汽车座椅零部件VOC来源分析改善
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来源：《科学与财富》2018年第27期
摘要：汽车座椅VOC主要来源于面套、泡沫、塑料件挥发性有机化合物（VOC）苯乙烯和甲醛的挥发量，尤其是泡沫脱模剂、泡沫原料MDI、塑料件增塑剂、阻燃剂、脱模剂，面料配方里添加了多种助剂，含有大量苯、甲苯等有害物质，极易残留在座椅零部件内部并释放出来，为了从根本上解决座椅挥发性有害物质含量超标问题，各企业需加强VOC源头控制，研发VOC泡沫有效替代材料及配方，指出了车用座椅正朝着绿、环保、低毒低害的趋势发展，分析了汽车座椅的主要污染源。
关键词：汽车座椅；零部件；VOC
一、面套原料：
1.座椅皮革概述：
纺织：纺织或针织材料为底基、聚氯乙烯树脂为涂层；
PVC：以聚氨酯（PU）树脂为原料生产的PU合成革；
超细纤维：无纺布与PU为基础的纤维合成革；
2.皮革生产工艺介绍：
2.1 PVC人造革生产工艺介绍
PVC人造革主要由PVC树脂、增塑剂、稳定剂、颜料、填充材料组成，PVC人造革电镜图见图1。PVC人造革的生产方法有涂布法、压延法两种。方法在基布上进行上糊处理。基布干燥凝胶后同聚氱乙烯压延嗅进行一次或多次热复合，经塑化烘箱进一步塑化并发泡后压花，最后在进行革表面处理等工艺制成。生产工艺流程图见图2。
2.2 PU合成革的电镜图
超纤革是一沖物质以微细而分状态被另一沖物质包围着，好像海中有许多岛屿。其岛成分和海成分在纤维轴向上是连续、密集、均匀分散的。将海成分去掉，就可以得到集束状的
超细纤维束。具体过程如下：海岛短纤维经过幵松、梳理成网，经过针刺使纤维相互缠结，制成三维结构基布。将上述三维结构基布浸渍在性能优异且具有微孔结构高韧性的聚氨酯树脂中，形成类似天然皮革形态的贝斯（半成品），将加工成的贝斯浸入甲苯或者氢氧化钠溶液中，在规定温度下反复浸渍，目的是将海岛纤维中“海”的成分萃取出来，得到“岛”形成的集束状超细纤维。再用刮涂的方式将由聚氨酯树脂调配成的浆料涂于离型纸上，等溶剂挥发后形成聚氨酯薄膜；然后将聚氨酯薄膜转移复合到超纤皮表面，形成具有一定颜和花纹的超纤革。
3.皮革气味来源分析及改善
3.1 PVC人造革VOC来源分析及改善
PVC人造革常见气味类型为墨臭味，墨臭味来源于增塑剂。增塑剂是一沖加入到聚合物中，以增加塑型，改善加工性。增塑剂为邻苯二甲酸酯类，因邻苯二甲酸酯类增塑剂易挥发，进而PVC人造革产生墨臭味。气味改善方案为环氧植物油代替邻苯二甲酸酯类增塑剂，环氧化植物油具有无毒、无污染、不易迁移、的大分子类增塑剂，是一沖绿、环保的产品。
3.2 PVC人造革VOC来源分析及改善
超纤革常见气味类型为溶剂味，溶剂味来源于表面涂层，涂层通过离型纸进行转移，涂层由聚氨酉旨树脂、浆、溶剂及助剂组成，按要求混合并搅拌均匀，然后进行脱泡处理，得到的混合物即为涂层浆料，溶剂含有甲苯、二甲苯等有机物质，故产生溶剂味。气味改善方案为表面涂怖中使用水性涂层代替溶剂涂层，水性涂层以水作为分散系，无明显可识别气味。
4.过程控制
生产过程中为了达到特有的性能，在配方里添加了多种助剂，如需要满足VOC限值要求，供应商必须从原料及配方控制，同时还要保证面料原定性能不变，产品物性是否达标可通试验抽查。
二、泡沫原料：
1.1原料与聚醚组分基础配方：
聚醚多元醇：TEP330N ；GEP330N ；Caradol MD3602 ；GEP828；
接枝聚醚：GEP36/28；
表面活性剂： B4113 ； B8715 LF2 ； B4690 ； B8708 ；B8734LF2；
催化剂： Dabco33Lv ； DabcoA1 ；Jeffcat DPA ； JeffcatZF10；Dabco DMEA；Dabco DMAPA；汽车座椅套
异氰酸酯：TDI/粗MDI（70/30）；改性MDI 等。
聚醚多元醇，质量份：60～100；按枝聚醚多元醇，40～0；蛙油，质量份：0.5～1催化剂组合，质量份：质量份：0.5～1；水，质量份：2.5～4；异氰酸酯：TDI/MDI或改性MDI指数采用0.8～1.05.
1.2泡沫生产工艺介绍：
正常发泡采用模内发泡，如采用模内发泡，必然使用脱模剂，由于目前市场上使用的脱模剂大多为溶剂型蜡质脱模剂。根据设计的配方配好组合聚醚，控制料温20～25℃，将异氰酸酯倒入组合聚醚，搅拌3～6s，注入模具内。
2.泡沫气味来源分析及改善
泡沫制品检测出VOC，其来源主要有：催化剂；硅油；聚醚/接枝聚醚；异氰酸酯以及其它添加剂（如抗氧剂，阻燃剂等）对VOC 的影响。
2.1泡沫配方介绍与选择
TM体系：TM体系指的是ISO是以TDI为主的配方，列如：TDI：MDI=7：3，TDI：MDI=8：2 MT配方：MT配方指的是ISO是以MDI为主的配方，MDI在汽车行业一般使用两种，改性MDI（8019、2412等）和聚合MDI（5005、PM200、M20S、44V20等），纯MDI 103C等产品用量较少，在改善物理性能时可以用到，列如：MT=改性MDI：粗MDI：TDI=1：3：1MDI体系：MDI体系指的是ISO为全MDI（全改性MDI或加聚合MDI），比如生产高端家具产品，ISO就直接使用全改性MDI。列如：常用的改性MDI-2412，改性MDI-8019
3.过程控制
下线后通过真空吸后发泡挂在悬挂莲上仓储，保持空气流畅确保泡沫在悬挂链熟化过程二次污染。
三、塑料件：
1.塑料件材介绍及材料说明
塑料件作为汽车内饰的主要组成部分，其中VOC挥发量对于整车VOC的影响不容小视，尤其是在塑料生产成型过程中使用增塑剂，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，在座椅上通常会使用到的塑料件材料有聚丙烯（PP）、POM这两种材料。
2.聚丙烯（PP）
聚丙烯是有聚丙烯合而制得的一种热性树脂，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，在汽车座椅上使用在外侧护板、头枕导套以及调角手柄等
3.聚甲醇
聚甲醇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、刚性和韧性，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口，把手以及铰链衬套等。
4.材料优化改进
4.1 PP材料优化改进
汽车座椅塑料件约占车用塑料总量的30℅现阶段可从以下几方面对PP材料进行低VOC技术改进。
（1）添加活性炭，多孔氧化铝、硅藻土等多孔物质，特别是一种多孔的鋁硅酸盐无机物质，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VOC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
4.2 POM材料优化改进
成型加工时，POM中残留的或是新生成的不组分极易分解产生甲醇，可从以下几个方面对POM进行低VOC技术改进，减少料粒中残存的甲醇，减少分子段，可从以下几个方面对PU进行低VOC技术改进。
（1）开发水性聚氨酯材料。水性聚氨酯以水为介质，不含VOC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，固剂等。
（2）扩大热塑性聚氨酯弹性体的应用范围，聚氨酯弹性具体有诸多优异性能，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VOC组分含量低。
结语：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VOC源头控制，研发低VOC塑料或有效代替材料。座椅作为内饰件的重要组成部分，更应以高度重视，通过控制设计，生产、加工个环节最大限度的降低其对乘车人员的危害，从而构建良好的乘车环境。
参考文献：
[1]张勇，朱申敏（上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240）
[2]庄梦梦，徐耀宗，刘雪峰，刘伟（中国汽车技术研究中心，天津300300）
[3]方禹声，朱吕民.聚氨酯泡沫塑料[M].（第二版）.北京：化学工业出版社，1994：296.
[4]朱吕民.聚氨酯合成材料[M].南京：江苏科学出版社，2002：191.
[5]夏庆云.汽车车内有机挥发物[VOC]的检测[J].环境技术，2010（8）：40-43.
作者简介：
张战；性别：男，籍贯：广西壮族自治区玉林市人，学历：本科，毕业于：电子科技大学；现有职称：助理工程师；研究方向：汽车座椅泡沫中VOC 来源分析；
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