nèi)空氣質(zhì)量，能滿足大眾實際需求。其中，主要控制車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量。具體內(nèi)容如表1所示。

結合表1中《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》政策內(nèi)容修訂，可了解到車內(nèi)空氣質(zhì)量限值各指標控制有具體要求，并在苯、甲苯、二甲苯、乙苯含量控制方面提出更嚴格要求，而甲醛、丙烯醛指標未變，并在乙醛標準值控制方面放寬政策，為汽車生產(chǎn)與車內(nèi)空氣質(zhì)量管控提供重要依據(jù)。

二、VOC含量檢測

當前，我國監(jiān)管部門對汽車整車VOC含量檢測，主要方法包括美系（頂空標準）、歐系（熱吸附標準）、日系（袋法）三。因檢測工作要點與標準內(nèi)容不同，需在方法選擇與應用階段，還需遵循“實際”原則，能分析不同方法應用優(yōu)勢，保證VOC含量檢測結果準確。

其一，為保證VOC含量檢測流程較簡單，常用靜態(tài)頂空法，便于人員實際操作，整體檢測時間較短。但不足之處是不能為VOC含量提供具體的組分、含量等，需在檢測環(huán)節(jié)中合理化選擇與應用;其二，準確獲取VOC組分與含量，建議采用動態(tài)頂空法，但在操作階段難度較大，檢測環(huán)節(jié)中所應用的基礎設備采購費用較大，無法保證成本投入均衡性;其三，定量分析醛類化合物，選擇環(huán)境艙法，但所消耗的檢測時間較長，所應用的機械設備成本投資較大。（如圖1所示）

三、聚醚多元醇VOC技術降低聚氨酯泡沫實施方法

在聚氨酯泡沫降低中應用聚醚多元醇VOC技術，需依據(jù)實際情況對其實施方法合理化選擇，也因其方法較多，本文主要從汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化學轉(zhuǎn)化法四方面展開探究，具體內(nèi)容如下：

（一）汽提法

采用汽提法降低聚氨酯泡沫VOC含量，最早由萬華化學集團股份有限公司提出，是使VOC在聚醚多元醇中脫除，有效降低VOC氣味，在實施階還添加了抗氧劑、還原劑，以一次性引入方式，完善基礎條件。其中，汽提塔是以多端填料塔為主，在實操階段控制其溫度120-140℃、壓力0.08-0.06MPa、水蒸氣流量3-5L/min、聚醚多元醇與水蒸氣體積流量比2.5-1.5。而加入抗氧劑、還原劑后，設計短程蒸發(fā)器操作溫度130-150℃、真空度0.02-0.05kPa，經(jīng)處理后的聚醚多元醇中總?cè)┵|(zhì)量分數(shù)<2.5。

同時，還在此方法實施階段設計了VOC處理裝置，如圖2所示，目的是便于開展實操工作，并把各環(huán)節(jié)中所發(fā)生的變化均在裝置中清晰呈現(xiàn)，降低實操難度，工作人員只需依據(jù)裝置實施要求完成實操工作即可，能有效掌握聚氨酯泡沫VOC含量降低實況。

（二）中和吸附法

第一，準備粗聚醚（1000g）、水（10g）、復配抗氧劑（1g）;第二，把水（10g）與復配抗氧劑（1g）加入粗聚醚（1000g）中，勻速攪拌30min;第三，與磷酸水溶液（質(zhì)量分數(shù)50%）中和，控制pH5-6;第四，加入硅酸鎂吸附劑（1g），放入80℃環(huán)境中靜止1h;第五，升溫到90℃，減壓除水2h;第六，升溫110℃，二次減壓除水2h;第七，過濾得到精制聚醚多元醇。

依據(jù)最終所得到的產(chǎn)物分析，具體數(shù)值包括酸值0.044mg/g、pH5.57、水0.051%、K+3×10-6、甲醛0.79×10-6、乙醛1.98×10-6、丙醛11.6×10-6、丙烯醛0.47×10-6，對比《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》各標準值，聚氨酯泡沫VOC含量有效降低。

（三）鼓泡法

由江蘇長華聚氨酯科技有限公司提出的鼓泡法，能在聚醚多元醇物流中實現(xiàn)去除甲醛的目的，也成為降低聚氨酯泡沫VOC含量主要方法之一。整個實操流程是先設計聚醚多元醇物流，溫度條件控制70-150℃，對其抽真空，壓力0.20-0.09MPa，選擇N2、CO2、水蒸氣等惰性氣體完成鼓泡實操，能使聚醚多元醇物流中的甲醛、殘留單體等有效去除，得到甲醛質(zhì)量分數(shù)小于10×10-6，也可達到預期處理目的。

（四）化學轉(zhuǎn)化法

首先，制作粗聚醚多元醇，主要原材料是KOH-戊二酸鋅二元催化劑，選擇常規(guī)方法完成抽提工作，再加入羰酰肼醛捕捉劑，控制聚醚質(zhì)量分數(shù)0.5-5%范圍，經(jīng)1-5h反應后，最終得到總?cè)┵|(zhì)量分數(shù)≤10×10-6。

結束語：

綜上所述，為有效降低聚氨酯泡沫VOC含量，依據(jù)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》政策，選擇汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化學轉(zhuǎn)化法等，在實操階段對各項信息數(shù)據(jù)詳細記錄，只需結合具體信息數(shù)據(jù)與相關政策中各項指標對比，就可了解到聚氨酯泡沫VOC含量降低效果，突出聚醚多元醇VOC技術應用價值，維護大眾生命安全，對我國汽車行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展帶來積極影響。

參考文獻：

[1]于劍昆，李志剛，訾偉旗. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技術簡介[J]. 化學推進劑與高分子材料，2019，v.17;No.99（03）：32-40.

[2]于劍昆. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技術簡介[C]// 第二屆聚氨酯材料汽車應用大會. 0.

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