目前,汽车内饰空气质量成为了主机厂最关心的问题之一。为加强乘用车内空气质量控制,环保部科技标准司2014年下发《乘用车内空气质量评价指南》(修订GB//T26730-2011),修订版指南由推荐级别升级为强制级别,意味着今后所有的车企将提升生产标准,自2017年1月1日起,所有新定型的销售车辆必须满足标准要求,而对于此前已经定型的车辆,则自2018年7月1日开始严格执行。本次标准修订,原有八项监控物质不变,并修订了车内空气质量污染限值。
VOC全称为挥发性有机化合物,根据不同国家的定义,限定条件也有所不同。而我们上面提到的新国标中的八项物质就是一种对于VOC的描述。
一直以来,聚丙烯(PP)以其质轻价廉、易于回收,具有优异的力学性能和加工性能等优点而广泛应用于汽车仪表板、控制盘、门板、座椅部件、手套箱和空调系统等汽车内饰件中,约占总体车用塑料的40%左右。但由于PP制品在较高温度下可不同程度地释放出危害人体健康的VOC,因此,PP材料VOC的排放已成为车用材料亟待解决的问题。
1. 车用PP材料VOC来源
车用PP材料中VOC的来源较多,主要产生于PP聚合过程、加工过程及使用过程等几个方面。
首先,在PP聚合过程中,不可避免残留的一些单体、低聚体,根据聚合工艺不同,添加的己烷、乙醇、庚烷等溶剂,合成过程中必需的主催化剂、助催化剂以及有些内给电子体、外给电子体,赋予PP某些特性的助剂、控制分子量所用的过氧化物,这些低分子化合物均会不同程度使PP材料含有一定的VOC。
其次,在加工过程中(共混改性、挤出造粒和注塑加工等),PP材料在受热熔融过程中所发生的一定程度的降解,会产生一部分VOC。此外,添加的某些助剂的降解和填料中金属离子的催化,也会产生对人体有害的VoC。
最后,PP分子链具有叔碳原子,在受到光、氧、热的作用下会不同程度的发生老化降解,这个过程也会释放大量挥发性有机物。可见,车用PP材料中VOC的来源复杂,PP组成不同其产生的VOC种类和含量均有较大差异。
通常车用PP材料产生的V0C主要为大量的烷烃、烯烃和少量的醛酮类小分子化合物。另有研究发现,PP树脂产生的VOC除了含有烷烃、烯烃和酮类化合物外,还发现有少量的苯酚类化合物。研究人员进一步研究了VOC产生的机理。即烷烃主要是PP无规断链和低聚体的释放产生的;丙酮是PP氧化降解产生;苯酚是抗氧剂降解产生。其中,C6,C9,C12,C15,C18等3的倍数烃类化合物主要为低聚物产生,醛,酮;苯酚类小分子化合物主要为热氧化降解所致;C5,C7,C8,C10,C11,Cl3,Cl4等碳原子数不均一的烃类化合物则主要为热机械降解产生。