汽车内饰用低散发滑石粉填充聚丙烯材料的开发认可和应用

蓝先　蒋艳云

摘 要：采用滑石粉填充聚丙烯制造汽车内饰零部件需要解决散发性问题，从汽车主机厂的角度，联合材料供应商和第三方检测机构来开展汽车内饰用低散发滑石粉填充聚丙烯材料的开发和应用，测试材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、雾化值、气味等级的数值，开展相关数据分析来验证其合规性，从而批准批量生产相应的低散发滑石粉填充聚丙烯材料，并将其用于汽车内饰零部件的批量制造。

关键词：低散发 滑石粉填充 聚丙烯材料 开发 应用

1 引言

聚丙烯（PP）材料由于具有良好的加工性和优异的力学性能等优点，在汽车领域的应用越来越广泛，并且随着改性聚丙烯的深入研究，高性能聚丙烯材料在汽车内饰领域发挥出了越来越重要的作用[1]。当今汽车内饰大量采用滑石粉填充聚丙烯材料来成型汽车内饰零部件，如仪表板、副仪表板、门饰板、立柱上饰板、立柱下饰板等。随着消费者对车内空气质量的关注度日益提升，滑石粉填充聚丙烯材料用于汽车内饰零部件的制造不但要满足力学、热学等性能要求，还需要满足散发性能的要求，其苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、雾化值、气味等级的数值都必须满足汽车主机厂的企业标准要求，通过相关测试，才能够获得批量生产的材料开发认可，并最终用在汽车内饰零部件的批量生产上。

2 材料散发性试验大纲的确定

2.1 确定材料的分级和分类

根据汽车主机厂对汽车内饰零部件采用的滑石粉填充聚丙烯材料进行分级分类，分为乘用车和商用车内饰用两大级和七小类材料，如表1。

2.2 确定材料的散发性试验大纲

根据汽车主机厂对汽车内饰零部件滑石粉填充聚丙烯材料的散发性企业标准，列出其材料的散发性试验大纲，包含2000L袋子法测试材料的VOC，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC（C6-C16）、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮）、雾化、气味等级等测试项目。

3 材料的开发认可和应用

3.1 材料的开发认可和应用的过程

汽车主机厂把汽车内饰用低散发滑石粉填充聚丙烯材料的散发性试验大纲发放给材料供应商，让其按照要求开发材料，并送到指定的第三方测试机构测试材料，获取测试数据和报告，具体过程如图1。

首先是材料商設计材料配方，接着手工配料和造粒，130℃2h干燥除水后把塑料粒子送检ELV和三条曲线;同时在注塑温度为190℃～200℃和保压45MPa的条件下把粒子制作成物性样条，再调节24小时后进行物性测试，出具综合报告;并分成两大类来制作VOC样板，第一类是材料颗粒120℃烘3h，制作成商用车牌号散发测试样板送检，第二类是材料颗粒120℃烘6h，制作成乘用车牌号散发测试样板送检，最终得到其散发性测试数据和报告。

汽车主机厂确定材料的散发性测试数据和报告的合规性后给出材料认可报告，同意批量生产相关的材料，并最终将其用在汽车内饰零部件的批量生产上。

3.2 材料开发认可的数据分析

主要针对这14个牌号的散发性测试数据开展分析，得出总体概况的结论：1、采用2000L袋子法测试三醛五苯，结果均远低于限值，满足要求;2、不同材料供应商，不同材料牌号的测试结果均不含苯（达到ND级别，以数字0代替），TVOC（C6-C16） 测试数据差异巨大（达190倍）;3、雾化值与气味等级均能满足要求，如表2和图2。

依次分析这6家材料供应商的14个牌号材料的散发性测试数据，得出材料的评价结论。

如对6家材料供应商的商用车仪表板PP-No1材料的散发性测试数据进行分析，得出结论：1、均不含苯、乙苯、苯乙烯（达到ND级别）2、综合排名：材料商A>材料商E>材料商C>材料商D>材料商B>材料商F，如表3和图3。

再针对本色材料与颜色材料的散发性测试数据对比，得出结论：如乘用车仪表板PP-No8均不含苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、丙烯醛（达到ND级别）;颜色件比本色件增加二甲苯含量，且TVOC值明显增大，雾化值反而减小，如表4。

3.3 材料的开发、认可结论

通过查看第三方测试机构的材料测试数据，得知6家材料供应商的14个牌号都满足主机厂的散发性要求，给出认可报告，允许其批量应用在相关的汽车内饰零件上。

4 探讨材料开发、认可和应用的创新点和难点

4.1 探讨材料开发的创新点和难点

从材料开发的角度其创新点、难点体现在材料技术要求、配方和工艺这三方面。

4.1.1 材料技术要求：创新前，商用车与乘用车都采用同一套滑石粉填充PP材料的企业标准;创新后，滑石粉填充PP材料的技术要求分成两套，商用车仍延用原来的材料企业标准，乘用车则采用新的低散发滑石粉填充PP材料的技术要求，即在原有企业标准要求的基础上增加散发性等技术要求，来满足法规对乘用车整车散发性能等的要求。

4.1.2 材料配方：创新前，滑石粉填充PP材料的配方仅考虑满足主机厂材料企业标准规定的力学性能和热学性能等即可，未考虑到散发性能的要求。创新后，滑石粉填充PP材料的配方不仅考虑满足主机厂材料技术要求规定的力学性能和热学性能等，还考虑到散发性能的要求，精选低气味等级的PP基材和利于不良气味小分子挥发的助剂加入到材料配方体系中。具体到低气味低VOC挥发的PP材料选择：使用区别于普通PP材料的专门为汽车内饰使用的低气味低VOC的PP原料（一般情况下选用氢调法聚合的PP），并杜绝使用再生PP原料，提高原材料本身的气味等级。同时选择新型添加剂（如与PP基材相容性较强，扩散速度较慢，极性较好的助剂），且尽量选取无机色粉，改善了成品在制作过程中的起雾析出情况等。

4.1.3 材料工艺：创新前，滑石粉填充PP材料未考虑到散发性能的要求，只经过配料、混料、螺杆挤出、牵引、切粒、筛选、包装等工艺即可。创新后，滑石粉填充PP材料为满足散发性能的要求，除了经过上述工艺外，还增加了真空抽提工艺和包装出厂前的烘料工艺。举例如下：在行业普遍采用单一真空挥脱装置的情况下，转为采用双真空挥脱装置，并通过改善螺杆组合，进行工艺优化等措施，极大减少了加工过程中因材料降解而产生的气味及VOC成分;采用90-110℃至少3hr的后续鼓风干燥工序，在产品包装前，进一步将产品内残留的异味成分烘出，保证产品的气味等级。

4.2 探讨材料认可的创新点和难点

从材料认可的角度其创新点、难点体现在材料认可的标准化。创新前，滑石粉填充PP材料的认可没有形成标准的工作方式和方法，每个工程师的理解和做法都不统一。创新后，通过编制PP材料的认可工作指南等文件，统一每个工程师的理解和做法，实现了多人多地开展滑石粉填充PP材料的认可都采用同一套工作方法。

4.3 探讨材料应用的创新点和难点

从材料应用的角度其创新要点、难点体现在材料应用散发性管理的规范化。创新前，滑石粉填充PP材料用于汽车零部件时，不对其散发性做要求。创新后，明确把滑石粉填充PP材料散发性要求写入零部件的招标书和材料试验大纲中，不但在材料认可阶段而且在零部件生产试制认可阶段都对材料散发性要求进行认可，合格后才能批量使用，确保用材质量。

5 总结与展望

综上所述，汽车主机厂联合材料供应商和第三方检测机构，开展汽车内饰用低散发滑石粉填充聚丙烯材料的开发、认可和应用工作，通过测试材料苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、TVOC、丙酮、雾化值、气味等级的数值，并开展相关数据分析来验证其合规性，从而批准批量生产相应的材料，最终将其用于汽车内饰零部件的批量制造，是确保其用材质量的有效手段，可以推广到其他品种材料的开发、认可及应用工作中。

参考文献：

[1]李平，韩琛，汪家宝.汽车用聚丙烯材料研究进展及应用[J].塑料工业，2011，39（s1）：26-29.