宋晓雯 杨玉好

摘要：汽车内饰材料选用不当会在车内产生有害气体，危害司机和乘员的健康。为了提高行车舒适性，降低行车噪音，文章基于双组分新型聚氨酯泡沬材料在汽车降噪上的应用，通过检测改材料的散发四项和VOC检测数值，确定其应用性。改材料是在聚丙烯PP/PE-TD20的基础上，用5%无机多孔页岩蛋白石粉代替5%滑石粉。通过分析检测结果得出该材料散发四项和VOC检测数值均较低，可有效阻断噪音在车身空腔内部的传播，降噪效果达到了预期要求。

关键词：低VOC;聚丙烯;页岩蛋白石粉;空腔阻断;新型聚氨酯

0  引言

当前，汽车是人们生活的重要组成部分，车内空气质量对司机及乘员的健康带来很大影响。医学研究表明，车内恶劣的空气质量会对人体造成极大的伤害。因此，严格控制车内空气质量，对规范汽车行业管理，促进相关产业的可持续发展，进一步促进汽车内部结构和选用材料的优化，减少车内的有害化合物的含量，保障乘客的身体健康。

在经济发达的同时人们对车辆的要求除了速度以外对车的舒适要求也变得越来越高，车企对行车安全性和舒适性的越来越重视，其中NVH性能衡量乘坐舒适性的重要指标之一。各国车企采用普遍采用RIM工艺，解决了车辆NVH相关问题，并达到减重、隔音和抑制噪声的目的。

车辆在不断加速行驶的过程中，由于车身对于空气的挤压使得周围气流对车辆的压力也会越来越大，这个压力的大小与速度的大小是正相关的。汽车车身一般设计为单体化车身，车身两旁由两个薄壁钢板加工而成，这样的制作过程有很大概率使钢板之间形成一个空腔结构。车身各部分的空腔通过门槛空腔贯通，造成在车辆行驶过程中由于高压空气在空腔内流动产生较大的噪音。空腔侧围内壁工艺孔洞的衍射作用把气动噪声放大，这样会使得车内噪音加大，严重影响驾驶员及乘客，长此以往还会对人的健康造成不利的影响。因此设计空腔阻断和车身密封对降低车内噪声非常重要。

RIM注射工艺通过其生产的双组分新型聚氨酯泡沬材料能阻断空腔从而达到降噪的作用，而且这种工艺对于车体的密闭性也有较大的提升。但是RIM工艺在设计注射时需要根据空腔的大小及数量考虑注射量，以免过度膨胀导致车体损坏。

1  原理分析

本文基于汽车内饰常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20 材料，將5%的页岩蛋白石粉替换5%的滑石粉，通过测量这两种材料下的相关指标来确定其优劣性。

为了能够有效地抑制车内的噪声，对于车内的主要空腔部分进行多点泡沫原液（双组分新型聚氨酯泡沬材料）注射。注射之前，需要合理的计算出所需要的注射量，注射时要求瞬间混合射出。这样才会使得注射的双组分原料充分反应，在反应时双组分新型聚氨酯泡沬材料会迅速膨胀，从而达到空腔阻断的目的。

同时DOW公司生产的这种新型聚氨酯泡沫材料具有很好的环保性。该产品在聚氨酯的生成过程中大大减少了自由MDI的释放量（由通常的55%降低到4%），比标准的数值要低的多。同时经过相应的市场调查，根据调查数据表明一些汽车制造厂产生的MDI只有1ppb，这样微量的MDI不会对人体产生伤害，为工作人员的健康提供了极大的保障。同时也能减少工厂对于MDI消除的费用，极大的节约了生产成本。

双组分聚氨酯泡沫材料可以在室温下快速反应，发泡和成型，对侧围空腔进行密封，有效阻止空气流动，降低噪音的影响。聚氨酯泡沫材料的内部结构有许多小孔，可以吸收腔体传导的声波。当声波穿过多孔材料内部时，声波产生的振动会使小孔内部的空气产生运动，使空气和孔壁之间的摩擦。而紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易发生运动，部分声能转化为热能，造成声波的衰减，从而达到降低噪音的目的。

在聚丙烯（PP）改性过程中，可通过加入一定比例的矿物填料，玻璃纤维等辅助材料和添加剂，而这些材料在使用过程中会因为高温或高剪切作用产生有害气体。物理吸附从理论上来讲，这些组成材料能够吸附一些由于车内生产部件所挥发产生的小分子化合物。随着对不同化合物的组合实验研究，化合物的物理吸附性的不断的提升，产生了一些有代表性物理吸附体系，其中就有以化合物类型命名的活性炭体系、硅胶体系以及分子筛体系等，这些化合物产品分布在产生小分子化合物的器件周围时，它们均能对器件中产生的气味或是挥发性小分子进行吸附。与之类似，页岩蛋白石粉的作用原理为物理吸附原理，对改性聚丙烯中挥发的有机小分子进行吸附和捕捉，如图1所示。

2  结果与讨论

2.1 添加页岩蛋白粉后对制件散发四项的影响

散发四项是对气味、总碳、雾度、甲醛进行检测。根据 PV3900汽车内饰件气味检测标准，气味评价标准可分6级，从表1中数据读出，由5%页岩蛋白石粉代替5%滑石粉后，气味由5级降低到4级。总碳测试的是材料中总的有机小分子挥发物;甲醛的限制主要考虑甲醛的挥发对人体的伤害;冷凝是用来检测温度100℃左右材料中挥发出来的小分子的量，用来模拟车内高温环境下，仪表板等零件中挥发出来的小分子凝结在风挡上对车内环境造成的污染以及对视线造成影响等问题。表1数据表明，制件1#和2#的总碳、甲醛和冷凝测试结果均满足标准要求，但2#件的数值更低。综合来看，5%页岩蛋白石粉代替5%滑石粉，对PP材料的气味等降低起到很大作用。

2.2 添加页岩蛋白石粉对VOC的效果分析

VOCS（volatile organic compounds），主要产生原因使由于车内的生产部件随着时间的推移所产生的一些有害化合物，主要包括苯系物、醛酮类物质以及酯类化合物等。按照一汽轿车Q/FC-CD05-011标准，用10L袋子评价方法的规定对2种样品进行VOC检测，检测的主要成分包括有一些有害化合物例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，这些数据测量统计结果见表2。从表中数据可看出，由5%页岩蛋白石粉代替5%滑石粉后，除了甲苯的检测值略有升高、苯的检测值保持不变外均大幅度下降。同时，1#样品二甲苯、乙苯和乙醛的检测结果不合格，2#样品测试结果均在标准要求范围内。从VOC测试结果上看，2#样品是一种低VOC环保型聚丙烯材料。

3  结论

本文基于汽车内饰常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20材料，将5%的页岩蛋白石粉替换5%的滑石粉，并对这两种材料进行对比研究。研究表明新材料的物理性能和外观试验检测均满足客户试验标准要求，同时散发四项和VOC检测数值明显降低，说明PP/EP-MD20是一种健康环保低VOC改性聚丙烯汽车内饰材料，可进一步推广应用综上，双组分聚氨酯RIM发泡注射工艺有如下优点。三维可靠封阻，由于制造的这种材料具有34倍的膨胀倍率，这种效果使得这种材料对噪声的削减作用大大的提升。这种材料普遍的使用与市面上的车型。不需要使用固定的模具，减少了成本的开支。注射模式可随时调整。可以直接沿用在未来车型平台而无需注射设备改造。

参考文献：

[1]陈小开，罗会龙，程赫明.汽车室内空气品质的研究进展[J].制冷与空调，2014，28（5）：615-618.

[2]叶盛基.关注车内空气质量，保护乘员健康安[J].汽车与安全，2016（6）：36-39.

[3]陆佳俊，李晓东.轿车内甲醛污染及对司机健康的影响[J].交通医学，2010（24）：490-492.

[4]董文茂.车内空气治检行业将迎来标准化契机[J].环境，2006（11）：84-86.

[5]余浩.非金属材料在汽车内外饰中的应用初探[J].内燃机与配件，2017（19）：111-112.

作者简介：宋晓雯（1987-），女，四川雅安人，本科，讲师，研究方向为车辆工程;杨玉好（1988-），女，四川雅安人，本科，讲师，研究方向为通信工程。