摘要：聚氨酯（PU）泡沫塑料是用量最大的一种聚氨酯产品，占聚氨酯制品总量的505以上。但是，聚氨酯泡沫易燃，而且燃烧时会产生大量的有毒气体和烟尘，对人体健康、环境保护和社会安全都会产生不良影响。简要介绍了聚氨酷泡沫及其原材料聚酪多元醇中挥发性有机物（VOC）的来源及检测方法。从选择新型催化剂休系、改进聚合工艺、改进后处理工艺及在聚酿多元醇中添加稳定剂等方面详细介绍了降低聚酰多元醇VOE含量的技术；同时从脱除残留单体及溶剂、选择新刮链转移剂、选择新型自由基引发剂等方面详细总结了降低聚合物多元醇（POP）中VOE含量的技术。本文从选择新型低VOC、低雾化值的原料和在聚氨酯材料中使用具有降低VOC功能的添加剂等方面详细论述了降低汽车内饰件用聚氨酯材料VOC的主要手段。最后指出，开发可持续汽车内饰材料是减少汽车内饰件VOC的一个重要发展方向。
关键词：聚氨酯泡沫；聚醚多元醇；VOC技术
聚氨酯硬泡材料以其卓越的保温隔热性能，自20世纪90年代以来大量用于我国的冰箱、冰柜、管道、冷库、建筑屋面等保温环节。同时聚氨酣泡沫材料广泛用于汽车内饰件，如座椅、仪表板、副手、地毯、方向盘、密封条、顶棚及门板等[1]。随着汽车向轻量化、智能化和舒适化方向发展，在汽车中使用更多的高分子复合材料代替金属材料，随之而来的是车内voe（挥发性有机物）含量增加。
一、汽车内饰材料VOC的来源及各国相关标准
全世界的政府机构早已制定各种独立的标准以限制车辆内的VOC排放，其中主要包括以下几个。
（一）俄罗斯最早于1999年制定并实施了P51206—98《车辆车内污染物评价标准及方法》的国家标准，以防止汽车驾驶室（车舱）的空气被污染[2]。
（二）德国汽车工业协会于2002年9月制定了VDA278测试方法标准。
（三）日本汽车工业协会（JAMA）于2005年发布了《小轿车车内空气污染治理指南》，该指南以自主行动计划的形式发布，同时还发布了JAMA建议的测试方法，并于2007年3月制定了JASOM902：2007测试方法标准。
（四）国际标准化组织于2007年6月发布交通车辆检测标准ISO16000–26，当时该标准还处于修改意见稿，其检测限值尚未规定。
（五）韩国建设部于2007年年底颁布了《新规制作汽车的室内空气质量管理标准》，该标准规定了新生产车的VOC检测方法和标准规范[3]。
二、VOC检测方法
（一）美系——顶空标准（HS–GC/MS）
顶空法是欧系、美系汽车企业测量苯烃类VOC的常用方法，顶空加热样品到120℃，转移样品挥发物于气质联用仪（GC–MS），以样品峰面积与空气峰面积之间的比较作为样品挥发量的评估，通过质谱库检索样品挥发出来的是何物质，评估这些挥发物对人的影响[4]。
（二）欧系——热吸附标准（TD–GC/MS）
热解析法的分析过程为：从待测样品上裁取一定质量（10~30mg）的材料放入热解析管中，将热解析管放入热解析仪中进行30min的90℃热解析，试样挥发出来的VOC经过传输线进入气质联用仪，通过气质联用仪分析得到各种苯烃类VOC和TVOC（总挥发性有机物含量）。
（三）日系——袋子法（Bag–TD–GC/MS）
袋子法主要被日系主机厂（如丰田、日产和铃木等）及其合资企业采用。该法采样使用的采样袋由厚度为0.05mm的聚氟乙烯（PVF）制成，根据采样袋容积分为大袋子法和小袋子法2种方法，分别用于测量总成零部件和材料的VOC[5]。
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三、当前降低汽车内饰件用聚氨酯材料VOC的主要手段
（一）选择低气味、低VOC的多元醇
1.选择新型聚醚多元醇
聚醚多元醇本身无刺激性气味，但由于原料、助剂以及在生产过程中产生的极少量副产物等的影响，产品中会含有一定量的挥发性有机物，这是聚醚多元醇产生气味的主要原因。具体在生产过程中这种气味一般由4类杂质造成：①烯丙氧基（或丙烯氧基）聚醚；②醛类物质；③过氧化物；④抗氧剂[6]。
2.选择新型聚合物多元醇
聚合物多元醇（POP）也称为接枝聚醚多元醇，是一种具有特殊性能的改性聚醚多元醇，它是以聚醚多元醇为母体经乙烯基不饱和单体如丙烯腈（AN）、苯乙烯（St）等原位聚合制成的。POP既保持了聚醚主链原有的柔性，又具有支链乙烯基聚合物的良好性能，用它生产的聚氨酯泡沫有较高的承载能力和良好的回弹性能，增加了泡沫的开孔率，从而拓展了聚氨酯制品的应用范围。
3.选择其他低VOC多元醇
意大利COIM公司[32]于2011年在新加坡投资生产低雾化的聚酯多元醇，该低雾化聚酯多元醇主要用于生产汽车工业中车顶篷、头枕、门内板和车座用的大块泡沫。瑞典柏斯托公司[33]在2014亚洲聚氨酯展览会暨中国国际聚氨酯展览会上重点推出了CapaTM聚己内酯系列创新性研究成果，可向亚洲市场提供50多种CapaTM产品。
（二）用改性MDI代替TDI
在汽车座椅用高回弹软泡中，此前一直采用TDI（甲苯二异氰酸酯）作异氰酸酯原料，近年来由于TDI价格成本以及产品性能等原因，越来越多的车企开始选用MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）/TDI（简称M/T）体系，甚至全MDI体系的汽车泡沫座椅，例如亨斯迈公司为日本马自达汽车制造厂提供的全MDI汽车座椅已用于Demio（马自达2）车型，在市场上反馈较好。近年来，MDI有迎头赶上并与TDI平分秋色的势头，由于改性MDI体系的座椅有更好的性能及工艺优化上的优势，越来越多的车企选择用改性MDI或对MDI在生产过程中进行改性的方法来制造汽车座椅。
（三）选择低FOG、低挥发性的催化
叔胺类催化剂具有与氨水相似的难闻气味，常规的叔胺类催化剂在聚氨酯发泡中起着催化反应作用，反应完成后游离在泡沫体系中，由于聚氨酯泡沫是一种多孔且开孔的结构，游离的胺类催化剂会慢慢迁移到表面而散发出来，会使PVC（聚氯乙烯）皮变色，散发出难闻的气味，从而对人身健康和环境产生危害[37]。因此，面对影响聚氨酯泡沫气味、FOG和VOC最主要的因素之一，必须解决胺类催化剂的散发问题。
结语
随着汽车进入家庭和汽车市场竞争的加剧，汽车内饰件产生的VOC对人体健康的危害已引起人们的广泛关注，世界主要汽车生产和消费国均已针对汽车内饰材料VOC制定了相关的标准，并推出了相应的VOC检测方法。为满足全球日益严格的对汽车内饰材料VOC的管控要求，国内外主要聚氨酯内饰材料生产企业均提出了各自的降VOC解决方案，其主要手段包括选择新型低VOC、低FOG的原料，以及在聚氨酯系统中添加具有降低VOC功能的添加剂等。
参考文献：
[1]范才发，幺庆金，万小龙.汽车方向盘用低VOC全水发泡自结皮聚氨酯泡沫的研制?[J].聚氨酯工业，2014（6）：31-33.
[2]王永峰，周正权，刘贺，等.多元醇种类和用量对聚酯型聚氨酯泡沫的影响[J].合成材料老化与应用，2019，48（2）：43-46.
[3]黄东平，邢益辉.硬质聚氨酯泡沫用小桐子油聚醚多元醇的合成[J].聚氨酯工业，2013，28（6）：34-37.
[4]阳霞.低VOC聚氨酯软泡的研究[J].聚氨酯工业，2017，32（5）：45-48.
[5]李艳，贾积恒，田盛益，等.含磷阻燃聚醚多元醇的制备及其在聚氨酯硬泡中的应用[J].聚氨酯工业，2016（1）：25-28.
[6]吴一鸣.硬泡阻燃聚醚多元醇的合成及应用[J].能源化工，2015，36（3）：62-66.
论文作者:张钊,张华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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