干法顶盖内饰板挥发性有机化合物性能改进

薛振荣 郭青

（长城汽车股份有限公司技术中心；河北省汽车工程技术研究中心）

2012年3月1日，国家环保部及国家质检总局联合发布、实施GB/T27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》，规定以苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛及丙烯醛8项物质作为研究对象，表明车内环境品质问题引起了国家政府相关部门的高度重视。顶盖内饰板作为整车内饰不可或缺的系统，随着消费水平的提升，主机厂在顶盖内饰板的设计以及用材上不断进行提升，材料种类将变得更为多元化，同时对整车挥发性有机化合物（VOC）的贡献度也加大。基于以上问题，文章通过静态测试方法解决干法顶盖内饰板因胶黏剂引起的VOC超标问题，通过对整改后的胶黏剂的验证与实施，使得干法顶盖内饰板VOC性能满足要求，对整车的车内环境质量提升具有重要作用。

1 干法顶盖内饰板VOC含量的检测与结果

为了更好地研究干法顶盖内饰板VOC散发，采用静态散发检测手段，使用2 000 L袋子法在60℃、2 h的试验条件下采集干法顶盖内饰板挥发性有机物，通过HPLC（高效液相色谱仪）及GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对产品中苯、甲苯、甲醛及乙醛等8项物质进行分析，最终计算出干法顶盖内饰板VOC含量[1]。按照原设计方案VOC的测试结果，如图1所示。

图1 干法顶盖内饰板原方案VOC散发结果与技术要求对比

从图1中可以看出，干法顶盖内饰板测试出的结果与该产品性能要求相比较，除甲苯散发量超标以外，其他7项物质均满足性能要求。

2 干法顶盖内饰板性能改进

2.1 干法顶盖内饰板成型工艺

干法顶盖内饰板的制造主要是将PU复合板材加热到180～200℃，使之达到塑性状态，然后将其放入模具，在模具中与针织复合面料压制成型为顶盖内饰板本体，然后在顶盖内饰板天窗口位置用胶黏剂粘接加强框[2]。工艺流程如下：PU复合板（半硬质聚氨酯发泡复合板材）上料→加热→上针织复合面料→复合模压（冷模）→水切割→胶黏剂粘接加强框（镀锌板）。通过了解现场干法顶盖内饰板的生产过程，将干法顶盖内饰板VOC超标锁定为主辅料的选择问题。

2.2 干法顶盖内饰板主辅料VOC性能测试

对干法顶盖内饰板的主辅料进行VOC性能测试，如表1所示。从表1可以看出，胶黏剂的甲苯挥发值最大，综合以上分析，此次对干法顶盖内饰板VOC性能改进的主要方向为胶黏剂的优化。

表1 干法顶盖内饰板主辅料VOC性能测试结果 μg

2.3 胶黏剂散发分析

干法顶盖内饰板上所使用的胶黏剂为溶剂型氯丁橡胶，是由有机溶剂使氯丁橡胶和填充树脂等组分溶解制成。通过查看现使用胶黏剂的MSDS（安全技术说明书）得知胶黏剂的成分包含甲苯、丙酮、正己烷及氯丁橡胶，各成分的体积分数分别为20%，25%，30%，25%。

溶剂的首要作用是使氯丁橡胶完全溶解，并保持胶液的黏度稳定性，这都取决于溶剂的溶解能力。溶剂溶解能力的大小取决于溶解度参数和氢键指数及二者的配合[3]。溶解度参数定义为内聚能密度的平方根，一般规律是溶解度参数相近者则相溶，溶解度参数可以计算出来或从有关手册中查得；氢键指数是表示分子间氢键结合的强弱，这种氢键结合力对溶解影响很大。溶剂中的甲苯因与氯丁橡胶溶解度参数接近，起到溶解氯丁橡胶的作用。经过与胶黏剂供应商进行分析与验证，采用溶解度参数与氢键指数加合的方法计算出混合溶剂各组分的配比，确定以乙酸乙酯与环乙烷的混合溶剂代替甲苯，作为胶黏剂VOC性能优化方案，溶剂具体参数，如表2所示。

表2 胶黏剂溶剂的品种与性能

2.4 优化后胶黏剂验证

取5 g优化后的胶水小样喷涂在铝箔上，放入50 L袋子进行测试，测试结果表明，优化后胶黏剂甲苯挥发量为0.8 μg。通过测试结果可知，用乙酸乙酯与环乙烷的混合溶剂代替甲苯后，可大幅度降低胶黏剂中甲苯挥发，对提升干法顶盖内饰板VOC性能具有重要作用。

3 设计验证

干法顶盖内饰板的VOC性能优化解决方案为优化胶黏剂，用乙酸乙酯与环乙烷的混合溶剂代替甲苯，采用改进后的设计方案，最终干法顶盖内饰板VOC性能测试与技术要求对比，如图2所示。

图2 干法顶盖内饰板改进后VOC散发结果与技术要求对比

从图2可以看出，胶黏剂优化后，干法顶盖内饰板的VOC性能有了很大改善，8项物质散发均达到了技术要求。为进一步确认胶水改进后产品在实际生产中的应用可行性，对改进后的干法顶盖内饰板物理性能进行了全方位的测试，具体测试结果，如表3所示。

表3 胶黏剂优化后干法顶盖内饰板物理性能测试结果

从表3可以看出，通过更换胶黏剂中的溶剂，顶盖内饰板VOC性能优化后，其各方面物理性能仍可满足技术要求，具有应用可行性。

4 结论

文章通过对干法顶盖内饰板主辅料的VOC散发分析与验证，明确并改进了胶黏剂的VOC性能。溶剂型氯丁胶黏剂具有性能优异、用途广泛和价格低廉等优势，溶剂的不同成分往往决定胶黏剂是否满足VOC挥发要求。在满足溶剂溶解氯丁橡胶的前提下，用乙酸乙酯与环乙烷的混合溶剂替换甲苯胶黏剂能使VOC散发得到有效控制，从而使干法顶盖内饰板VOC散发满足企业标准要求，对其他使用氯丁型胶黏剂的内饰件VOC性能提升具有重要指导作用。