改性聚丙烯材料具有密度低、韧性好、耐化学腐蚀性好、价格低廉、可回收利用等优点，在汽车内饰制品中广泛应用，如汽车仪表板、中央通道、门板、座椅、立柱、门槛板、举升门和后侧围等等。
汽车主要内饰部件
近年来随着消费者对车内异味和驾乘环境的关注，以及GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》控制标准的颁布，车内VOC问题对改性聚丙烯内饰材料提出了新要求，今天嘀嘀君就给您闲聊下VOC问题，以及改性聚丙烯材料是如何控制VOC核心要点。
车内异味和VOC问题，国家控制标准
VOC是啥
VOC，为Volatile Organic Compounds英文简称，又名挥发性有机化合物，即常温下容易挥发出来的有害化合物，主要包含脂肪烃、不饱和烯烃、环状芳香烃、醛类、酮类、苯类、脂类、有机胺类等物质，根据危害的程度不同，汽车行业主要控制苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等八种危害极大的化合物。
车内环境问题越来越引发消费者关注
一般VOC都具有特殊的刺激性气味，气味阈值低，挥发周期特别长，对人体的危害也比较大。比如人们熟知的甲醛，也就是福尔马林。
其含量在空气中达到0.1毫克每立方时，人们就能感知有异味和不适感，达到0.6毫克每立方，就可引起咽喉不适或疼痛，毫克级别的计量就能导致人们死亡，其挥发周期长达10-15年之久，这就是人们深恶痛绝的原因。
甲醛带给人们很多危害
我们知道VOC含有成千上百种化合物，根据其沸点高低的不同，可以分为以下三大类，每一类都含有成千上万种物质：
- 高挥发性有机物，简称VVOC，沸点一般低于50℃；
- 挥发性有机物，简称VOC，沸点一般大于50℃，低于260℃；
- 半挥发性有机物，简称SVOC，沸点一般大于260℃，低于400℃；
聚丙烯改性材料是车内饰件制作的主要材料，如何控制VOC含量就显得格外重要，聚丙烯改性生产过程环节，首先是将聚丙烯基料、增韧剂、添加剂等混合均匀。然后，放入双螺杆挤出机在一定温度下进行挤出、冷却、造粒。最后，将挤出的粒子进行均化、烘干、打包处理，就获得聚丙烯改性材料了。我们的VOC控制方案，也就发生在这三个环节中。
基料对VOC控制
改性聚丙烯材料是通过将聚丙烯基料、增韧剂、滑石粉、助剂、色粉混合均匀，熔融后经过挤出机造粒制备出来的。这些原料物质才是VOC的源头，是VOC控制的前站。
为此，依靠氢气调整聚丙烯分子量的氢调法工艺制备的聚丙烯在气味、VOC含量上，往往优于依靠过氧化物的活性降解聚丙烯分子链的氧化降解法工艺，是我们制备低VOC材料的原料首选。
聚丙烯氢调节分子量工艺示意
助剂分子量一般比较小，具有沸点低、容易挥发、且大多含有苯环、硫代基团，有异味，特别是接枝物相容剂、偶联剂等，对气味和VOC影响比较大，尽量少添加或不添加。
滑石粉为无机矿物，不含气味和VOC物质。而有机色粉含有有机的生色基团，耐温低、气味和VOC比较大，优选无机矿粉染色颜料，可减少VOC的含量。
染色用的颜料
挤出造粒过程对VOC控制
双螺杆挤出造粒过程中，依靠挤出机加热温度和螺杆高速旋转输送剪切，将树脂、增韧剂、助剂、色粉、填料熔融混合均匀，形成单一相。由于热、氧、剪切作用强往往造成聚丙烯氧化降解，产生醛、酮、苯等低分子挥发物，是VOC过程控制的重点。
挤出造粒示意图
在保障聚丙烯塑化充分的基础上，通过调整挤出机的温度和螺杆剪切块组合，可实现剪切温度和强度。同时，提高喂料速度，保障螺筒中物料的充盈程度，可降低氧气参与的程度。其次，是真空脱除系统，在挤出机上设计多级真空，依靠强大的负压可加快低分子物质的挥发、逃逸，也是控制VOC的重要手段。
烘烤后处理对VOC控制
聚丙烯经过熔融造粒后，需要均化和烘干处理。烘干工艺是VOC去除的最后一个环节，粒子在长时间、高温下烘烤，也能大幅度降低VOC含量。目前材料厂家为控制气味和VOC问题，往往使用多个烘料罐同时在线，进行快速烘烤处理材料中VOC含量超标问题。
热风干燥烘料罐
写在最后
由于聚丙烯本身的优势在汽车内饰中应用最为广泛，在VOC控制过程中也受到人们的关注。嘀嘀君查看文献资料总结下来，核心控制思想有三个：
最简单粗暴处理异味问题，是使用香料，但VOC仍旧存在，气味掩盖了，车内空气危害并没有解除
少引入，使用的树脂基料，尽可能少的含有VOC物质，是VOC控制的源头；
少产生，加工过程温度和剪切，尽可能的降低，避免聚丙烯改性过程中的氧化分解，过多的产生VOC，是减少过程放大的手段；
多逸出，依靠挤出过程的真空负压和烘干处理温度、时间效应，尽可能多的脱除掉VOC物质，是控制VOC的重要手段；
少引入、少产生、多排放出去，是改性聚丙烯材料控制VOC问题的核心，是保障车内空气质量的第一道关口。
塑料粒子注塑成汽车内饰制品的过程，以及制品组装成各个零部件总成，也会引入新的VOC物质，也是控制VOC超标的重要途径，后续嘀嘀君单独开个专题讨论。
今天的科普就写到这里，更多关于汽车材料知识和汽车材料测试知识，后续会逐步展开，欢迎留言、收藏、讨论、关注 @嘀嘀侃汽材
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