注塑温度及衰减时间对改性聚丙烯注塑件气味、VOC的影响

2019-01-07姜思维

现代机械 2018年6期

姜思维

(重庆化工职业学院，重庆401228)

0 引言

随着汽车行业的发展，汽车已经由奢侈品变为大众化产品，消费者对汽车的需求也从功能性转化为舒适性，车内空气质量成为消费者关注的热点之一。车内空气质量主要通过会产生危害的挥发性有机化合物(VOC)含量以及消费者对车内气味的主观感受来评估。由于汽车内饰零部件很多都是PP注塑件，如何降低PP注塑件的气味和VOC，成为汽车零部件厂家重点研究的课题之一。

在PP的注塑加工过程中，由于机械力、热、氧对材料的作用，PP的分子链断裂产生烷基自由基，由于环境中氧的存在，这些烷基自由基通过链增长、链支化及链终止等反应形成醛、酮、羧酸、酯、γ-内酮、水等小分子物质[1]，这些小分子物质会对注塑件的气味、VOC造成很大的影响。但小分子物质在存储过程中会随着时间而衰减[2]。因此，通过对注塑温度和衰减的研究，寻找小分子物质产生和衰减的规律，对车内空气质量的管控有着重要的意义。

1 实验部分

1.1 主要原料和设备

金发科技股份有限公司某牌号PP；海天注塑机；AGILENT 7890A气相色谱仪；AGILENT 1200液相色谱仪；10L气味采样袋；烘箱。

1.2 实验方法

1.2.1 气味实验

将试验样板放入容量1 L的气味瓶中密闭，然后放入80℃烘箱中恒温2 h。取出气味瓶冷却至室温，然后由5个评价人员进行气味等级评价，取出现次数最多的等级作为最终结果(可以取两个等级的中间值，如2.5级、3.5级)。

表1 气味评判标准

1.2.2 VOC实验

首先对采样袋空白背景样品采集；然后将试验样板放入容量10 L的采样袋中，充入60%氮气，密闭后放入65℃烘箱中恒温2 h。使用采样泵和捕集管收集样品，采用气相色谱和液相色谱分别对挥发性有机组分和醛酮进行测定。通过数据处理获取常规VOC八项物质的浓度[3]。

1.3 实验方案

1.3.1 方案一

分别选择注塑温度180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃，使用PP材料注塑100 mm×100 mm×3 mm的试验样板若干。将制作好的样板在标准实验室(湿度：53%，温度：23℃)中自然放置3天，然后测试气味、VOC。

1.3.2 方案二

将230℃条件下制作好的样板在标准实验室(湿度：53%，温度：23℃)放置3 d、5 d、7 d、10 d、15 d、20 d、30 d、60 d、90 d，然后测试气味、VOC。

2 结果与讨论

2.1 不同注塑温度对PP注塑件气味、VOC的影响

如表2所示，对PP注塑件VOC八项物质进行检测，主要检出物为甲醛和乙醛，其它物质由于含量较低无法检出(ND)。造成该结果的原因是PP材料在高温下会发生热氧化降解，其主要产物为醛类小分子化合物。从图1中可以看出，随着注塑温度升高，甲醛和乙醛含量增大，当温度高于210℃时，热氧化降解加强，产生的醛类物质开始大量增加。如表2所示，随着注塑温度升高，PP注塑件的气味越来越大，主要为焦糊味，注塑温度超过210℃后，焦糊味越来越浓，逐渐无法接受。所以在PP材料注塑加工过程中，把加工温度控制在在210℃以下，有利于降低PP注塑件的气味、VOC。

表2 不同注塑温度PP注塑件的气味、VOC测试结果

2.2 衰减时间对PP注塑件气味、VOC的影响

如表3所示，PP注塑件气味在第20天的时候强度降低，之后稳定在2.5级，主要是由于残存在PP注塑件表面的小分子物质随着时间延长逐步挥发，之后与空气中的小分子达成平衡，在没有高温的作用下，趋于稳定状态。如图2所示，随着时间的延长，甲醛、乙醛含量逐步降低，在15～20 d的时候，残留在PP注塑件表面的醛类物质随空气流通挥发，然后是热氧化降解的醛类物质随着时间的延长慢慢释放，直至检测不到。所以，在标准实验室条件下，PP注塑件放置20 d，气味、VOC可以达到一个较好的状态。