汽车PHC行李箱盖板VOC性能的改进

1 前言

挥发性有机化合物（Volatile Organic Com⁃pounds，VOC）通常指在常温下容易挥发的有机化合物，较常见的有苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醇、TVOC（6～16个碳的烷烃）等。2012年3 月1 日，环保部与国家质检总局联合发布GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》，表明车内空气质量问题引起了国家相关部门的高度重视。随着材料技术的进步，行李箱的材料种类变得更为多元化，对整车VOC的贡献度也将加大，因此行李箱盖板的VOC管控显得更为重要。

PHC 是指以蜂窝纸芯为支撑，在蜂窝纸芯的上、下两个表面分别铺放1层玻纤，然后喷涂聚氨酯并热压成型为轻量化聚氨酯复合材料的技术。PHC行李箱盖板为夹层结构（图1），由骨架与包覆层两部分构成。

骨架由蜂窝纸芯、玻纤和聚氨酯组成，包覆层由面料和热熔胶组成，一共涉及5种材料。PHC行李箱盖板的成型步骤主要如下。

a.将裁好的玻纤、蜂窝纸芯按照顺序叠放成3层结构（中间是蜂窝纸芯，两侧是玻纤）的复合层；

b.用机械手将复合层夹住，对两侧玻纤喷涂聚氨酯发泡；

c.用加热后的模具对喷好聚氨酯发泡的复合材料进行模压；

d.用热熔胶粘接面料

                                            图1 PHC 行李箱盖板结构

3.1 检测方法

采用袋子法检测VOC含量。将采样后的1 000 L采样袋放入60 ℃试验舱，加热2 h后使用DNPH管和TENAX采样管采集袋子中PHC行李箱盖板的挥发性有机物，通过HPLC（高效液相色谱仪）及GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对其中的苯、乙苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛8项物质进行检测，最终计算出PHC行李箱盖板的VOC含量。

3.2 检测结果

PHC行李箱盖板的VOC测试结果如表1所示。从中看出，除甲醛外，PHC行李箱盖板按照原材料组合方案测试出的其它7项物质均满足性能要求。

4.1 PHC 行李箱盖板VOC 来源分析

以某车型行李箱盖板为例，分别用1 000 L 采样袋取1 033 mm×743 mm×10 mm（长×宽×厚）的骨架与包覆层进行VOC 测试，结果如表2 所示。从中可以看出，骨架对PHC 行李箱盖板甲醛影响较大，PHC行李箱盖板甲醛的散发量上限为100 μg，而骨架的甲醛散发量竟达110.6 μg。

骨架由蜂窝纸芯、聚氨酯和玻纤组成，将等量的聚氨酯喷涂于铝箔，再取同种规格的蜂窝纸芯与玻纤，分别放入1 000 L 采样袋进行VOC 测试，结果如表3所示。从中可以看出，蜂窝纸芯对骨架的甲醛散发性能影响较大。

4.2 试验结论

从上述试验结果可知，造成PHC 行李箱盖板甲醛散发量超标的材料为蜂窝纸芯。

4.3 蜂窝纸芯甲醛散发性能的分析及改进

蜂窝纸芯由上、下表面涂胶的蜂窝状原浆纸复合而成。可见蜂窝纸芯的生产主要需要两类原材料，即原纸和胶粘剂。原纸是由树木发酵得到的原浆制作的，其成分含有95%的原生木浆，经蒸、煮、洗等造纸工序制作，制作工艺比较环保，一般没有甲醛等物质产生。

蜂窝纸芯用胶粘剂为玉米淀粉胶，该类胶粘剂的生产过程包含氧化过程，氧化是淀粉在一定温度下与强氧化剂发生的氧化反应，在淀粉的葡萄糖单元中有5个羟基，其中1个是伯醇，化学性质活泼，很容易在常温下被氧化为醛基，故玉米淀粉胶中会生成醛类物质，进而导致蜂窝纸芯甲醛超标。

目前蜂窝纸芯用胶粘剂除玉米淀粉胶外还有白乳胶。白乳胶是以乙酸乙烯酯为主要原料，在分散介质中与乳液聚合而制得的一种热塑性胶，主要有聚醋酸乙烯均聚乳液（PVAC）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE）、醋酸乙烯-丙烯酸丁酯共聚乳液（VAB）等。

白乳胶是无毒、无公害的绿色产品，而且质量稳定，制成率和拉伸率都很高，干燥快，故改进方案为以白乳胶替换玉米淀粉胶。取50 cm×50 cm 的蜂窝纸放入50 L 袋子进行VOC 性能测试，改善前、后的蜂窝纸对比数据如表4 所示。从中可见，变更胶粘剂后，蜂窝纸甲醛散发量降低，对提升行李箱盖板VOC性能有明显效果。

采用1 000 L 袋子测试改进后的行李箱盖板VOC 性能，并与性能要求对比，结果如图2 所示。从图中可以看出，将玉米淀粉胶变更为白乳胶后，PHC行李箱盖板VOC性能有了很大改善，8项物质散发性能均符合性能要求。

                            图2 优化后PHC 行李箱盖板VOC 散发与性能要求对比

综上所述，通过对PHC 行李箱盖板各组成材料的VOC 散发性能进行分析和验证，确定了改进PHC 行李箱盖板VOC 性能的措施，即在满足成型工艺要求的前提下，将玉米淀粉胶替换为白乳胶，使行李箱盖板VOC 散发量得到有效控制，从而使行李箱盖板VOC 散发性能满足企标要求，对其它使用蜂窝纸芯的内饰件VOC 性能提升有借鉴作用。

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