甲醛、福尔马林、甲苯等化学物质在常温下会散发出特殊刺激性气味，挥发周期特别长，对人体的危害较大。大部分公众对此都有强烈的健康意识。

以塑代钢，汽车轻量化的发展，当很多材料同时用在汽车这个狭小的密闭空间时，有害气味问题凸显了。

超低VOC，已经成为车企销售的新卖点！其重要性不言而喻。

VOC是啥

VOC，为Volatile Organic Compounds英文简称，又名挥发性有机化合物，即常温下容易挥发出来的有害化合物，主要包含脂肪烃、不饱和烯烃、环状芳香烃、醛类、酮类、苯类、脂类、有机胺类等物质。根据危害的程度不同，汽车行业主要控制苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等八种危害极大的化合物。

• 高挥发性有机物，简称VVOC，沸点一般低于50℃。
• 挥发性有机物，简称VOC，沸点一般大于50℃，低于260℃；
• 半挥发性有机物，简称SVOC，沸点一般大于260℃，低于400℃；
• 
  

在汽车用材料，汽车用改性聚丙烯材料、汽车用聚乙烯材料如何在基料、挤出造粒过程、烘烤后处理等环节中切实有效的脱挥？具体有哪些实际的解决方案？超低VOC是如何实现的？

改性聚丙烯材料具有密度低、韧性好、耐化学腐蚀性好、价格低廉、可回收利用等优点，在汽车内饰制品中广泛应用，如汽车仪表板、中央通道、门板、座椅、立柱、门槛板、举升门和后侧围等等。

汽车用聚乙烯主要用途是采用吹塑工艺生产的汽车油箱、通风管、导流板及水箱等各类储罐。

汽车内饰用低VOC含量聚丙烯复合材料的制备

闫溥，李荣群，邵之杰，赵东，汪波

（合肥会通新材料有限公司，安徽省合肥市 230012）

摘 要： 通过研究基体材料、除味母粒、真空度对聚丙烯复合材料挥发性有机物（VOC）含量的影响，得到了 一种汽车内饰用低VOC含量聚丙烯复合材料。结果表明：与采用可控氧化降解法制备的聚丙烯相比，采用氢调法制 备的聚丙烯（简称氢调法聚丙烯）与其苯类物质含量基本相当，但醛类物质含量明显更低；以氢调法聚丙烯为基础 树脂，添加除味母粒LDV1040，复合材料的总VOC（TVOC）含量显著降低，力学性能略微下降，同时，辅助真空脱挥 系统可以进一步降低小分子VOC含量；当LDV1040的质量分数不低于3%，真空度不低于0.08 MPa时，可以制备力学 性能优良、TVOC含量为20.0 μg/g的汽车内饰用低VOC含量聚丙烯复合材料。

关键词：聚丙烯 复合材料 挥发性有机物 除味母粒

中图分类号： TQ 325.1+4

文献标识码： B

文章编号：1002-1396（2017）04-0017-04

聚丙烯具有密度低、强度高、耐热和耐酸碱 腐蚀性好等优点，且易成型，价格低廉，已被广泛应用于汽车内外饰材料设计中［1-3］ ；但受催化剂、 聚合工艺、氧化物残留及短链低聚物等影响，高温环境中聚丙烯不同程度地释放出有害的挥发性有机物（VOC），影响车内空气质量，威胁人体健 康，使聚丙烯在汽车中的应用受限，2017年，国家将会对GB/T 27630—2011中关于甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等含量指标的推荐性标准转变成强制执行标准，强化了车内空气质量的管控，使得低气味、低VOC含量的研究成为汽车内饰行业的研究热点之一。制备低VOC含量聚丙烯复合材料的方法在 国内外有相关报道［4-6］ 。最常用的方法是

1 实验部分

1.1 主要原料

聚丙烯：K7726，采用可控氧化降解法生产， 中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司生产；B380G，采用氢调法生产，韩国SK集团生产。滑石粉（Talc），M05SLC，芬兰孟都矿业公司生产。聚烯烃增韧剂（POE），Engage 8842，美国陶氏 化学公司生产。除味母粒，LDV1040，聚丙烯为载 体，合肥创新轻质材料有限公司生产。

1.2 主要设备

ZSK30型双螺杆挤出机，德国W＆P公司生产。ZRZ1452型熔体流动速率仪，CMT4204型万能实验机，ZBC1400-1型冲击实验机：均为美特斯工业系统有限公司生产。7890B-5977B型气相色谱质谱联用仪，1260型高效液相色谱仪：均为美国安捷伦仪器公司生产。

1.3 试样制备

称取定量聚丙烯，Talc，POE，其质量比为 66∶20∶14，加入不同用量的LDV1040，进行充分高速混合后，经双螺杆挤出机挤出、造粒，制备汽车 内饰用聚丙烯复合材料，并注塑成标准样条。

1.4 性能测试

熔体流动速率（MFR）按ISO 1133-1：2011测 试；拉伸强度按ISO 175：2010测试；弯曲模量按 ISO 178：2010测试；悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180：2016测试；VOC含量按TS-BD-003—2012测试，试样尺寸为10.0 mm×10.0 mm×2.8 mm，10 L 聚四氟乙烯试样袋。总VOC（TVOC）含量按TSINT-002—2012测试。

2 结果与讨论

2.1 基体材料对VOC含量的影响

汽车内饰件结构复杂，对材料的流动性要求 高，可控氧化降解法和氢调法是生产高流动聚丙烯的主要方法［7-8］。K7726和B380G的基本物性相当，但控制流动性的方法有别。对原料的气、液相 色谱数据进行积分计算VOC含量。从表1可以看 出：与B380G相比，K7726的苯类物质含量与其基 本相当，但醛类物质含量明显偏高。这是由于利 用可控氧化降解法生产的聚丙烯，在分子链降解 的过程中不可避免会产生醇、醛、酮等VOC，造成 VOC含量升高，而氢调法采用氢气作为相对分子质量调节剂，仅是在聚合过程中调节氢气用量，使 聚丙烯分子链失去活性来终止分子链增长，不会产生小分子化合物，故选择氢调法制备的聚丙烯作为基体材料是降低VOC含量的方法之一。

2.2 LDV1040用量对VOC含量及综合性能影响

选择B380G为基体材料，从表2可以看出：LDV1040的添加量对复合材料的流动性和力学性 能几乎无影响，但复合材料的TVOC含量差异很大，随着LDV1040用量的增加，复合材料的TVOC 含量迅速下降，w（LDV1040）超过3%后，TVOC含量趋于稳定，此时，VOC各组分数据远小于标准限 值（见表3）。

从图1可以看出：25～150 ℃出现了第一次质量损失，约为60%，450～500 ℃出现了第二次质量损失，约为15%。这是由于LDV1040是以聚丙烯为载体，含质量分数60%以上的水性萃取溶液，第一次质量损失就是水性萃取溶液的汽化引起的， 而聚丙烯载体在450～500 ℃的热氧化降解造成 了第二次质量损失。

在挤出过程中LDV1040的聚丙烯载体受热熔融，其中的水性萃取溶液受热发生汽化，在挤出机螺筒内形成大量的水蒸气，在挤出过程中随机地捕捉从熔体内散逸出来的VOC， 并与之结合形成气泡，随着螺杆的剪切与推动，气 泡迁移到熔体的表面并破裂，此时，辅助于真空抽提，可以将VOC最大限度地脱除。

脱除效果与汽化量正相关，LDV1040用量越多，在挤出机螺筒内形成的汽化量越大，脱除气味分子的能力越强，复合材料的VOC含量越低，TVOC越低，当水蒸气充 满整个螺杆后，捕捉小分子挥发物能力达到最大， TVOC趋于平衡。

2.3 真空脱挥对VOC含量的影响

为了进一步降低复合材料的VOC含量，在加工过程中采取强化脱挥的方法，选择B380G为基 体材料，添加质量分数2%的LDV1040，从图2可以看出：在挤出造粒过程中，随着真空度的升高，复合材料中的TVOC含量显著降低，当真空度为0.08 MPa以上时，TVOC达到最低并趋于平衡。

这是由于在挤出熔融共混过程中，熔体VOC先后经历了气泡成核、气泡增长，到达真空口后由于气压的 急速下降，气泡中的VOC在螺槽中达到饱和状态，所以，气泡破裂使VOC从熔体表面释放出来；另外，机筒内的气体压力也因抽真空而骤降，使复合材料的熔体对VOC的吸附量大幅下降，表现为VOC被大量抽提并脱除，TVOC含量减少［9］ 。

因 此，真空脱挥可以脱除复合材料熔体中的VOC，从而达到降低复合材料中TVOC含量的目的；但随着 真空度的提高，机筒内气体压力逐渐趋于极限值， 复合材料熔体对VOC的吸附量也趋于恒定，吸附- 解吸附达到平衡，表现为VOC的脱除效率降低， 复合材料TVOC含量趋于恒定，为20.0 μg/g，低于 汽车行业内饰件TVOC含量标准（≤50.0 μg/g），此 时，VOC各组分数据远小于标准限值（见表4）。

3 结论

a）聚丙烯基体材料的选择对制备低VOC含聚丙烯复合材料很重要，与采用可控氧化降解法生产的聚丙烯相比，采用氢调法生产的聚丙烯的苯类物质含量与其基本相当，但醛类物质含量明 显偏低。

b）除味母粒LDV1040用量越大，汽化量越大， 脱除气味分子的能力越强，复合材料的VOC含量越低，TVOC含量越低，当w（LDV1040）为3%时， 捕捉VOC能力达到最大，同时，LDV1040对复合材 料的力学性能影响甚微。

c）真空脱挥可降低复合材料的TVOC含量， 添加除味母粒LDV1040后，随着真空度的增大，复合材料中的TVOC含量逐渐降低，真空度达到0.08 MPa时，复合材料的TVOC含量趋于恒定，为20.0 μg/g，低于汽车行业内饰件TVOC含量管控标准。

4 参考文献

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[2] 周春怀，王延伟，杨军忠.高刚性、高韧性、高流动聚丙烯的 研制［J］. 工程塑料应用，2001，29（3）：8-11.

[3] 张纪贵.高流动聚丙烯生产技术研究进展［J］. 化工进展， 2010，29（11）：2039-2042.

[4] 徐国平.低气味聚丙烯改性料的研制［J］. 工程塑料应用， 2011，39（1）：58-60.

[5] 罗忠富，李永华，杨燕，等.车用聚丙烯复合材料气味分析研 究［J］. 工程塑料应用，2010，38（7）：51-53.

[6] 潘瑞琦，金滟，康鹏，等.助剂对聚丙烯气味及挥发性有机物 影响的研究进展［J］. 合成树脂及塑料，2016，33（2）：88- 91.

[7] 田正昕.氢调法与降解法生产高MFR聚丙烯结构对比［J］.石 化技术，2011，18（2）：12-16.

[8] 康鹏，金滟，蔡涛，等.聚丙烯中挥发性有机物释放行为的研 究［J］. 合成树脂及塑料，2010，27（1）：60-63.

[9] 李峰，康鹏，金滟.加工技术对聚丙烯中VOC含量的影响［J］. 合成树脂及塑料，2013，30（3）：55-58

素材来源 | 龙朴咨询

校对丨江爱群

美工 | 江爱群

技术顾问 | 李德旭

文章审核 | 张娜

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