汽車內(nèi)飾用低散發(fā)滑石粉填充聚丙烯材料的開發(fā)認可和應(yīng)用

藍先　蔣艷云

摘 要：采用滑石粉填充聚丙烯制造汽車內(nèi)飾零部件需要解決散發(fā)性問題，從汽車主機廠的角度，聯(lián)合材料供應(yīng)商和第三方檢測機構(gòu)來開展汽車內(nèi)飾用低散發(fā)滑石粉填充聚丙烯材料的開發(fā)和應(yīng)用，測試材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數(shù)值，開展相關(guān)數(shù)據(jù)分析來驗證其合規(guī)性，從而批準批量生產(chǎn)相應(yīng)的低散發(fā)滑石粉填充聚丙烯材料，并將其用于汽車內(nèi)飾零部件的批量制造。

關(guān)鍵詞：低散發(fā) 滑石粉填充 聚丙烯材料 開發(fā) 應(yīng)用

1 引言

聚丙烯（PP）材料由于具有良好的加工性和優(yōu)異的力學性能等優(yōu)點，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，并且隨著改性聚丙烯的深入研究，高性能聚丙烯材料在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域發(fā)揮出了越來越重要的作用[1]。當今汽車內(nèi)飾大量采用滑石粉填充聚丙烯材料來成型汽車內(nèi)飾零部件，如儀表板、副儀表板、門飾板、立柱上飾板、立柱下飾板等。隨著消費者對車內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)注度日益提升，滑石粉填充聚丙烯材料用于汽車內(nèi)飾零部件的制造不但要滿足力學、熱學等性能要求，還需要滿足散發(fā)性能的要求，其苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數(shù)值都必須滿足汽車主機廠的企業(yè)標準要求，通過相關(guān)測試，才能夠獲得批量生產(chǎn)的材料開發(fā)認可，并最終用在汽車內(nèi)飾零部件的批量生產(chǎn)上。

2 材料散發(fā)性試驗大綱的確定

2.1 確定材料的分級和分類

根據(jù)汽車主機廠對汽車內(nèi)飾零部件采用的滑石粉填充聚丙烯材料進行分級分類，分為乘用車和商用車內(nèi)飾用兩大級和七小類材料，如表1。

2.2 確定材料的散發(fā)性試驗大綱

根據(jù)汽車主機廠對汽車內(nèi)飾零部件滑石粉填充聚丙烯材料的散發(fā)性企業(yè)標準，列出其材料的散發(fā)性試驗大綱，包含2000L袋子法測試材料的VOC，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC（C6-C16）、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮）、霧化、氣味等級等測試項目。

3 材料的開發(fā)認可和應(yīng)用

3.1 材料的開發(fā)認可和應(yīng)用的過程

汽車主機廠把汽車內(nèi)飾用低散發(fā)滑石粉填充聚丙烯材料的散發(fā)性試驗大綱發(fā)放給材料供應(yīng)商，讓其按照要求開發(fā)材料，并送到指定的第三方測試機構(gòu)測試材料，獲取測試數(shù)據(jù)和報告，具體過程如圖1。

首先是材料商設(shè)計材料配方，接著手工配料和造粒，130℃2h干燥除水后把塑料粒子送檢ELV和三條曲線;同時在注塑溫度為190℃～200℃和保壓45MPa的條件下把粒子制作成物性樣條，再調(diào)節(jié)24小時后進行物性測試，出具綜合報告;并分成兩大類來制作VOC樣板，第一類是材料顆粒120℃烘3h，制作成商用車牌號散發(fā)測試樣板送檢，第二類是材料顆粒120℃烘6h，制作成乘用車牌號散發(fā)測試樣板送檢，最終得到其散發(fā)性測試數(shù)據(jù)和報告。

汽車主機廠確定材料的散發(fā)性測試數(shù)據(jù)和報告的合規(guī)性后給出材料認可報告，同意批量生產(chǎn)相關(guān)的材料，并最終將其用在汽車內(nèi)飾零部件的批量生產(chǎn)上。

3.2 材料開發(fā)認可的數(shù)據(jù)分析

主要針對這14個牌號的散發(fā)性測試數(shù)據(jù)開展分析，得出總體概況的結(jié)論：1、采用2000L袋子法測試三醛五苯，結(jié)果均遠低于限值，滿足要求;2、不同材料供應(yīng)商，不同材料牌號的測試結(jié)果均不含苯（達到ND級別，以數(shù)字0代替），TVOC（C6-C16） 測試數(shù)據(jù)差異巨大（達190倍）;3、霧化值與氣味等級均能滿足要求，如表2和圖2。

依次分析這6家材料供應(yīng)商的14個牌號材料的散發(fā)性測試數(shù)據(jù)，得出材料的評價結(jié)論。

如對6家材料供應(yīng)商的商用車儀表板PP-No1材料的散發(fā)性測試數(shù)據(jù)進行分析，得出結(jié)論：1、均不含苯、乙苯、苯乙烯（達到ND級別）2、綜合排名：材料商A>材料商E>材料商C>材料商D>材料商B>材料商F，如表3和圖3。

再針對本色材料與顏色材料的散發(fā)性測試數(shù)據(jù)對比，得出結(jié)論：如乘用車儀表板PP-No8均不含苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、丙烯醛（達到ND級別）;顏色件比本色件增加二甲苯含量，且TVOC值明顯增大，霧化值反而減小，如表4。

3.3 材料的開發(fā)、認可結(jié)論

通過查看第三方測試機構(gòu)的材料測試數(shù)據(jù)，得知6家材料供應(yīng)商的14個牌號都滿足主機廠的散發(fā)性要求，給出認可報告，允許其批量應(yīng)用在相關(guān)的汽車內(nèi)飾零件上。

4 探討材料開發(fā)、認可和應(yīng)用的創(chuàng)新點和難點

4.1 探討材料開發(fā)的創(chuàng)新點和難點

從材料開發(fā)的角度其創(chuàng)新點、難點體現(xiàn)在材料技術(shù)要求、配方和工藝這三方面。

4.1.1 材料技術(shù)要求：創(chuàng)新前，商用車與乘用車都采用同一套滑石粉填充PP材料的企業(yè)標準;創(chuàng)新后，滑石粉填充PP材料的技術(shù)要求分成兩套，商用車仍延用原來的材料企業(yè)標準，乘用車則采用新的低散發(fā)滑石粉填充PP材料的技術(shù)要求，即在原有企業(yè)標準要求的基礎(chǔ)上增加散發(fā)性等技術(shù)要求，來滿足法規(guī)對乘用車整車散發(fā)性能等的要求。

4.1.2 材料配方：創(chuàng)新前，滑石粉填充PP材料的配方僅考慮滿足主機廠材料企業(yè)標準規(guī)定的力學性能和熱學性能等即可，未考慮到散發(fā)性能的要求。創(chuàng)新后，滑石粉填充PP材料的配方不僅考慮滿足主機廠材料技術(shù)要求規(guī)定的力學性能和熱學性能等，還考慮到散發(fā)性能的要求，精選低氣味等級的PP基材和利于不良氣味小分子揮發(fā)的助劑加入到材料配方體系中。具體到低氣味低VOC揮發(fā)的PP材料選擇：使用區(qū)別于普通PP材料的專門為汽車內(nèi)飾使用的低氣味低VOC的PP原料（一般情況下選用氫調(diào)法聚合的PP），并杜絕使用再生PP原料，提高原材料本身的氣味等級。同時選擇新型添加劑（如與PP基材相容性較強，擴散速度較慢，極性較好的助劑），且盡量選取無機色粉，改善了成品在制作過程中的起霧析出情況等。

4.1.3 材料工藝：創(chuàng)新前，滑石粉填充PP材料未考慮到散發(fā)性能的要求，只經(jīng)過配料、混料、螺桿擠出、牽引、切粒、篩選、包裝等工藝即可。創(chuàng)新后，滑石粉填充PP材料為滿足散發(fā)性能的要求，除了經(jīng)過上述工藝外，還增加了真空抽提工藝和包裝出廠前的烘料工藝。舉例如下：在行業(yè)普遍采用單一真空揮脫裝置的情況下，轉(zhuǎn)為采用雙真空揮脫裝置，并通過改善螺桿組合，進行工藝優(yōu)化等措施，極大減少了加工過程中因材料降解而產(chǎn)生的氣味及VOC成分;采用90-110℃至少3hr的后續(xù)鼓風干燥工序，在產(chǎn)品包裝前，進一步將產(chǎn)品內(nèi)殘留的異味成分烘出，保證產(chǎn)品的氣味等級。

4.2 探討材料認可的創(chuàng)新點和難點

從材料認可的角度其創(chuàng)新點、難點體現(xiàn)在材料認可的標準化。創(chuàng)新前，滑石粉填充PP材料的認可沒有形成標準的工作方式和方法，每個工程師的理解和做法都不統(tǒng)一。創(chuàng)新后，通過編制PP材料的認可工作指南等文件，統(tǒng)一每個工程師的理解和做法，實現(xiàn)了多人多地開展滑石粉填充PP材料的認可都采用同一套工作方法。

4.3 探討材料應(yīng)用的創(chuàng)新點和難點

從材料應(yīng)用的角度其創(chuàng)新要點、難點體現(xiàn)在材料應(yīng)用散發(fā)性管理的規(guī)范化。創(chuàng)新前，滑石粉填充PP材料用于汽車零部件時，不對其散發(fā)性做要求。創(chuàng)新后，明確把滑石粉填充PP材料散發(fā)性要求寫入零部件的招標書和材料試驗大綱中，不但在材料認可階段而且在零部件生產(chǎn)試制認可階段都對材料散發(fā)性要求進行認可，合格后才能批量使用，確保用材質(zhì)量。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，汽車主機廠聯(lián)合材料供應(yīng)商和第三方檢測機構(gòu)，開展汽車內(nèi)飾用低散發(fā)滑石粉填充聚丙烯材料的開發(fā)、認可和應(yīng)用工作，通過測試材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、霧化值、氣味等級的數(shù)值，并開展相關(guān)數(shù)據(jù)分析來驗證其合規(guī)性，從而批準批量生產(chǎn)相應(yīng)的材料，最終將其用于汽車內(nèi)飾零部件的批量制造，是確保其用材質(zhì)量的有效手段，可以推廣到其他品種材料的開發(fā)、認可及應(yīng)用工作中。

參考文獻：

[1]李平，韓琛，汪家寶.汽車用聚丙烯材料研究進展及應(yīng)用[J].塑料工業(yè)，2011，39（s1）：26-29.