车用内饰塑料发展趋势及低VOCs改进方法

作者：admin 发布时间:2021-10-25

出了车用内饰塑料正朝着绿色、环保、低毒低害的趋势发展，如免喷涂塑料、改性塑料、生物塑料、化学自毁塑料、无机纳米复合材料等。针对汽车内饰常用塑料种类聚氯乙烯(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)，阐述了降低其VOCs挥发量的改进方法。


 一、引言
塑料作为汽车内饰的主要组成部分，其VOCs挥发量对于整车VOCs的影响不容小觑。尤其是在塑料生产、成型过程中使用的增塑剂、阻燃剂、脱模剂等，含有大量苯、甲苯等有害物质，极易残留在塑料制品内部并释放出来，成为造成车内空气污染的罪魁祸首。


为了从根本上解决车内挥发性有害物质含量超标问题，各企业需加强VOCs源头控制，研发低VOCs塑料或有效替代材料。目前，汽车内饰塑正朝着绿色、环保、健康的趋势发展。免喷涂塑料、生物塑料、有机-无机纳米复合材料由于其本身具有低VOCs、耐盐碱、耐磨等性能，将会得到更广泛的应用。
 二、车用内饰塑料发展趋势
1.免喷涂塑料
免喷涂塑料一次注塑品即为最终产品，免去了表面预处理、喷漆、干燥等工作，降低成本约40%。



在制备免喷涂塑料时，需注意以下几个方面:选择高光泽、耐刮擦、耐腐蚀的原材料;注意对模具浇注口、排气、表面抛光等的设计;开发全新色彩，以期能更好地替代喷漆件。在2016年经历了全国环保风暴的洗礼之后，免喷涂材料的火热达到了前有未有的程度，很有可能在2017年这种材料将真正迎来一个爆发式的增长点。更多关于免喷涂材料的介绍：
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2.生物塑料
生物塑料是以原生态的植物为原料，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产物合成，往往会存在未完全反应的小分子有害物质。



而生物塑料由于采用低毒低害的可再生原料，故将其制备成汽车内饰件后将会大大降低车内VOCs挥发量。此外，这种生物塑料可被分解，有利于后续回收利用，是一种更为环保的塑料种类。更多关于生物塑料的介绍：
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3.有机-无机纳米复合材料
有机-无机纳米复合材料是将有机聚合物基体与无机纳米粉体采用共混、溶胶凝胶等方法复合而成的一类材料总称。该类材料可用来制备高强度、耐热、抗紫外线的内饰件。由于添加了无毒、化学稳定的无机组分，大大降低了塑料本身残余的VOCs，从根本上解决了材料VOCs的挥发问题。
 三、车用内饰塑料低VOCs改进方法
就现有水平和技术而言，还很难实现新型塑料的大规模生产。下面针对几种常用的塑料种类，结合现有的成熟工艺，给出相应改进措施，以达到快速降低挥发性有害气体含量的目的。降低塑料VOC两大法宝——助剂选择与工艺控制！




1.聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯价格便宜，应用广泛，是世界上产量最大的塑料产品之一。在汽车内饰件中主要用于制备座椅面料、地毯、顶棚等。现阶段，可从以下几个方面对PVC进行低VOCs技术改进。
(1)热稳定剂选择，PVC在加工过程中若不添加热稳定剂，PVC分子很容易降解成小分子挥发性有害物质，因此必须加入热稳定剂以抑制其分解。



对于不同制品的PVC需选择不同类别的稳定剂，才能达到更好地抑制小分子的分解的目的:①透明制品，不选用铅盐作为热稳定剂，选择除铂、钙之外的金属皂类及有机锑、有机锡等热稳定剂。②不透明制品，选用高性能亚磷酸酯、有机弱酸稀土盐和水滑石等作为稳定剂。
(2)在制备高表观密度聚氯乙烯树脂时，采用升温聚合法，提高反应釜的生产能力，缩短聚合时间，使反应过程在每个阶段最大限度的进行，减少未反应的小分子有害物质的残留。

2.聚丙烯(PP)
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，具有优异的耐热性、刚性、可加工性。PP塑料在汽车中应用较广，约占车用塑料总量的30%。现阶段，可从以下几个方面对PP材料进行低VOCs技术改进。
(1)添加活性炭、多孔氧化铝、硅藻土等多孔物质，特别是一种多孔的铝硅酸盐无机物质，这种添加剂对低分子有机化合物具有很强的吸附能力，并且在较高温度下也不会解吸附，从而使得材料的VOCs含量达到标准要求。



(2)采用自然脱挥、真空脱挥相结合的方式，使用专业的脱挥设备与工艺在聚丙烯改性过程中进行处理。采用这种办法虽然效率较高，但成本也相对较高。

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树脂之一，具有耐热、耐低温、耐腐蚀等优良性能，且易加工、表面光泽性好。现阶段，可从以下几个方面对ABS树脂进行低VOCs技术改进。
(1)选用乳液接枝-本体SAN掺混法或连续本体聚合法生产ABS树脂。乳液接枝-本体SAN掺混法投资少，反应容易控制，聚合简单，品种灵活，产品杂质少，挥发性有害物质残留量少。连续本体聚合法具有成本低，产品纯净，工艺流程短等优点，是具有广阔前景的制备工艺，但有待进一步发展。


(2)选取VOCs含量较低的ABS化工材料和耐热剂，在制作塑料合金过程中，选用大分子相容剂。
(3)研发新型耐热合金材料，如PA/ABS合金、TPU/ABS合金等，用于取代PC/ABS、PC/PBT等耐热性相对较差的合金制品，提高材料的热稳定性，降低其在加工、日晒过程中大分子的有机物的降解，从而达到抑制有毒有害小分子物质的产生、降低VOCs挥发量的目的。

4.聚甲醛(POM)
聚甲醛是一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物，具有极高的强度、刚度和韧性，特别是它还具有突出的耐疲劳性能以及优良的耐水性。在汽车内饰件中主要应用于座椅的安全带扣、把手、仪表板等。成型加工时，POM中残留的或是新生成的不安定组分极易分解产生甲醛。



现阶段，可从以下几个方面对POM进行低VOCs技术改进:减少料粒中残存的甲醛，减少分子中的不安定组分;在混料过程中，添加甲醛捕捉剂，这种捕捉剂在注塑以及材料再生使用、着色时都可发挥捕捉甲醛的效力，而且不会助长添加剂的析出。

5.聚碳酸酯（PC）
聚碳酸酯是分子链中含有碳酸酯的高分子化合物的总称。具有极好的抗冲击性、耐蠕变性能，并具有较高耐老化性能。在汽车内饰件中主要用于开关面板、装饰条等的制备。PC残留单体比较少，但酯交换法PC生产过程中不可避免的会残留苯酚物质。现阶段，可从以下几个方面对PC进行低VOCs技术改进。
(1)采用沉析法后处理工艺去除PC内的残余物质。即将蒸发与沉析相结合，配之以排气式挤出机工艺路线，以逆流方式在汽提塔去除沸点较低的二氯甲烷，
经薄膜蒸发后，可获得高质量分数的的聚碳酸酯-甲苯混合物。随后，直接送入排气式挤出机脱净残余甲苯，得到高纯度树脂，降低残余甲苯含量。



(2)采用超临界流体法。超临界二氧化碳不仅具备气体的扩散性，还具备液体的溶解能力，可作为苯酚的优良溶剂。对于碳酸二苯酯和双酚A反应产生的副产物苯酚，超临界二氧化碳能有效地将其扩散至聚碳酸酯中，减少污染。

6.聚氨酯(PU)
聚氨酯泡沫塑料在汽车软饰塑料制品中占有重要地位。聚氨酯材料制得的产品设计自由度大，具有较宽的使用温度范围，可在-40℃到90℃之间使用。现阶段，可从以下几个方面对PU进行低VOCs技术改进。
(1)开发替代石化路线的聚醚多元醇的植物油多元醇。生物基PU材料循环利用率、有机物挥发均优于石油基PU材料，是一种绿色环保原料。目前，美国福特汽车公司已成功开发出大豆油基PU橡胶和泡沫，用于制备汽车坐垫、靠背和密封件等内饰件。



(2)开发水性聚氨酯材料。水性聚氨酯以水为介质，不含VOCs，能显著降低挥发物毒性，可用水稀释，应用方便，对环境友好，其综合性能接近溶剂型聚氨酯，可广泛应用于皮革涂饰剂、固色剂等。
(3)扩大热塑性聚氨酯弹性体的应用范围。聚氨酯弹性体具有诸多优异性能，如弹性好、耐磨、耐疲劳、耐辐射及优良的可加工性，其内部所含的VOCs组分含量低，已在迅速发展的汽车工业得到了广泛应用，如仪表板、车后窗、门窗封条等。
 四、总结
“节能、环保、安全”是汽车发展永恒的主题，车内空气质量作为汽车环保、安全的重要方面，必将深刻影响消费者的购车理念。只有从源头出发，研发、制备、选择低VOCs内饰材料，才能从根本上解决车内VOCs超标问题。



塑料作为汽车内饰件的重要组成部分，更应予以高度重视，通过控制设计、生产、加工、清洗等各个环节，最大限度地降低其对乘车人员的危害，从而构建良好的乘车环境。