Research and Improvement on Low Emission Polyurethane Foam for Vehicle

Li Yiwei, Yu Huijie, Niu Weidong （Changchun FAWSN Automotive Technology Research and Development Co., Ltd., Changchun 130000）

Abstract：the use of low-emission reactive amine catalysts to improve the foam emission performance will lead to the decline of the foam’s resistance to heat and humidity aging. Through measures such as anti-aging agent, highactivity catalyst replacement, adding high- functionality cross- linking agent and adjusting the isocyanate index, the reasons for the decline of the foam’s moisture-heat aging resistance and the improvement effect were explored. The results show that adding anti- aging agent, replacing high- activity catalyst and increasing isocyanate index can effectively improve the problem of mechanical properties decline after damp heat aging caused by low emission reactive amine catalyst. Key words: Low emission reactive amine catalyst, Emission performance, Damp- heat aging resistance, Improved mechanical properties

1 前言

随着汽车向轻量化、智能化、绿色化方向的发展，汽车行业对汽车室内空气质量关注度越来越高，先后出台了一系列相关的行业及国家标准，如

QC/T 850—2011《乘用车座椅用聚氨酯泡沫》、GB/T

27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》、GB/T

39897—2021《车内非金属部件挥发性有机物和醛

2016

酮类物质检测方法》等。同时在 版国六整车

GB 18352.6—2016《轻型汽车污染物排放排放标准限值及测量方法（中国第六阶段）》中也对乘用车内空气质量做出明确的管理要求，严格控制 项物质

8 （苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛）的散发。聚氨酯泡沫材料作为汽车内饰中的重

要材料，已成为从主机厂、零部件供应商到原材料厂商对气味、VOC

性能改善的重点目标。另外，

Air Product、evonik、huntsman、东曹株式会社等国际化工巨头也纷纷针对聚氨酯泡沫散发性能优化

开发了低散发性和反应型的催化剂、表面活性剂等泡沫辅助原材料产品，为聚氨酯行业的发展注入了一股新的活力。

对于传统的常规非反应型催化剂体系泡沫，通过测试发现其散发气体中胺类物质和硅氧烷类物质占比最高。为了优化其散发性能通过使用反应型催化剂和低散发表面活性剂进行改善，极大地降低了泡沫材料中胺类物质和硅氧烷类物质的散发，

VOC

有效改善了泡沫的气味和 散发性能。但与此同时由于反应型胺类催化剂参与到聚氨酯合成时异氰酸根与羟基的聚合反应过程中，增大了反应过程中分子链增长的无序程度、降低聚氨酯分子链段的长度，并增加了氨基甲酸酯基类聚合官能团的数量，从而对泡沫的力学性能以及耐降解老化性能产生了负面的影响。

通过设置对照试验，探究低散发性原材料替代改良后的散发性能效果，并针对低散发反应型胺类催化剂替代带来的力学性能下降问题采取多项措施进行效果探究和改善，进而分析了导致泡沫性能下降的多个因素并总结出泡沫散发性能改善的方向和改善泡沫力学性能下降问题的有效措施。对

1立

于探究过程中散发性能的测试，采用了德系的

10L

方舱法以及日系的 袋子法进行采样和验证。对于力学性能测试，参照某德系汽车品牌泡沫材料标准进行测试和验证。

2 实验部分

2.1 原材料

本探究使用的泡沫是一种甲苯二异氰酸酯

(Toluene diisocyanate,tdi)体系的全水发泡配方

[1- 2] ，使用多元醇为聚醚多元醇和聚合物多元醇混合，所

用催化剂均为叔胺类催化剂[3]。

2.2 泡沫制样

在同一配方基础上针对探究因素变量进行泡沫制样，制样过程为手工配料后使用方形模具进行模塑发泡制样，制样前通过微调催化剂用量比例来保证泡沫起升状态的一致性。

2.3 测试方法

力学性能的测试方法参照某德系汽车品牌泡

1。VOC

沫材料试验标准，具体测试项目如表 散发性能测试方法参照德系 立方舱整件散发 测10L VOC

试标准及日系 袋子法 测试标准。3 结果和讨论

3.1 散发性能改善

1 VOC

按照 立方舱整件散发 测试标准测试常

VOC

规泡沫体系 散发性能，测得其总挥发性有机

Total Volatile Organic Compounds，tvoc）

化合物（

15 788.1 μg/m3

为 同时发现其散发气体中胺类化合物

90%以上的比例，如图1

和硅氧烷类化合物占有 所示。

VOC

所以首先从这两类化合物着手进行泡沫气味和散发性能的改善。催化剂的主要成分为胺类化合物，表面活性剂的主要成分是硅氧烷类化合物，所以使用低散发反应型催化剂和低散发表面活性剂进行改善，探究其对泡沫散发性能及其他力学性能的影响。3.1.1

低散发表面活性剂替代

1 VOC

通过 立方舱整件散发 测试标准测试低散发表面活性剂替换前后的泡沫散发性能发现硅

90%，同时对重点关注

氧烷类物质散发量下降了近