引言 

    座椅系統(tǒng)主要由座椅骨架、座椅聚氨酯發(fā)泡和座椅面套組成。座椅作為車輛內飾的重要組成部分，其聚氨酯發(fā)泡的VOC揮發(fā)量對車內VOC的影響比較大?？紤]車內空氣質量對人體健康的危害，目前國家發(fā)布了強制標準征求意見稿，各主機廠也在制定相應的檢測方法及零部件限制來改善車內空氣質量。

1VOC濃度要求

    揮發(fā)性有機化合物VOC（Volatile Organic Compounds），是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機化合物。環(huán)保部官網(wǎng)發(fā)布的征求意見稿《乘用車車內空氣質量評價指南》，對于汽車車內空氣有機物濃度要求，見表1。

聚氨酯發(fā)泡VOC來源及改善方法

聚氨酯發(fā)泡VOC來源

    聚氨酯硬泡是由按照一定比例的A、B組分料混合后，經(jīng)一系列化學反應后形成的具有防水和保溫隔熱功能的泡沫塑料。A組分料是由多元醇（聚醚或聚酯）及發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等添加劑組成的組合料，俗稱白料。B組分料的主要成分為異氰酸酯，是一種棕色液體，俗稱黑料。聚氨酯所用原料，導致VOC有以下來源。

多元醇

    從理論上講，聚氨酯材料中殘留的微量多元醇會產(chǎn)生低分子的醛類、醇類、羧酸類物質。

異氰酸酯

    游離的異氰酸酯單體存于聚氨酯發(fā)泡中，因其低沸點和高蒸汽壓的特點，在日后的使用過程中慢慢釋放出來，產(chǎn)生揮發(fā)性物質，危害人體健康。

催化劑

    叔胺類催化劑能對聚氨酯的發(fā)泡反應和凝膠反應提供催化性能，但大多數(shù)不參與反應。反應完成后，胺類催化劑一部分在生產(chǎn)過程中揮發(fā)，其余會游離在泡沫中。由于聚氨酯發(fā)泡的多孔結構，游離的叔胺類催化劑會慢慢游離到泡沫表面而揮發(fā)出來。

泡沫穩(wěn)定劑

    硬泡所用有機硅穩(wěn)定劑，俗稱“硅油”，主要結構是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物，作用是提高泡孔的閉孔率，使泡沫穩(wěn)定、均化。低相對分子質量的硅氧烷小分子，會直接進入到成品中，且不參與發(fā)泡反應，只能殘留在泡沫內部，增加了聚氨酯泡沫硅氧烷類VOC的揮發(fā)。

其他助劑

    為保持產(chǎn)品的特性，在生產(chǎn)座椅聚氨酯泡沫的過程中，還會添加諸如發(fā)泡劑、阻燃劑、抗氧劑、脫模劑及抗老劑等多種助劑。由于反應程度的不完全，少量殘留的游離單體和一些低相對分子質量的物質，很容易從聚氨酯泡沫中揮發(fā)出來。

聚氨酯發(fā)泡VOC改善方法

材料選擇

    目前異氰酸酯在PU發(fā)泡生產(chǎn)中尚不可替代，只能采取適當?shù)拇胧ソ档蚔OC，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）采用聚酯多元醇取代聚醚多元醇，其活性較高，可降低催化劑用量；

（2）異氰酸酯采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)體系配方，不使用甲苯二異氰酸酯(TDI）；

（3）催化劑采用高效、低揮發(fā)型物質，如三亞乙基二胺代替二甲基環(huán)己胺中等活性胺類催化劑；

（4）減少助劑的使用，如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃劑的使用；

（5）在混料過程中添加醛類消除劑。

工藝處理

    在改善原材料應用的同時，工藝采用生產(chǎn)過程管控及后處理的方式，可進一步降低VOC，主要有以下幾方面：

（1）發(fā)泡澆注由人工澆注改為機器人澆注，使得原料充分混合，同時確保A、B料用量比為1:3，發(fā)泡溫度為50℃～70℃，模內熟化時間為4min；

（2）發(fā)泡真空開泡機的開泡排氣通過管道排入戶外，并保證真空度0.6Mbar-0.7Mbar；

（3）碾壓式發(fā)泡開泡機經(jīng)過兩次碾壓開泡，開泡充分，發(fā)泡內無氣體殘留；

（4）發(fā)泡上懸掛鏈，熟化時間至少 8h，懸掛鏈循環(huán)一周時間約24h；

（5）采用通風措施，諸如發(fā)泡工位增加真空排放，廠房頂部增加排風裝置及車間窗戶的玻璃被有間斷的打開等。

座椅VOC試驗方法及結果

座椅VOC試驗方法

    樣件要求：樣件應為下線后通常狀態(tài)下保管15天以內的零部件，試驗樣袋采用2000L體積進行封裝，樣品按照車內實際使用狀態(tài)進行放置。

預處理：試驗前樣件預處理按GB/T2918-1998《塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境》中標準環(huán)境下（空氣溫度23℃±1℃，相對濕度50%±15%）放置24h。

氣體捕集：樣品在65℃下恒溫2h后，按照圖1所示裝置進行采樣。

圖1采樣裝置簡圖

數(shù)據(jù)分析及處理：按照 HJ/T400-2007《車內空氣揮發(fā)性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》中的5.2的規(guī)定進行測量，并按揮發(fā)濃度C=集管所測得化合物量W/捕集管采集氣體量Q進行計算。

試驗結果

采用本文中的改善方法，并在第三方檢測機構，進行多輪試驗測試，取其平均值，其結果見表3。

表3某車型座椅VOC測試結果

由表3可得出，改善方法在一定程度可改善VOC的揮發(fā)，其他類似座椅聚氨酯發(fā)泡材料可參考。在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度、生產(chǎn)倉儲及運輸方式對VOC測試有一定的影響，建議保證生產(chǎn)車間適宜的溫度，良好的通風，運輸中塑料件包裝改為無紡布。

結論

“節(jié)能、環(huán)保、安全”是汽車發(fā)展永恒的主題，車內空氣質量作為汽車環(huán)保、安全的重要面，越來越受消費者重視。車內空氣質量控制，要從源頭出發(fā)，懷著對消費者負責任的態(tài)度，從根本上解決車內VOC問題，大限度地降低其對乘車人員的危害。