聚氨酯泡沫在汽车地毯上的应用研究

尹程

【摘 要】文章主要介绍了聚氨酯泡沫材料在汽车地毯上的应用及聚氨酯泡沫的配方分配含量，通过相关实验数据举证聚氨酯泡沫配方中各类助剂在汽车地毯中的挥发性有机化合物的含量，给后续聚氨酯配方在整车挥发性有机化合物（简称VOC）提供有效的参照管控指南，为后续更有效地控制聚氨酯類材料在汽车地毯总成中VOC的含量，从而达到国家整车环保要求。

【关键词】聚氨酯泡沫；发泡；汽车地毯

【中图分类号】U465 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）06-0146-02

0 前言

随着中国汽车工业的蓬勃发展，消费者对汽车认知能力不断提高，汽车内饰材料的舒适性、安全性受到了消费者越来越高的关注与重视。汽车地毯作为汽车重要的内饰件，除了自身的功能外，汽车地毯材料的缓冲性、隔热保温、吸音降噪和VOC性能都至关重要，同时也是评价整车舒适性、安全性的重要考量项，而聚氨酯泡沫兼具以上优异性能而被广泛应用。聚氨酯泡沫及汽车地毯的生产工艺，直接影响了生产效率及生产成本，因此为了尽可能地降低生产成本，其零件在生产工艺设计过程中，需要充分进行验证，使后期的批量生产达到预期的生产效益。

1 聚氨酯泡沫材料

聚氨酯泡沫塑料是由多异氰酸酯和多羟基化合物经聚合反应发泡制成的分子链，是具有氨基甲酸酯基重复单位结构的高分子化合物。它一般分为软质、硬质和半硬质三大类。在汽车内饰上以软质为主，它具有极佳的弹性、柔软性、伸长率和压缩强度；化学稳定性好，耐溶剂和油类；耐磨性优良，还有优良的加工性、绝热性、黏合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料，在交通工具、家具和服装等行业得到广泛应用。

2 聚氨酯泡沫汽车地毯上的应用

软质聚氨酯泡沫不仅具有极佳的回复弹性、触感柔软舒适性、化学稳定性，耐油耐溶剂，还具有优良的加工性、绝热性、黏合性等性能，是一种性能优良的缓冲材料；此外，聚氨酯泡沫质轻，比强度高，吸音降噪性能好，能满足当下汽车工业轻量化、节能环保、舒适安全的发展要求。

2.1 汽车地毯结构组成

汽车地毯一般由地毯针刺面料（PET+定型胶）面料、胶粘剂、背衬材料（背层材料有EPP、聚氨酯泡沫、PET毛毡、吸音棉）等组成。聚氨酯整体发泡由于具有优良的触感及吸音隔音效果，因此目前在行业内使用比例较大。

由于主机厂车型的需求不同，所以地毯背面的装配辅件也各不相同，有各类型发泡垫块等轻质降噪吸音材料，在装配以上辅件的时候，尽量选择在模具成型过程，通过本体材料遇热后自动带胶高温粘贴的方式，减少使用二次胶水装配增加整车VOC挥发量的后工艺，无论从经济成本还是整车环保性均相对二次装配的工艺优秀。

2.2 聚氨酯泡沫在汽车地毯中的作用

聚氨酯泡沫用于地毯中主要起以下几个作用。

首先，聚氨酯加工方便，由A料（多元醇组分）与B料（异氰酸酯组分）在一定条件下充分混合后反应发泡、固化成型。它是一个由液体变成固体材料的转化过程，因此只要有模具，聚氨酯就可以做成任何形状的产品。根据车身型面设计发泡模具，可以做出与车身贴合很好的聚氨酯泡沫产品，这是其他材料无法比拟的。

其次，起缓冲减震的作用，软质聚氨酯泡沫具有优异的弹性回复性，同时在地毯背部加入聚氨酯泡沫起到隔热保温、吸音降噪的作用，能提高车辆的乘坐舒适性。

第三，聚氨酯泡沫密度小，比强度高，用于汽车地毯可达到轻量化设计需求。

3 地毯聚氨酯泡沫塑料VOC性能的改善研究

3.1 VOC的危害

挥发性有机物VOC包含的主要物质是苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、十一（碳）烷；醛酮类主要有甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮。它们对人体均会产生不同程度的危害，轻则引起呼吸类疾病，头晕、呕吐、疲倦，重则引起心脏、哮喘、肝肾肺等疾病及损伤造血系统、神经系统，部分苯类物质还存在致癌可能。2002年12月北京朝阳区开庭受理的宝马车空气质量超标头疼等事件也不乏少数，因此整车VOC的管控迫在眉睫。

3.2 聚氨酯泡沫配方结构及VOC的来源

从表1可知，VOC的来源主要是聚醚多元醇、聚合物多元醇和异氰酸酯，要降低泡沫的VOC，首先要选择低气味、低VOC多元醇和异氰酸酯，其次用低雾化的稳泡剂、阻燃剂及反应型的催化剂等。

以上主要是从聚氨酯泡沫配方中的各类原材料的含量进行的分析，当然除材料本身外，厚道加工及原材料存放、现场环境的管控，工厂增加多次烘烤散发，排风通风设施的使用，也能有效地预防和减少二次过程的污染，对VOC含量也能有效地管控，从而改善VOC的排放。

3.3 VOC对比测试结果

在同等工艺条件下，分别用普通的原材料和优化原材料发泡，进行气味、雾化和VOC测试，测试结果见表2、表3。

从表2和表3可知，优化料PU泡沫比普通料PU泡沫的散发性能降低很多，改善有效，通过相关实验和测试对比，改善组合配方材料可以有效降低挥发有机化合物，达到空气质量管控的目的。

4 结语

随着中国汽车工业的蓬勃发展，消费者对汽车认知能力不断提高，汽车内饰材料的舒适性、安全性受到了消费者的广泛关注。汽车地毯作为汽车重要的内饰件，除了自身的功能外，汽车地毯材料的舒适性、安全性至关重要。而软质聚氨酯泡沫材料因其具有高弹性、高比强度，质量轻、耐溶剂、耐磨，能保温隔热、能吸音减振等诸多优点，而被广泛应用于汽车内饰产品。

地毯聚氨酯泡沫VOC的来源有多元醇、稳泡剂、催化剂、阻燃剂及异氰酸酯等，经过优选优质的原材料，可以大幅降低泡沫的气味、雾化值和VOC，能够充分满足客户对汽车内饰材料的环保性能要求。

中国《乘用车内空气质量评估指南》规范法则的颁布，为未来汽车行业环保工作的开展提出了新的挑战。当前，我国的汽车行业快速发展，车内空气质量的规范向全社会征求看法，是一次全社会对车内空气质量的环保意识的提升，也是督导汽车行业前进的动力，促使汽车内饰零部件提升，也为车内空气环境净化管理行业提供了平台。汽车整车空气质量改善，提升舒适性指数仍将是未来汽车工业人研究的重要课题。

参 考 文 献

[1]曹渡.汽车内外饰设计与实战[M].北京：机械工业出版社，2011.

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[4]朱维珍.真空去除汽车地毯VOC的方法[J].汽车工艺与材料，2014（8）.

[责任编辑：陈泽琦]