车门内护板VOC性能的改进

薛振荣，王晓虎

(长城汽车股份有限公司，河北保定 071000)

车门内护板VOC性能的改进

薛振荣，王晓虎

(长城汽车股份有限公司，河北保定 071000)

为解决汽车车门内护板挥发性有机化合物(VOC)乙醛和二甲苯的散发量超标问题, 从车门内护板的各子结构分析了污染物的来源，采用高效液相色谱仪与气相色谱-质谱联用仪对零件散发进行检测与分析。结果表明，车门内护板中的上下本体造成了乙醛、二甲苯超标，进一步分析得知上下本体中聚丙烯粒子中添加的抗氧化剂与聚丙烯的降解对车门内护板二甲苯和乙醛的贡献最大。通过更改抗氧化剂和调整注塑温度使车门内护板满足VOC性能要求，且车门内护板的成型工艺不受影响。

车门内护板；挥发性有机化合物；抗氧化剂；注塑温度

0 引言

车内空气质量直接影响人体健康，研究表明:来自内饰零件的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)是影响车内空气质量的主要原因之一。大多数内饰零件中都含有一定量的挥发性有机化合物，它们主要是烷烃、烯烃、芳烃、乙醛或酮类的物质，这些物质的沸点通常在50～260 ℃之内。当气温达到一定高度时，这些挥发性物质就会释放出来，一方面会形成雾凝结在前挡风玻璃上，从而影响驾驶员的视线;另一方面，这些挥发性物质轻则使人头疼、恶心，重则伤害人体的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。

车门内护板是汽车内饰中的重要部件，集功能性、装饰性、安全性、舒适性于一身，与仪表板、立柱护板、座椅、顶篷、地毯搭配共同塑造了整车内饰的协调一致性，能够代表车辆内饰的整体风格和工艺水平。

车门内护板一般由内水切、上本体、中护板、扶手、下本体等主要部件构成，具体如图1所示。

图1 车门内护板结构图

1 车门内护板VOC含量的检测

1.1 检测方法

以某车型为例,车门上下本体由PP材质构成，中护板、扶手为包覆结构，骨架为ABS材料，表皮为PVC革；发泡层为聚氨酯海绵，内水切为PVC材质。

采用袋子法，在60 ℃、2 h的试验条件下用500 L袋子采集左前车门内护板挥发性有机化合物，通过HPLC(High Performance Liguid Chromatography,高效液相色谱仪)及GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,气相色谱-质谱联用仪)对其中的苯、甲苯、甲醛和乙醛等8项物质进行分析，最终计算出车门内护板VOC含量。

1.2 检测结果

车门内护板VOC测试结果如图2所示。可以看出：车门内护板测试出的结果与该产品性能要求相比较，除乙醛和二甲苯散发含量超标以外，其他6项物质均满足性能要求。

图2 车门内护板VOC散发与车门内护板VOC性能要求对比

2 车门内护板VOC性能改进

2.1 车门内护板VOC来源分析

2.1.1 车门内护板上下本体

车门内护板上下本体为PP粒子注塑而成。对上下本体进行VOC性能测试，采样袋大小为500 L，结果如表1所示。从中看出：车门内护板乙醛、二甲苯散发量上限分别为40、50 μg，而上下本体乙醛、二甲苯散发量分别为56.8、63.3 μg，散发数值高于标准要求。

表1 车门内护板上下本体VOC性能测试结果 μg

注：N.D.表示未测出。

2.1.2 车门内护板包覆零件

车门内护板包覆零部件包括中护板和扶手，骨架为ABS注塑成型，包覆面料由PVC人造革与聚氨酯缓冲层组成。对中护板、扶手进行VOC性能测试，采样袋大小为500 L,测试结果如表2所示。

表2 中护板、扶手VOC性能测试结果 μg

2.1.3 内水切

车门内水切采用贴绒工艺，由PVC+钢带+绒带构成。对水切进行VOC性能测试，采样袋大小为500 L,测试结果如表3所示。

表3 车门内水切VOC性能测试结果 μg

2.1.4 试验结论

综上所述，引起车门内护板乙醛和二甲苯散发量超标的最大贡献者为上下本体。

2.2 车门内护板乙醛、二甲苯散发性能的分析及改进

2.2.1 上下本体二甲苯散发性能的分析及改进

车门内护板上下本体成型过程是将干燥好的PP粒子加入注塑机料斗中，随螺杆旋转塑化成良好的熔体，在螺杆的推动下快速进入模具型腔内，经保压、冷却成型。

PP粒子在贮存过程中，由于受热、光照的催化作用，其表面逐渐发生变化，例如变色、发粘、变硬、发脆等，同时机械性能降低，伸长率等大幅度下降，这种现象称为老化。为了抑制或延缓上述变化的进程，人们在高分子聚合物的制备过程中加入一些能延缓其老化的化合物，这类化合物就是抗氧剂。

经了解得知，车门上下本体中使用的抗氧剂为单酚抗氧剂BHT(4-甲基-2,6-二叔丁基苯酚)，分子链中含有苯环且分子量较低，挥发性和迁移性较大，导致产品注塑成型后二甲苯超标。

改进方案为选择1010(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)的多酚类抗氧剂，这类抗氧剂分子量高不易挥发。将添加不同抗氧剂的PP粒子注塑成10 mm×20 cm的样板放入50 L袋子进行测试，改进前、后的VOC数据对比如表4所示。表1是用500 L袋子做的实验，挥发量大，这个是用50 L袋子做的试验，挥发量小，实验方法不一致，所以导致改进后的PP粒子没有检测到乙醛。

表4 抗氧化剂改进前、后的VOC散发数据 μg

2.2.2 上下本体乙醛散发性能的分析及改进

PP分子链中的叔碳原子在受到光、氧、热或机械的作用下会发生不同程度的老化降解，在注塑加工过程中，PP树脂和助剂受热熔融后易发生降解产生大量挥发性有机化合物。XIANG等[1]的研究结果则显示:在加工过程中，高温剪切所产生的各种自由基通过β断裂以及双分子的歧化反应促进PP的降解及新的功能基团生成。其中，烷氧自由基和烷过氧自由基分别以β断裂及双分子歧化反应产生醛和酮等产物。这些醛和酮类产物有一部分直接挥发到环境中，另一部分则残留在PP制品中。

改进方案为将原注塑温度230 ℃控制在220 ℃左右，并增加烘料工艺(注塑前将粒子放入烘箱)。将不同注塑温度注塑的样板与烘料前后注塑的样板分别放入50 L袋子进行测试，VOC数据对比分别如表5、表6所示。

表5 不同注塑温度的VOC散发数据 μg

表6 烘料前、后的VOC散发数据 μg

注：烘料条件为80 ℃、2 h。

3 改进措施验证

用500 L袋子测试改进后的车门内护板VOC性能，并与技术要求对比，结果如图3所示。可以看出：变更抗氧剂与控制注塑温度并增加烘料后，车门内护板VOC性能有了很大改善，8项物质散发性能均符合要求。

图3 优化后的车门内护板VOC性能与技术要求对比

【1】XIANG Q，XANTHOS M，MITRA S，et al.Compariatile Eson of Volmissions and Structural Changes of Melt Reprocessed Polypropylene Resins[J].Advances in Polymer Technology,2002，21(4)：235-242.

【2】康鹏，金滟，蔡涛.聚丙烯中挥发性有机物释放行为的研究[J].合成树脂及塑料，2010，27(1)：60-63. KANG P,JIN Y,CAI T.Study on Release Behavior of VOC from Polypropylene[J].China Synthetic Resin and Plastics 2010，27(1)：60-63.

【3】季汉国．塑料抗氧剂的种类、生产现状及发展趋势[J].化工之友，2007,29(17):75-76.

【4】陈威．抗氧剂及其发展趋势[J]．化工技术与开发，2008，37(12)：22-25. CHEN W.Antioxidant and Its Development Trend[J].Technology & Development of Chemical Industry，2008，37(12)：22-25.

【5】曹豫新.聚丙烯有气味原因分析及对策[J].河南化工，2007，24(11)：43-45.

【6】康鹏，金滟，蔡涛.聚丙烯中挥发性成分和产生机理研究[J].石油化工，2010，38(S1)：648-650.

VOC Performance Improvement for Door Inside Guard Plate

XUE Zhenrong,WANG Xiaohu

(Great Wall Motor Co., Ltd., Baoding Hebei 071000, China)

The volatilized organic compounds (VOC) of acetaldehyde and dimethyl benzene from a door inside guard plate exceeds the criteria. In order to solve the problem, the sources of pollutants were analyzed from the substructures of the plate. The high performance liquid chromatography and gas chromatography-mass spectrometry were used to test and analyze the volatiles of the plate. Results show that the upper and lower bodies of the plate cause acetaldehyde and xylene exceed the criteria. Further it is known that antioxidants added in polypropylene particles of the upper and lower bodies of the plate and the degradation of polypropylene have the largest contribution to the xylene and acetaldehyde. By changing the antioxidants and adjusting the injection temperature,the requirements on door inside guard plate VOC performance are satisfied, and the door guard plate molding process is not affected.

Door inside guard plate; Volatile organic compounds(VOC);Antioxidants; Injection temperature

2016-12-09

薛振荣，男，本科，负责汽车内饰零部件低气味低VOC技术开发。E-mail:398678571@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.04.018

U463.83+3

B

1674-1986(2017)04-070-03