閻亮 徐功偉 周潔
摘 要 通過回顧汽車傳統(tǒng)坐墊材料的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀,進而分析了傳統(tǒng)坐墊材料的環(huán)保性能,指出了汽車傳統(tǒng)坐墊材料聚氨酯泡沫在環(huán)境保護中存在的問題及可能的解決方案。鑒于汽車坐墊傳統(tǒng)材料聚氨酯泡沫在環(huán)境保護中面臨的窘境及短期內(nèi)其環(huán)境保護性能無法獲得質(zhì)的提升的現(xiàn)狀,一種新型的透氣汽車座椅應(yīng)運而生,其在環(huán)境保護性能方面具有明顯優(yōu)于其“前輩”的特性,值得推廣和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 聚氨酯泡沫 傳統(tǒng)坐墊材料 環(huán)境保護性能 透氣汽車座椅
中圖分類號:TQ328.3 文獻標識碼:A
1汽車傳統(tǒng)坐墊材料的發(fā)展歷程
1955年汽車座椅開始使用軟質(zhì)聚氨酯泡沫(RPUF),由于聚氨酯泡沫生產(chǎn)成本較低,同時RPUF緩沖及減震特性可以根據(jù)客戶的不同需要進行調(diào)整,聚氨酯泡沫逐漸成為汽車座椅用首選材料,2011年全球聚氨酯硬泡和軟泡的產(chǎn)量為990萬t,其中中國聚氨酯泡沫塑料產(chǎn)量為288萬t/a。
聚氨酯泡沫的最基礎(chǔ)反應(yīng)(異氰酸酯與醇的反應(yīng))由Otto Bayer 1937年在實驗室發(fā)現(xiàn),1941年Otto Bayer 在實驗室首次研發(fā)出軟質(zhì)聚氨酯泡沫(RPUF),1952年世界上第一座RPUF生產(chǎn)工廠在德國建立,但直到1954年才有商業(yè)化的RPUF生產(chǎn)。
在聚氨酯工業(yè)發(fā)展初期,拜耳公司利用德國雄厚的煤工業(yè)基礎(chǔ),以苯或甲苯為原料開發(fā)出端羥基聚酯多元醇。由它制備的聚氨酯泡沫具有機械性能好、耐油、耐磨性能優(yōu)等優(yōu)點,但耐水解性差,在潮濕環(huán)境中容易失效。20世紀50年代美國杜邦公司開發(fā)出以石油裂解物為原材料的聚醚多元醇,1957年BASF公司和DOW公司開發(fā)出以聚醚多元醇為原料的聚氨酯泡沫,與聚酯多元醇相比,聚醚多元醇價格較低,同時聚醚多元醇泡沫耐水解性和低溫柔韌性好,現(xiàn)在90%的聚氨酯泡沫塑料是由聚醚多元醇制備得到。
2汽車傳統(tǒng)坐墊材料的環(huán)保性能分析及其自我改進
汽車座椅用聚氨酯泡沫的環(huán)保性能主要是指材料的散發(fā)性,主要是指總揮發(fā)性有機會(TVOC)的含量,即多種具有揮發(fā)性有機化合物的混合物,其他還包括胺、霧化/可凝結(jié)成分、碳揮發(fā)(FOG)值及氣味性能等。材料的散發(fā)性越低,汽車座椅用聚氨酯泡沫的環(huán)保性能相對較好;材料的散發(fā)性越高,汽車座椅用聚氨酯泡沫的環(huán)保性能相對較差。
隨著人們生活水平的提高,消費者對產(chǎn)品的要求和對綠色環(huán)保的重視,聚氨酯泡沫不斷向著更加高品質(zhì)、更加安全和環(huán)保的方向發(fā)展。聚氨酯泡沫的低霧化、低密度、阻燃等問題成為行業(yè)關(guān)注的焦點問題。汽車制造商對車用材料的要求逐年提高,除了材料機械性能、阻燃性、乘坐舒適性等指標,材料對車內(nèi)環(huán)境如車體內(nèi)的氣味和霧度等的影響被列為新標準。
(1)低揮發(fā)性助劑的使用
汽車座椅采用的RPUF,在生產(chǎn)過程中使用叔胺類催化劑,可產(chǎn)生氨臭味,當(dāng)車內(nèi)溫度較高時可揮發(fā),部分揮發(fā)物凝聚在車玻璃上,使玻璃模糊(即霧化)。為了降低聚氨酯泡沫的氣味,聚氨酯行業(yè)近年來開發(fā)了低揮發(fā)催化劑。低揮發(fā)性氨類催化劑或無揮發(fā)性氨類催化劑通常是相對分子質(zhì)量較高(高沸點)或反應(yīng)性催化劑。反應(yīng)性催化劑分子內(nèi)含羥基等活性氫基團,在泡沫反應(yīng)成型過程中結(jié)合到聚氨酯樹脂中,從而無揮發(fā)性。國外的一些專業(yè)聚氨酯助劑生產(chǎn)公司,如美國氣體產(chǎn)品公司、日本東漕化工等有低揮發(fā)性、反應(yīng)性催化劑出售。
與傳統(tǒng)非反應(yīng)性催化劑想比其揮發(fā)性大大降低,但其活性也不如傳統(tǒng)非反應(yīng)性催化劑,因而體系中催化劑加入量較大。
(2)生物基聚氨酯泡沫
同時,隨著全球油價上漲及資源的匱乏,人們又開始把聚氨酯泡沫的原料來源轉(zhuǎn)到生物原料上,很多生物材料如蓖麻油、大豆油、棕櫚油等經(jīng)酯交換反應(yīng)可以制備生物基多元醇,由于其來源比較環(huán)保,同時聚氨酯泡沫可以生物降解,各國公司及研究機構(gòu)開始投入大量的精力開發(fā)這類材料,1998年美國USSC公司開發(fā)了由大豆油制備得到的多元醇Soyoyl,其應(yīng)用范圍幾乎與聚醚多元醇相同,年產(chǎn)能20多萬t。國內(nèi)近年來廠家也開始生產(chǎn)生物基聚醚,如廣州海珥瑪植物油脂有限公司可提供軟泡、半硬泡及硬泡用大豆油多元醇。
歐美等過對回收材料的使用有法律要求,汽車工業(yè)已經(jīng)大規(guī)模使用生物基聚醚多元醇。但由于我國沒有強制要求,并且可以提供生物基聚醚多元醇的廠家較少,所以生物基聚醚多元醇的使用尚未普及。
3一種新型透氣座椅:以空氣實現(xiàn)對傳統(tǒng)墊材的替代
目前,現(xiàn)有的汽車坐墊不具有透氣功能,司機長時間駕駛時,背部和臀部與座椅之間不透氣,使背部和臀部產(chǎn)生汗液,久而久之,背部和臀部產(chǎn)生皮疹,從而產(chǎn)生各種皮膚問題,影響司機和乘客的身體健康,同時,現(xiàn)有的汽車座椅不具有按摩功能,長途行駛中,不能有效地幫助司機或乘客緩解疲勞。為應(yīng)對傳統(tǒng)汽車坐墊的上述種種問題,一種新型透氣汽車座椅應(yīng)運而生,它涉及汽車配件技術(shù)領(lǐng)域,并且以空氣實現(xiàn)對傳統(tǒng)墊材的替代。
它的可調(diào)伸縮桿與頭部靠墊固定連接,并且可調(diào)伸縮桿延伸至靠背內(nèi)。在靠背的內(nèi)部設(shè)有卡槽,可調(diào)伸縮桿與靠背的卡槽滑動連接。它的靠背與下方的座椅相連接,靠背頂部和底部設(shè)有槽型口。它的座椅兩側(cè)設(shè)有槽型口,橡膠孔墊兩端設(shè)有槽型密封頭,上坐墊橡膠孔墊兩端設(shè)有槽型密封頭,槽型密封頭安裝在座椅槽型口內(nèi)。座椅與上坐墊橡膠孔墊相互分離構(gòu)成凸型底座,靠背與橡膠孔墊相互分離構(gòu)成凸型靠座。橡膠孔墊和上坐墊橡膠孔墊設(shè)有多個吸排氣孔,在背部和靠背及臀部與座椅之間產(chǎn)生氣流,使汗液快速揮發(fā)。
并且這種以空氣實現(xiàn)對汽車傳統(tǒng)坐墊材料聚氨酯泡沫替代的“新型透氣汽車座椅”具有按摩的功能,適合司機和旅客在長途行駛中使用。
4結(jié)論及建議
通過對傳統(tǒng)坐墊材料軟質(zhì)聚氨酯泡沫(RPUF)發(fā)展歷程及環(huán)保性能的分析,可知傳統(tǒng)墊材在環(huán)境保護方面的仍有巨大的改進空間,但現(xiàn)階段仍存在較高的技術(shù)困難,短期內(nèi)其環(huán)保功效難以實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。通過使用空氣替代RPUF作為新型的汽車坐墊材料,不僅可以解決傳統(tǒng)坐墊材料在環(huán)境保護中面臨的窘境,而且可以為長途行駛中司機和乘客的身體健康保駕護航,實為一舉多得。這種已獲國家知識產(chǎn)權(quán)局認證的“新型透氣座椅”,無疑值得生產(chǎn)汽車座椅的各廠家引起足夠的重視和關(guān)注,以有利于他們生產(chǎn)出更加環(huán)保、更加有益司機和乘客們身體健康、更加受市場歡迎的新型汽車座椅。
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