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1、VOC基础知识简介 背景 消费者迫切需求:绿色环保知识的普及和目前 车内空气状况的不协调 政府的强烈要求:人民群众的安全健康与整车 厂绿色品质升级的冲突 整车厂的迫切需求:舒适、舒心、安全、环保 的品质需要与内饰件高污染现状的撞击。 国内状况 目前国内对于汽车车内环境尚无明确的规定 主要存在如下障碍: 作为全球首个直接针对车内空气质量的法规,缺少国外先 进经验参考; 缺少对于直接影响空气质量的车内材料的挥发性控制标准 基础数据; 在控制物质种类和浓度限值的选择上,既要考虑以人为本, 保护消费者的健康,又要考虑汽车行业技术发展水平,两 者之间的协调统一较难把握; 目前控制污染主要依靠企业自律,以
2、及汽车消费者采取的 补救措施。 中国车内空气污染物检测大事记 2007年,HJ/T400-2007车内挥发性有机物和 醛酮类物质采样测定方法 2009年,GB24409-2009汽车涂料中有害物 质限制强制性标准出台 2009年,中国环境保护部发布车内空气中有 害物质浓度要求征求意见稿 车内空气挥发性有机物浓度要求 序号序号项目项目浓度要求(浓度要求(mg/m3) 1苯0.11 2甲苯1.10 3二甲苯1.50 4乙苯1.50 5苯乙烯0.26 6甲醛0.10 7乙醛0.05 8丙烯醛0.05 VOC定义 定义:VOC(volatile organic compounds),即 挥发性有机化合
3、物,对人体健康有巨大影响。 危害:当voc超过一定浓度时,在短时间内人们 会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力。如不及 时离开现场,会感到以上症状加剧,严重时会 抽搐、昏迷,导致记忆力减退。voc伤害人的肝 脏、肾脏、大脑和神经系统甚至会导致人体血 液出问题,患上白血病等其他严重的疾病。 VOC危害 例: 苯:属于剧毒溶剂,少量的吸入也会对人体造成长期的损害。 苯能在神经系统和骨髓内蓄积,使神经系统和造血组织受到损 害,引起血液中白血球、血小板数量减少,长期接触可引起白 血病。 现行控制手段现行控制手段 控制车内空气质量的关键是控制车内材料的有 害物质的释放 上海大众颁布的VW50180标准,该标
4、准规定了车辆内舱 构件排放性能的极限值。 特征 车内空间狭小,污染 程度大 车内密闭性强,不利 于有害物质扩散 汽车是流动性工具, 与外界气候密切相关, 温度等因素难于控制 车窗面积大,长时间 曝露在阳光下,高温 中有害物质易挥发 VOC分类 400 300 200 100 30 S-VOC VOC V-VOC 分类 沸点 甲醛 乙醛 二甲苯 甲苯 十六烷 VOC溯源 材料: 地毯 皮革 织物 胶黏剂 材料: 涂料 聚氨酯坐垫 塑料件 VOC来源 这类挥发性有机化合物主要是烷烃、烯烃、芳烃、乙醛或酮类的物质,这些物 质的沸点通常在50260的范围之内。当气温达到一定高度时,这些挥发性 物质就会
5、释放出来。 来源: 内饰部件中都含有一定量的挥发性有机化合物,它们应用于皮革、塑料件制造 的各个阶段。 如:皮革中大多数甲醛产生于鞣制和复鞣过程中。 纺织品为了防皱、防缩、阻燃并具有较好手感,均会加入甲醛类添加剂。 塑料中的分散剂、增韧剂、阻燃剂、消光剂等各种添加剂。 内饰 装饰条类材料 汽车内饰里经常用到一些装饰类的零件,特别是中高档车, 如银饰,木纹、金属拉丝等等,以往这些都需要由油漆或电镀 获得的效果,这些零件无论是在加工过程和零件使用过程都是 环保和散发不好的。近年来,这些零件上有以下工艺开始应用: IMD(即In-Mould-Decoration) INS(即Insert-Mould
6、-Decoration) 水转印(Water Transfer Printing) 地毯 粘结材料为酚醛树脂, 酚醛树脂的合成原料 为甲醛,如反应不完 全,产品中会残留甲 醛 措施:选用不含或少 含酚醛树脂的粘合剂 顶蓬 面 料 针织面料 无纺布 涤纶 PVC革 骨 架 酚醛树脂毡 PU玻纤板 麻纤维板 仪表板相关材料装饰类材料 以往常用的油漆、电镀等工艺已不能满足车内环保性要 求。近年来,新型装饰工艺如IMD、INS等逐渐在汽车内饰 上得到使用。水性漆的应用也可大大降低装饰件的VOC。 工艺VOC水平 IMD低VOC INS低VOC 油漆-水性漆低VOC 水转印表面罩光漆引入VOC 油漆-溶
7、剂型高VOC,不建议使用 电镀不环保,易产生重金属残留 仪表板相关材料表皮 材质VOC水平 PVC-搪塑低TVOC,气味性不佳 TPO / TPU新型环保材料 PU Spray新型环保材料 PVC/ABS高VOC,不建议使用 皮革 甲醛应用于皮革制造的各个阶段,大多数甲醛 等有机物产生于皮革鞣制和复鞣过程中 措施: 筛选合适的化工材料和配方 采购中控制原料 使用中使用有效的有机物 清除剂 加工过程中寻找替代产品 织物 为了使织物防皱、防缩、阻燃,或保持染色的 耐久性和手感,需要添加助剂。 措施: 筛选合适的化工材料和配方 采购中控制原料 使用中使用有效的有机物 清除剂 加工过程中寻找替代产品
8、塑料 塑料加工中带入的小分子 塑料助剂 助剂迁移到聚合物的表面。这主要取决于以下几个因素: 助剂与聚合物的相溶性、助剂的扩散速度,以及分子量和极性的影响等。 助剂在聚合物表面的挥发。这一般受到助剂分子蒸气压、氢键和表面能量 的影响。 聚合物老化降解所产生的短的碳链,它被氧化后会产生醛酮类的易挥发性 物质。 对于塑料件,注塑过程中使用的脱模剂、模具上防锈油等 塑料降解后的副产物和塑料中的小分子杂质等 研究表明,塑料件对车厢内的VOC贡献很小,车厢内高VOC主要来 源于其他材料,如泡沫、粘合剂、油漆、皮革、毡制品、胶水、清洁 剂等 胶黏剂 汽车内饰使用多种溶剂型胶黏剂,如地毯粘结 剂、塑料粘结剂等
9、。 措施: 开发水性胶黏剂 采用热熔胶 胶黏剂后处理 寻找毒性小的替代溶剂 水性油漆和胶水 零件上溶剂的残留,也是零件散发性能不好的因素, 推动水性粘合剂和无溶剂可以大大降低车内的VOC。 Organic solventWater Originorganic solvents are derivates from the petrochemistry water covers over 50 % of the earth Density50 46%46%TVOC50 PC/ABS一般一般 TVOC50 相关材料推荐ABS PC+ABS 拜耳材料 Bayer MaterialScience LL
10、C Gayblend T45 ABS 陶氏化学 Dow Plastics Magnum ABS3325MT/ABS344CC ABS 金发 Kingfa GAR123 ABS 普利特 Pret 4330A ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。 分析一下这三种物质的性质: 丙烯腈:极毒!不仅蒸气有毒,而且经皮肤吸入也能中毒。 丁二烯:具有麻醉和刺激作用。 苯乙烯:对眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。 正常状态下,ABS经过聚合,无毒。但是那是在适宜温度的稳定状态下。如果加热,聚合 物就会分解扩散出来 相关材料推荐PA PA66 首诺-泛达 Ascend Performance Material
11、s LLC. Vydyne 22HSP PA66 杜邦 DuPont Engineering Polymers Elastoblend PA66 IM 408 HS L PA6+GF15 舒尔曼 A.Schulman Inc. SCHULAMID 6 KF 15 SHI K1946 PA6-GF15 巴斯夫 BASF Ultramid 8231G HS 聚酰胺(PA,俗称尼龙)是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂, 主要由由二元胺和二元酸制取。 相关材料推荐POM POM 泰科纳 TICONA Hostaform c 9021 sw POM 杜邦 Dupont Delrin 100P
12、NC010 POM 日本宝理 Polyplastics Co.,Ltd. M90 聚甲醛学名聚氧化聚甲醛(简称POM) 又称赛钢。它是以甲醛等为原 料聚合所得。POM-H(聚甲醛均聚物),POM-K(聚甲醛共聚物)是高 密度、高结晶度的热塑性工程塑料。具有良好的物理、机械和化学性 能,尤其是有优异的耐摩擦性能。 塑料原材料改进建议-1 优化聚合后续加工过程 ABS粒料中的苯乙烯就是因为合成过程中未反应的 苯乙烯单体在后续溶剂闪蒸中脱除不干净而保留 在ABS粒料中。 注塑前预处理 在注塑加工前先对塑料粒子进行适当的高温预处 理,这样可以降低产品件的有机物散发量。 尽可能避免采用纯ABS、PP 在
13、确保材料的物化性能的前提下,尽可能避免采用 纯ABS、PP等这些有机物散发量较大的物质,而是将 它们与PE、EPDM、PC等有机物散发量较小的物质进 行共聚,或加入一些无机填充物以降低有机物散发 量。 塑料原材料改进建议-2 采用热稳定性较好的添加剂或加入热稳定剂 以减少在热加工过程中和加热老化过程中一些添加 剂的分解、氧化而使得分子量变小,使添加剂挥发 量加大的现象。 塑料原材料改进建议-3 相关材料推荐面料 材质材质供应商供应商备注备注 真皮柏德中高档 Howe中低高档 海宁森德 革加通 南亚 织物申达川岛中高档 旷达中低档 李尔春潮中低档 福基中低高档 甲醛释放 将特定质量的试样装在密封
14、的聚乙烯瓶中的去离子水之中,按规 定时间存放于规定温度状态下。然后,将瓶子冷却并确定去离子 水所吸收的甲醛量。 甲醛释放量比色法测定值 用水吸收试件释放于出的甲醛,利用甲醛与乙酸铵及乙酰丙酮的显色反应,通 过比色法测定吸收液中的甲醛含量(单位: mgHCHO/kg干燥试样) 雾翳 车用内饰件材料引发的雾性通常是多种因素共同作用的结果,包括:助剂迁移到聚合物表面 后出现“喷霜”现象,以及助剂挥发并凝结在玻璃上。 影响助剂迁移的因素包括:与高分子的相溶性、在高分子内部的扩散速度,以及分子量和温 度。 试样放在烧杯中,加带有已知重量铝箔的盖密封。将烧杯放入液体浴槽内,浴槽口由与自动恒温器相连 的冷凝
15、器覆盖。自动恒温器将温度保持在规定较高温度,达到规定的时间。然后,自动恒温器将温度保 持在规定较低温度,达到规定的时间后。取出烧杯盖上的铝箔,该铝箔放置在不透光的干燥器内保持规 定时间。最后,取出铝箔称重,通过计算铝箔重量差得到雾翳物含量。 总碳 总碳挥发量是指材料中总有机物挥发。 其测试方法如下:将样品放入顶空瓶内,保持规定温度,达到规定时间。将一个针头通过密封片插入 瓶中,氦气通过针头注入瓶中,这样就提高了瓶子上部空间(顶空)中散发有机物的气体压力。含有机 物的气体经过针头从瓶中压出,再与载气(氦气)一起经过定量管、转移管,从进样口进入毛细管分离 柱被分离开。然后,各组分随载气在不同的滞留时间先后进入氢火焰离子检测器,其将组分的浓度变 化转变为电信号。这些电信号由计算机记录下来。通过电信号算得有机物的含量。 气味 气味性是指零件在经过一定温度和气候时效处理后,可散发出带有可辨别气味 的挥发性成分的材料趋势。 测试方法如下:将织带放置在试验容器中,应密闭测试容器,并置于预加热干燥器中达到规定时间。 由三个经过培训检验员,取出容器并打开,用鼻子闻气味的强弱,评判气味的等级。 VW评判标准 Q&A 谢谢