新型汽車車身空腔阻斷材料在汽車內飾中的應用

宋曉雯 楊玉好

摘要：汽車內飾材料選用不當會在車內產生有害氣體，危害司機和乘員的健康。為了提高行車舒適性，降低行車噪音，文章基于雙組分新型聚氨酯泡沬材料在汽車降噪上的應用，通過檢測改材料的散發四項和VOC檢測數值，確定其應用性。改材料是在聚丙烯PP/PE-TD20的基礎上，用5%無機多孔頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉。通過分析檢測結果得出該材料散發四項和VOC檢測數值均較低，可有效阻斷噪音在車身空腔內部的傳播，降噪效果達到了預期要求。

關鍵詞：低VOC;聚丙烯;頁巖蛋白石粉;空腔阻斷;新型聚氨酯

0 ?引言

當前，汽車是人們生活的重要組成部分，車內空氣質量對司機及乘員的健康帶來很大影響。醫學研究表明，車內惡劣的空氣質量會對人體造成極大的傷害。因此，嚴格控制車內空氣質量，對規范汽車行業管理，促進相關產業的可持續發展，進一步促進汽車內部結構和選用材料的優化，減少車內的有害化合物的含量，保障乘客的身體健康。

在經濟發達的同時人們對車輛的要求除了速度以外對車的舒適要求也變得越來越高，車企對行車安全性和舒適性的越來越重視，其中NVH性能衡量乘坐舒適性的重要指標之一。各國車企采用普遍采用RIM工藝，解決了車輛NVH相關問題，并達到減重、隔音和抑制噪聲的目的。

車輛在不斷加速行駛的過程中，由于車身對于空氣的擠壓使得周圍氣流對車輛的壓力也會越來越大，這個壓力的大小與速度的大小是正相關的。汽車車身一般設計為單體化車身，車身兩旁由兩個薄壁鋼板加工而成，這樣的制作過程有很大概率使鋼板之間形成一個空腔結構。車身各部分的空腔通過門檻空腔貫通，造成在車輛行駛過程中由于高壓空氣在空腔內流動產生較大的噪音?？涨粋葒鷥缺诠に嚳锥吹难苌渥饔冒褮鈩釉肼暦糯?，這樣會使得車內噪音加大，嚴重影響駕駛員及乘客，長此以往還會對人的健康造成不利的影響。因此設計空腔阻斷和車身密封對降低車內噪聲非常重要。

RIM注射工藝通過其生產的雙組分新型聚氨酯泡沬材料能阻斷空腔從而達到降噪的作用，而且這種工藝對于車體的密閉性也有較大的提升。但是RIM工藝在設計注射時需要根據空腔的大小及數量考慮注射量，以免過度膨脹導致車體損壞。

1 ?原理分析

本文基于汽車內飾常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20 材料，將5%的頁巖蛋白石粉替換5%的滑石粉，通過測量這兩種材料下的相關指標來確定其優劣性。

為了能夠有效地抑制車內的噪聲，對于車內的主要空腔部分進行多點泡沫原液（雙組分新型聚氨酯泡沬材料）注射。注射之前，需要合理的計算出所需要的注射量，注射時要求瞬間混合射出。這樣才會使得注射的雙組分原料充分反應，在反應時雙組分新型聚氨酯泡沬材料會迅速膨脹，從而達到空腔阻斷的目的。

同時DOW公司生產的這種新型聚氨酯泡沫材料具有很好的環保性。該產品在聚氨酯的生成過程中大大減少了自由MDI的釋放量（由通常的55%降低到4%），比標準的數值要低的多。同時經過相應的市場調查，根據調查數據表明一些汽車制造廠產生的MDI只有1ppb，這樣微量的MDI不會對人體產生傷害，為工作人員的健康提供了極大的保障。同時也能減少工廠對于MDI消除的費用，極大的節約了生產成本。

雙組分聚氨酯泡沫材料可以在室溫下快速反應，發泡和成型，對側圍空腔進行密封，有效阻止空氣流動，降低噪音的影響。聚氨酯泡沫材料的內部結構有許多小孔，可以吸收腔體傳導的聲波。當聲波穿過多孔材料內部時，聲波產生的振動會使小孔內部的空氣產生運動，使空氣和孔壁之間的摩擦。而緊靠孔壁和纖維表面的空氣受孔壁的影響不易發生運動，部分聲能轉化為熱能，造成聲波的衰減，從而達到降低噪音的目的。

在聚丙烯（PP）改性過程中，可通過加入一定比例的礦物填料，玻璃纖維等輔助材料和添加劑，而這些材料在使用過程中會因為高溫或高剪切作用產生有害氣體。物理吸附從理論上來講，這些組成材料能夠吸附一些由于車內生產部件所揮發產生的小分子化合物。隨著對不同化合物的組合實驗研究，化合物的物理吸附性的不斷的提升，產生了一些有代表性物理吸附體系，其中就有以化合物類型命名的活性炭體系、硅膠體系以及分子篩體系等，這些化合物產品分布在產生小分子化合物的器件周圍時，它們均能對器件中產生的氣味或是揮發性小分子進行吸附。與之類似，頁巖蛋白石粉的作用原理為物理吸附原理，對改性聚丙烯中揮發的有機小分子進行吸附和捕捉，如圖1所示。

2 ?結果與討論

2.1 添加頁巖蛋白粉后對制件散發四項的影響

散發四項是對氣味、總碳、霧度、甲醛進行檢測。根據 PV3900汽車內飾件氣味檢測標準，氣味評價標準可分6級，從表1中數據讀出，由5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉后，氣味由5級降低到4級?？偺紲y試的是材料中總的有機小分子揮發物;甲醛的限制主要考慮甲醛的揮發對人體的傷害;冷凝是用來檢測溫度100℃左右材料中揮發出來的小分子的量，用來模擬車內高溫環境下，儀表板等零件中揮發出來的小分子凝結在風擋上對車內環境造成的污染以及對視線造成影響等問題。表1數據表明，制件1#和2#的總碳、甲醛和冷凝測試結果均滿足標準要求，但2#件的數值更低。綜合來看，5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉，對PP材料的氣味等降低起到很大作用。

2.2 添加頁巖蛋白石粉對VOC的效果分析

VOCS（volatile organic compounds），主要產生原因使由于車內的生產部件隨著時間的推移所產生的一些有害化合物，主要包括苯系物、醛酮類物質以及酯類化合物等。按照一汽轎車Q/FC-CD05-011標準，用10L袋子評價方法的規定對2種樣品進行VOC檢測，檢測的主要成分包括有一些有害化合物例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，這些數據測量統計結果見表2。從表中數據可看出，由5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉后，除了甲苯的檢測值略有升高、苯的檢測值保持不變外均大幅度下降。同時，1#樣品二甲苯、乙苯和乙醛的檢測結果不合格，2#樣品測試結果均在標準要求范圍內。從VOC測試結果上看，2#樣品是一種低VOC環保型聚丙烯材料。

3 ?結論

本文基于汽車內飾常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20材料，將5%的頁巖蛋白石粉替換5%的滑石粉，并對這兩種材料進行對比研究。研究表明新材料的物理性能和外觀試驗檢測均滿足客戶試驗標準要求，同時散發四項和VOC檢測數值明顯降低，說明PP/EP-MD20是一種健康環保低VOC改性聚丙烯汽車內飾材料，可進一步推廣應用綜上，雙組分聚氨酯RIM發泡注射工藝有如下優點。三維可靠封阻，由于制造的這種材料具有34倍的膨脹倍率，這種效果使得這種材料對噪聲的削減作用大大的提升。這種材料普遍的使用與市面上的車型。不需要使用固定的模具，減少了成本的開支。注射模式可隨時調整?？梢灾苯友赜迷谖磥碥囆推脚_而無需注射設備改造。

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作者簡介：宋曉雯（1987-），女，四川雅安人，本科，講師，研究方向為車輛工程;楊玉好（1988-），女，四川雅安人，本科，講師，研究方向為通信工程。