賈 洪

(哈爾濱合力特科技有限公司，哈爾濱 150001)

1 引言

據(jù)調(diào)查，在2017年1-10月，我國的汽車產(chǎn)量和銷量分別達(dá)到2 293萬輛和2 292萬輛，我國汽車人均保有量也在持續(xù)增加，年均以5%的速度增長。與此同時，汽車工業(yè)也逐漸從傳統(tǒng)的燃油向新能源汽車方向發(fā)展和轉(zhuǎn)型，并且在智能聯(lián)網(wǎng)、新能源技術(shù)等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。在汽車工業(yè)領(lǐng)域快速發(fā)展的同時，節(jié)能和環(huán)保問題也逐漸被人們重視起來，在汽車上使用的節(jié)能環(huán)保材料越來越多。據(jù)調(diào)查，當(dāng)前每臺汽車上使用的非金屬材料已經(jīng)達(dá)到100～300 kg不等，有效節(jié)省了對金屬等材料的應(yīng)用。目前，汽車內(nèi)飾件中應(yīng)用最為廣泛的材料就是聚氨酯，該材料具有耐高溫、耐磨、通透性能好、質(zhì)量輕等優(yōu)點，其具體分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)、軟質(zhì)聚氨酯材料，是當(dāng)前汽車內(nèi)飾件應(yīng)用的主流材料。但在聚氨酯材料大量應(yīng)用的同時也引發(fā)了一些問題，比如揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量的增加，也就是VOC。該類物質(zhì)會對駕駛?cè)撕统俗水a(chǎn)生一定的危害，被稱為“隱形殺手”。采取有效的方法來降低汽車內(nèi)部的VOC已經(jīng)成為社會各界普遍研究的重點課題之一。

2 世界各國對汽車內(nèi)飾件VOC材料的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)

目前，汽車生產(chǎn)過程中的內(nèi)飾材料大多采用聚氨酯材料，其中包括汽車方向盤材料、汽車座椅材料、汽車扶手材料、汽車密封條材料、汽車頂棚材料、汽車側(cè)板及門板材料等。據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前每臺汽車應(yīng)用的聚氨酯材料大約在20～60 kg，我國汽車制造領(lǐng)域每年大概需要70萬噸的聚氨酯材料。聚氨酯材料的應(yīng)用相比于傳統(tǒng)金屬材料具有一定的優(yōu)勢，但在廣泛應(yīng)用聚氨酯材料生產(chǎn)汽車內(nèi)飾件時也應(yīng)該將該材料釋放的VOC問題重視起來，具體包括小分子的醛和苯、小分子非反應(yīng)型有機(jī)硅泡沫穩(wěn)定劑以及聚合物多元醇中殘留的苯乙烯、丙烯腈等。如果這些有毒物質(zhì)一旦超出人類所能承受的標(biāo)準(zhǔn)，勢必會對人體造成一定危害。各國為了科學(xué)、合理、有效地控制VOC排放，相繼制定了符合本國汽車業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。俄羅斯于1999年率先制定了限制汽車內(nèi)部污染物排放和評價的標(biāo)準(zhǔn)，即通過《車輛車內(nèi)污染物評價標(biāo)準(zhǔn)及方法》來科學(xué)控制汽車內(nèi)飾材料應(yīng)用過程中的污染物排放量。德國作為汽車生產(chǎn)大國也在2002年制定了關(guān)于VOC等物質(zhì)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，以此來有效控制汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的VOC排放量。同樣，作為汽車生產(chǎn)大國的日本在2005年也發(fā)布了《小轎車車內(nèi)空氣污染治理指南》，該指南中明確規(guī)定了汽車內(nèi)部VOC的排放標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法，以推動汽車生產(chǎn)商將VOC控制在科學(xué)健康的范圍內(nèi)。作為汽車制造領(lǐng)域后起之秀的韓國在2007年也對本國汽車制造業(yè)頒布了汽車內(nèi)部空氣質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，同樣也對新車生產(chǎn)過程中VOC的檢測標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法做出了明確規(guī)定。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織也于2007年發(fā)布了VOC檢測標(biāo)準(zhǔn)，但檢測標(biāo)準(zhǔn)限值尚未明確規(guī)定。目前，我國在汽車內(nèi)部VOC控制領(lǐng)域制定了兩個標(biāo)準(zhǔn)，第一個是車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法；第二個是乘用車內(nèi)部空氣質(zhì)量評價指南。同時，隨著時代的發(fā)展，又對兩項標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)性修改，其中包括強化標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度，縮減了檢測標(biāo)準(zhǔn)的限值，檢測標(biāo)準(zhǔn)的前后變化對比見表1。

表1 車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值前后對比Tab.1 Comparison of air quality standard limits before and after

3 降低汽車內(nèi)飾件用聚氨酯材料VOC的創(chuàng)新措施

各大汽車制造商相繼采取了相關(guān)措施來將VOC控制在合理范圍內(nèi)，其中包括創(chuàng)造新型材料來替代聚氨酯材料。2010年，陶氏汽車先在亞太市場推出了一項具有超低排放的新型泡沫材料PECFLEX，該材料更能凸顯出汽車內(nèi)飾的豪華、充實和美感，而且能夠?qū)OC降至最低，可以實現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的。同時，陶氏汽車公司也表示該新型材料在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用可以滿足當(dāng)前汽車領(lǐng)域最嚴(yán)格的VOC檢測標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 科學(xué)選擇氣味低、VOC低的多元醇

聚醚多元醇這種物質(zhì)本身沒有刺激性氣味，但由于在生產(chǎn)過程中會加入一些助劑材料等副產(chǎn)品，于是就會產(chǎn)生具有氣味的揮發(fā)性物質(zhì)，這也是導(dǎo)致聚醚多元醇產(chǎn)生刺激性氣味的主要因素之一。這種氣味的主要成分包括丙烯氧基聚醚、過氧化物、抗氧劑、醛類物質(zhì)四種。要想有效降低多元醇中的VOC，就要不斷開發(fā)新型的助劑材料，并不斷創(chuàng)新生產(chǎn)工藝。隨著多元醇制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，各個多元醇制造企業(yè)相繼開發(fā)了新型的聚醚助劑材料，其中包括雙金屬氰化物相關(guān)助劑、金屬卟啉配合物催化劑、磷腈鹽類催化劑、三(五氟苯基)硼烷，等等。將這些助劑應(yīng)用在多元醇材料中可以改變聚醚多元醇的分子分布情況，以降低有關(guān)聚醚多元醇材料刺激性氣味的生成和排放。如今，這些助劑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾生產(chǎn)和家具生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。改進(jìn)處理工藝也是當(dāng)前多元醇生產(chǎn)應(yīng)用的主流方法之一。例如，在實踐中可以采用三硼烷來作為催化劑，并結(jié)合汽提、精餾、吸附等先進(jìn)的處理工藝來有效降低刺激性氣味的產(chǎn)生。還可以通過控制聚氨酯中環(huán)氧丙烷的含量以及改進(jìn)工藝參數(shù)來滿足聚氨酯材料VOC的檢測標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 大量應(yīng)用改性MDI來替代傳統(tǒng)的TDI

傳統(tǒng)汽車內(nèi)飾制造生產(chǎn)過程中一直廣泛采用TDI這種材料，也就是甲苯二異氰酸酯，但隨著科學(xué)的進(jìn)步，甲苯二異氰酸酯材料的性能和成本已經(jīng)不能滿足當(dāng)前汽車內(nèi)飾生產(chǎn)的需要，于是很多車企開始選擇應(yīng)用MDI材料，既二苯基甲烷二異氰酸酯，與傳統(tǒng)材料相比，優(yōu)勢非常明顯，具有良好的發(fā)展前景，同時也有效降低了汽車內(nèi)飾件用聚氨酯材料的VOC。

3.3 選擇低揮發(fā)性的硅酮表面活性劑

硅酮表面活性劑是聚氨酯軟質(zhì)泡沫和模塑泡沫的關(guān)鍵助劑之一，但常用的硅酮表面活性劑均含有低相對分子質(zhì)量的硅氧烷，會增加泡沫的揮發(fā)性和VOC，因此，車企要將此問題重視起來，不斷開發(fā)和選擇揮發(fā)性較低的硅酮表面活性劑。