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隨著我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車內(nèi)飾VOC（常溫容易揮發(fā)的有機(jī)化合物，較常見的有：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛、十四碳烷、乙醇類和酮類等多個(gè)種類）的排放日益為人們所關(guān)注。環(huán)保、健康、安靜的車內(nèi)空間一直都是汽車行業(yè)永恒的話題。隨著汽車輕量化發(fā)展趨勢，改性材料在汽車上的使用比例越來越大，塑料件也成為汽車VOC檢測的一大部件，當(dāng)汽車內(nèi)用材料有毒揮發(fā)性氣體達(dá)到一定濃度時(shí)，短時(shí)間內(nèi)人們會(huì)出現(xiàn)頭痛、惡心、甚至抽搐等癥狀，并會(huì)損傷肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，對(duì)人體健康有嚴(yán)重的威脅。

為了除去塑料中氣味和VOC成分，通常通過在材料中添加除味劑來解決，目前常用的塑料除味方式有以下四種：萃取脫揮法[1]、添加物理吸附劑[2]、添加遮味劑法[3]和添加化學(xué)除味劑[4]。航天凱恩在低VOC材料開發(fā)上取得了較強(qiáng)的技術(shù)突破，通過合理的配方設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝與設(shè)備的調(diào)整，采用化學(xué)除味劑和萃取脫揮法，輔以嚴(yán)格的質(zhì)量質(zhì)控，開發(fā)出了一系列性能的低VOC材料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

氫調(diào)法聚丙烯、常規(guī)降解法聚丙烯、增強(qiáng)填充劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、除味劑為市售或進(jìn)口產(chǎn)品。

1.2 儀器和設(shè)備

雙螺桿擠出機(jī)，SHJ-35型，南京誠盟機(jī)械有限公司；注塑機(jī)，SA900-260型，寧波海天塑機(jī)有限公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，DSG型，美國Thermo Fisher公司；頂空進(jìn)樣器，G-1888型，美國安捷倫科技有限公司。

1.3 試樣制備

將增強(qiáng)填充劑、增韌劑和其它助劑與聚丙烯按一定比例加入攪拌機(jī)中，以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌5min，將上述混合物置于雙螺桿擠出機(jī)中，于180-220℃下熔融擠出造料，將造出的料子在注塑機(jī)注塑制得直徑為12cm厚度為3mm的圓板，將樣片放入10L的密封袋中，充入適量氮?dú)?，加熱使VOC氣體散發(fā)，用DNPH管吸附醛酮類物質(zhì)，用HPLC進(jìn)行檢測；用Tenax管吸附苯烴類物質(zhì)，用ATD-GC-MS檢測，測得數(shù)據(jù)，其中VOC含量按照福特VOC總成測試方案進(jìn)行測試。

2 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

2.1 聚丙烯材料的選取及對(duì)比

圖1 兩種聚丙烯VOC含量與PP含量的關(guān)系曲線

從圖1可看出，在相同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，氫調(diào)法生產(chǎn)的聚丙烯樹脂明顯比常規(guī)降解法生產(chǎn)的PP樹脂VOC含量低。主要原因是常規(guī)降解法生產(chǎn)的聚丙烯樹脂會(huì)殘留部分過氧化物，而這部分過氧化物會(huì)分解產(chǎn)生一些低沸點(diǎn)揮發(fā)性物質(zhì)，從而導(dǎo)致其VOC含量較高。

2.2 除味劑加入的影響

在擠出加工過程中，先不抽真空，考慮加入除味劑對(duì)聚丙烯改性材料中VOC含量的影響。

材料A:氫調(diào)法聚丙烯+增強(qiáng)填充劑+抗氧劑+光穩(wěn)定劑

材料B:氫調(diào)法聚丙烯+增強(qiáng)填充劑+抗氧劑+光穩(wěn)定劑+除味劑

表1 除味劑對(duì)改性聚丙烯VOC含量的影響

從表1可以看出，在不抽真空的條件下，該除味劑并不是完全通過較高的吸附力和相應(yīng)的化學(xué)鰲和作用降低材料的VOC含量，而是在擠出加工過程中，除味劑受熱熔融，釋放出低沸點(diǎn)液體形成大量微泡，這些微泡可以與材料產(chǎn)生的低分子物質(zhì)互溶，以氣體形式從擠出機(jī)機(jī)頭和出氣孔散發(fā)出去，除去改性聚丙烯塑料在加工和使用中樹脂和添加劑可能出現(xiàn)釋放出來的VOC，材料中VOC含量降低約為11.7%。

2.3生產(chǎn)工藝的調(diào)整

表2 不抽真空、單真空和雙真空抽氣工藝制得材料的VOC含量

注：材料1為不抽真空制得改性聚丙烯材料；材料2為單真空抽氣制得改性聚丙烯材料；材料3為雙真空抽氣制得改性聚丙烯材料。其中N.D.表示未檢出或小于檢出限值。

在加工溫度不高和適量除味劑加入的前提下，擠出設(shè)備應(yīng)保證排氣暢通、真空完好，進(jìn)行螺桿排列研究，通過雙真空抽氣與不抽真空及單真空抽氣制出的材料VOC含量對(duì)比，雙真空抽氣可明顯脫除改性聚丙烯中的揮發(fā)性小分子物質(zhì)，使改性聚丙烯中的VOC含量大幅降低，從原來的16182.5μg/m3降到8624.1μg/m3。

3 結(jié)論

通過選取氫調(diào)法制得的原材料和適用于聚丙烯材料的除味劑，調(diào)整生產(chǎn)工藝并增加雙真空抽氣設(shè)備，可從源頭上制得低VOC改性材料。該材料大大降低了材料中易散發(fā)的小分子，其VOC含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于各大主機(jī)廠的要求，從源頭上根本有效的改善了汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量，給廣大消費(fèi)者一個(gè)健康、安全的駕乘環(huán)境。

文章來源于DT新材料一DT高分子在線