郭志峰 刘贤波 胡兵波 鞠昌迅 郭烟东 曹鹏尚

(1.长春富维安道拓汽车饰件系统有限公司 吉林 长春 130033)

(2.万华化学集团股份有限公司 山东 烟台 264006)

由于汽车内的空间属于相对密闭的空间，其环境也越来越受到重视，作为汽车内饰挥发性有机物(VOC)主要来源的汽车座椅大多使用聚氨酯高回弹泡沫，泡沫的VOC对汽车内饰环境起着至关重要的作用。聚氨酯泡沫中的挥发性气味和VOC来源主要由3部分组成[1-4]:第一为聚醚多元醇和聚合物多元醇中残留的甲醛、乙醛、苯乙烯和丙烯腈等易挥发单体；第二为叔胺类催化剂带来的VOC；第三是有机硅泡沫稳定剂带来的VOC，另外异氰酸酯可能也含微量VOC。降低高回弹泡沫的VOC含量可以使用以下几种方法:使用反应型的催化剂代替传统的叔胺类催化剂；用低散发的有机硅泡沫稳定剂代替传统的有机硅泡沫稳定剂；使用低气味低VOC的聚醚和接枝聚醚多元醇来降低泡沫的气味和VOC。

本实验主要考察不同聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂以及异氰酸酯对泡沫VOC的影响，并经过配方优化制备出一种低气味低VOC的汽车座椅泡沫。

1 实验部分

1.1 主要原料

聚醚多元醇F3128、接枝聚醚多元醇POP2140，工业级，万华化学集团股份有限公司；改性MDI Wannate 7080、Wannate 7024、Wannate 8223B，工业级，万华化学(北京)有限公司；泡沫稳定剂(B8734LF2、B8715LF2、DC6070)、催化剂(BL-11、33LV、NE300、NE1070)，工业级，赢创特种化学(上海)有限公司；二乙醇胺，试剂级，科密欧公司。聚醚多元醇(聚醚1、聚醚2)、接枝聚醚多元醇(POP1、POP2)，市售。

1.2 仪器及设备

搅拌砂磨分散多用机，JSF-550型，普申检测仪器(上海)有限公司；气相色谱质谱联用仪，789OA/5975C型，安捷伦(中国)有限公司；铝质方模400 mm×400 mm×100 mm，上海聚慧机械模具有限公司；电子天平，ME3002/02型，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.3 高回弹泡沫样品制备

高回弹泡沫的基本配方见表1。

表1 高回弹泡沫基本配方

根据表1配方采用手工发泡，将A组分倒入塑料烧杯中搅匀。控制 A、B组分温度均为(23±2)℃，模温控制在(55±5)℃。将B组分倒入A组分，用转速3 000 r/min的搅拌器搅拌8 s，倒入模具，4 min后脱模，25℃熟化48 h后测试性能。

样品制备:泡沫去皮，取芯部泡沫切割成10 cm×10 cm×4 cm大小的样品进行VOC测试。

1.4 分析与测试

羟值参照GB/T 12008.3—2009方法测试；黏度参照GB/T 12008.7—2010方法测试。

VOC测试按照10 L袋式法测试:泡沫样品在10 L袋子中充氮5 L，在(65±1)℃下加热(120±5)min，然后对袋子中的气体用TENAX-TA捕集管测试苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯及总 VOC含量(TVOC)；用DNPH捕集管测试甲醛、乙醛和丙醛。

大众VDA270气味评价等级:1—感觉不到；2—可以感觉到，不扰人；3—可明显感觉到但还不扰人；4—扰人；5—强烈反感；6—难以容忍。

2 结果和讨论

2.1 不同聚醚多元醇对泡沫VOC的影响

本实验接枝聚醚多元醇使用POP2140、泡沫稳定剂为 B8734LF2、催化剂为 NE300和 NE1070、多异氰酸酯使用改性MDI Wannate 7080的条件下制备高回弹泡沫，考察不同聚醚多元醇对泡沫VOC的影响，聚醚指标见表2，泡沫VOC测试结果见表3。

表2 F3128与其他市售聚醚多元醇产品技术指标对比

由表2和表3可以看出，随着聚醚多元醇醛含量的增加，泡沫醛含量随之增加，聚醚多元醇作为聚氨酯泡沫的原料之一，其原本含有的小分子醛类会不可避免地出现在最终泡沫制品中，聚醚的醛含量对泡沫VOC有着显著影响。

表3 不同聚醚多元醇对泡沫VOC的影响

2.2 不同接枝聚醚多元醇对泡沫VOC的影响

本实验采用聚醚多元醇F3128、泡沫稳定剂B734LF2、催化剂NE300/NE1070、多异氰酸酯Wannate 7080为主要原料，考察不同接枝聚醚多元醇对高回弹泡沫VOC的影响，接枝聚醚多元醇指标见表4，泡沫VOC测试结果见表5。

表4 POP2140与其他市售POP产品技术指标对比

表5 不同接枝聚醚多元醇对泡沫VOC的影响

由表4和表5可知，高回弹泡沫中的苯乙烯含量与接枝聚醚多元醇的苯乙烯含量成正比，泡沫制品中的醛含量也随着接枝聚醚多元醇醛含量的增加而增加，选择低苯乙烯含量、低醛含量的接枝聚醚多元醇能够有效降低聚氨酯泡沫制品中的VOC含量。

2.3 泡沫稳定剂对泡沫VOC的影响

本实验配方中聚醚多元醇使用F3128、接枝聚醚多元醇使用 POP2140、催化剂使用 NE300和NE1070、多异氰酸酯使用Wannate 7080，考察不同泡沫稳定剂对泡沫VOC的影响，结果见表6。

表6 不同泡沫稳定剂对泡沫VOC的影响

由表6可见，不同泡沫稳定剂对泡沫的VOC也有很大的影响，与 DC6070相比，B8715LF2与B8734LF2对泡沫制品VOC的影响更小。

2.4 不同催化剂对泡沫VOC的影响

座椅泡沫常用的催化剂为反应型催化剂和添加型催化剂，本实验配方中聚醚多元醇使用F3128、接枝聚醚多元醇使用 POP2140、泡沫稳定剂使用B734LF2、多异氰酸酯使用Wannate 7080，考察不同类型催化剂对泡沫VOC的影响，结果见表7。

表7 不同催化剂对泡沫VOC的影响

由表7可知，由于BL-11和33LV不参与反应，泡沫成型后仍然游离在泡沫制品中，做VOC检测时大部分被检出，所测 VOC值很高，而 NE300和NE1070都含有活性羟基，可与异氰酸酯中的NCO基反应，故最终检测时VOC值较低。

2.5 不同改性MDI对泡沫VOC的影响

采用低VOC聚醚 F3128、接枝聚醚POP2140、催化剂(NE300/NE1070)及泡沫稳定剂B8734LF2等为原料，不同改性MDI系列多异氰酸酯对所得泡沫VOC的影响见表8。

表8 不同多异氰酸酯对泡沫VOC的影响

由表8可见，不同的改性MDI对泡沫VOC没有明显影响。

2.6 高回弹座椅泡沫的VOC含量及气味等级

采用低VOC聚醚F3128和接枝聚醚POP2140、催化剂(NE300和NE1070)、泡沫稳定剂B8734LF2及多异氰酸酯Wannate 7024为原料，制备的泡沫VOC含量及大众VDA270气味测试结果见表9。

表9 低VOC高回弹座椅泡沫的VOC及气味等级

由表9可见，通过选择低VOC的聚醚和接枝聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂等原料，配合多异氰酸酯Wannate 7024，制备的泡沫具有较低的VOC。同时泡沫气味也非常低，选择5人对上述泡沫进行气味评估，达到了大众VDA270气味测试的3级。

3 结论

(1)聚醚多元醇中的醛残留对泡沫制品的醛含量影响较大，应该优先使用醛含量较低的聚醚产品；接枝聚醚多元醇对泡沫制品中的苯乙烯、丙烯腈、醛含量有较大影响，因各个厂家苯乙烯和丙烯腈脱除工艺不一样，应该首先选用低醛、低苯乙烯和丙烯腈含量的接枝聚醚多元醇。

(2)泡沫稳定剂和催化剂对泡沫制品的VOC有明显影响，应选择低VOC的反应型催化剂和低VOC的泡沫稳定剂；不同的改性MDI系列多异氰酸酯对VOC影响不大。

(3)通过对聚醚多元醇、接枝聚醚多元醇、泡沫稳定剂和催化剂的优化，制备的汽车座椅用高回弹泡沫VOC低，气味等级达到VDA270中3级。