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摘要:本文主要分析了用聚醚多元醇VOC技术如何进一步降低聚氨酯泡沫VOC含量内容。在分析阶段选择检测聚氨酯泡沫、原材料聚醚多元醇中挥发性有机物方法,能有效降低VOC含量。再加上在聚合工艺、改进后处理工艺等环节中添加稳定剂,能使聚醚多元醇VOC含量有效降低,并对新型链转移剂或自由基引发剂应用阶段内容总结,可保证整体科学、严谨。
关键词:聚氨酯泡沫;聚醚多元醇;VOC技术
一、聚氨酯泡沫VOC含量控制标准
众所周知,聚氨酯泡沫是汽车行业中必不可少的原材料之一,在车辆生产环节中会依据实际情况,控制聚氨酯泡沫原材料使用量。例如:比亚迪轿车生产环节中就有明确控制标准,每辆车对聚氨酯泡沫原材料使用不能超过30kg。近几年,随着我国汽车行业创新发展,以轻量化、智能化、舒适化等发展目标为基础,在生产材料方面有所调整,会对金属材料取缔,以高分子复合材料为主,但车辆内部VOC含量却不断增加。因VOC对人体健康有一定危害性,被成为人体健康“隐形杀手”。对此,各国政府部门均对此引起重視,在汽车行业发展阶段对车辆内饰件VOC排放量控制出台相关政策,要在生产阶段就对其标准化管控。
我国以《乘用车内空气质量评价指南》政策为管控依据,并随着时代与行业发展,也对政策内容进行相应修订,目的是就有效控制车内空气质量,能满足大众实际需求。其中,主要控制车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量。具体内容如表1所示。
结合表1中《乘用车内空气质量评价指南》政策内容修订,可了解到车内空气质量限值各指标控制有具体要求,并在苯、甲苯、二甲苯、乙苯含量控制方面提出更严格要求,而甲醛、丙烯醛指标未变,并在乙醛标准值控制方面放宽政策,为汽车生产与车内空气质量管控提供重要依据。
二、VOC含量检测
当前,我国监管部门对汽车整车VOC含量检测,主要方法包括美系(顶空标准)、欧系(热吸附标准)、日系(袋法)三。因检测工作要点与标准内容不同,需在方法选择与应用阶段,还需遵循“实际”原则,能分析不同方法应用优势,保证VOC含量检测结果准确。
其一,为保证VOC含量检测流程较简单,常用静态顶空法,便于人员实际操作,整体检测时间较短。但不足之处是不能为VOC含量提供具体的组分、含量等,需在检测环节中合理化选择与应用;其二,准确获取VOC组分与含量,建议采用动态顶空法,但在操作阶段难度较大,检测环节中所应用的基础设备采购费用较大,无法保证成本投入均衡性;其三,定量分析醛类化合物,选择环境舱法,但所消耗的检测时间较长,所应用的机械设备成本投资较大。(如图1所示)
三、聚醚多元醇VOC技术降低聚氨酯泡沫实施方法
在聚氨酯泡沫降低中应用聚醚多元醇VOC技术,需依据实际情况对其实施方法合理化选择,也因其方法较多,本文主要从汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化学转化法四方面展开探究,具体内容如下:
(一)汽提法
采用汽提法降低聚氨酯泡沫VOC含量,最早由万华化学集团股份有限公司提出,是使VOC在聚醚多元醇中脱除,有效降低VOC气味,在实施阶还添加了抗氧剂、还原剂,以一次性引入方式,完善基础条件。其中,汽提塔是以多端填料塔为主,在实操阶段控制其温度120-140℃、压力0.08-0.06MPa、水蒸气流量3-5L/min、聚醚多元醇与水蒸气体积流量比2.5-1.5。而加入抗氧剂、还原剂后,设计短程蒸发器操作温度130-150℃、真空度0.02-0.05kPa,经处理后的聚醚多元醇中总醛质量分数<2.5。
同时,还在此方法实施阶段设计了VOC处理装置,如图2所示,目的是便于开展实操工作,并把各环节中所发生的变化均在装置中清晰呈现,降低实操难度,工作人员只需依据装置实施要求完成实操工作即可,能有效掌握聚氨酯泡沫VOC含量降低实况。
(二)中和吸附法
第一,准备粗聚醚(1000g)、水(10g)、复配抗氧剂(1g);第二,把水(10g)与复配抗氧剂(1g)加入粗聚醚(1000g)中,匀速搅拌30min;第三,与磷酸水溶液(质量分数50%)中和,控制pH5-6;第四,加入硅酸镁吸附剂(1g),放入80℃环境中静止1h;第五,升温到90℃,减压除水2h;第六,升温110℃,二次减压除水2h;第七,过滤得到精制聚醚多元醇。
依据最终所得到的产物分析,具体数值包括酸值0.044mg/g、pH5.57、水0.051%、K+3×10-6、甲醛0.79×10-6、乙醛1.98×10-6、丙醛11.6×10-6、丙烯醛0.47×10-6,对比《乘用车内空气质量评价指南》各标准值,聚氨酯泡沫VOC含量有效降低。
(三)鼓泡法
由江苏长华聚氨酯科技有限公司提出的鼓泡法,能在聚醚多元醇物流中实现去除甲醛的目的,也成为降低聚氨酯泡沫VOC含量主要方法之一。整个实操流程是先设计聚醚多元醇物流,温度条件控制70-150℃,对其抽真空,压力0.20-0.09MPa,选择N2、CO2、水蒸气等惰性气体完成鼓泡实操,能使聚醚多元醇物流中的甲醛、残留单体等有效去除,得到甲醛质量分数小于10×10-6,也可达到预期处理目的。
(四)化学转化法
首先,制作粗聚醚多元醇,主要原材料是KOH-戊二酸锌二元催化剂,选择常规方法完成抽提工作,再加入羰酰肼醛捕捉剂,控制聚醚质量分数0.5-5%范围,经1-5h反应后,最终得到总醛质量分数≤10×10-6。
结束语:
综上所述,为有效降低聚氨酯泡沫VOC含量,依据《乘用车内空气质量评价指南》政策,选择汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化学转化法等,在实操阶段对各项信息数据详细记录,只需结合具体信息数据与相关政策中各项指标对比,就可了解到聚氨酯泡沫VOC含量降低效果,突出聚醚多元醇VOC技术应用价值,维护大众生命安全,对我国汽车行业稳定发展带来积极影响。
参考文献:
[1]于剑昆,李志刚,訾伟旗. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技术简介[J]. 化学推进剂与高分子材料,2019,v.17;No.99(03):32-40.
[2]于剑昆. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技术简介[C]// 第二届聚氨酯材料汽车应用大会. 0.
红宝丽集团股份有限公司 江苏南京 210000
关键词:聚氨酯泡沫;聚醚多元醇;VOC技术
一、聚氨酯泡沫VOC含量控制标准
众所周知,聚氨酯泡沫是汽车行业中必不可少的原材料之一,在车辆生产环节中会依据实际情况,控制聚氨酯泡沫原材料使用量。例如:比亚迪轿车生产环节中就有明确控制标准,每辆车对聚氨酯泡沫原材料使用不能超过30kg。近几年,随着我国汽车行业创新发展,以轻量化、智能化、舒适化等发展目标为基础,在生产材料方面有所调整,会对金属材料取缔,以高分子复合材料为主,但车辆内部VOC含量却不断增加。因VOC对人体健康有一定危害性,被成为人体健康“隐形杀手”。对此,各国政府部门均对此引起重視,在汽车行业发展阶段对车辆内饰件VOC排放量控制出台相关政策,要在生产阶段就对其标准化管控。
我国以《乘用车内空气质量评价指南》政策为管控依据,并随着时代与行业发展,也对政策内容进行相应修订,目的是就有效控制车内空气质量,能满足大众实际需求。其中,主要控制车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量。具体内容如表1所示。
结合表1中《乘用车内空气质量评价指南》政策内容修订,可了解到车内空气质量限值各指标控制有具体要求,并在苯、甲苯、二甲苯、乙苯含量控制方面提出更严格要求,而甲醛、丙烯醛指标未变,并在乙醛标准值控制方面放宽政策,为汽车生产与车内空气质量管控提供重要依据。
二、VOC含量检测
当前,我国监管部门对汽车整车VOC含量检测,主要方法包括美系(顶空标准)、欧系(热吸附标准)、日系(袋法)三。因检测工作要点与标准内容不同,需在方法选择与应用阶段,还需遵循“实际”原则,能分析不同方法应用优势,保证VOC含量检测结果准确。
其一,为保证VOC含量检测流程较简单,常用静态顶空法,便于人员实际操作,整体检测时间较短。但不足之处是不能为VOC含量提供具体的组分、含量等,需在检测环节中合理化选择与应用;其二,准确获取VOC组分与含量,建议采用动态顶空法,但在操作阶段难度较大,检测环节中所应用的基础设备采购费用较大,无法保证成本投入均衡性;其三,定量分析醛类化合物,选择环境舱法,但所消耗的检测时间较长,所应用的机械设备成本投资较大。(如图1所示)
三、聚醚多元醇VOC技术降低聚氨酯泡沫实施方法
在聚氨酯泡沫降低中应用聚醚多元醇VOC技术,需依据实际情况对其实施方法合理化选择,也因其方法较多,本文主要从汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化学转化法四方面展开探究,具体内容如下:
(一)汽提法
采用汽提法降低聚氨酯泡沫VOC含量,最早由万华化学集团股份有限公司提出,是使VOC在聚醚多元醇中脱除,有效降低VOC气味,在实施阶还添加了抗氧剂、还原剂,以一次性引入方式,完善基础条件。其中,汽提塔是以多端填料塔为主,在实操阶段控制其温度120-140℃、压力0.08-0.06MPa、水蒸气流量3-5L/min、聚醚多元醇与水蒸气体积流量比2.5-1.5。而加入抗氧剂、还原剂后,设计短程蒸发器操作温度130-150℃、真空度0.02-0.05kPa,经处理后的聚醚多元醇中总醛质量分数<2.5。
同时,还在此方法实施阶段设计了VOC处理装置,如图2所示,目的是便于开展实操工作,并把各环节中所发生的变化均在装置中清晰呈现,降低实操难度,工作人员只需依据装置实施要求完成实操工作即可,能有效掌握聚氨酯泡沫VOC含量降低实况。
(二)中和吸附法
第一,准备粗聚醚(1000g)、水(10g)、复配抗氧剂(1g);第二,把水(10g)与复配抗氧剂(1g)加入粗聚醚(1000g)中,匀速搅拌30min;第三,与磷酸水溶液(质量分数50%)中和,控制pH5-6;第四,加入硅酸镁吸附剂(1g),放入80℃环境中静止1h;第五,升温到90℃,减压除水2h;第六,升温110℃,二次减压除水2h;第七,过滤得到精制聚醚多元醇。
依据最终所得到的产物分析,具体数值包括酸值0.044mg/g、pH5.57、水0.051%、K+3×10-6、甲醛0.79×10-6、乙醛1.98×10-6、丙醛11.6×10-6、丙烯醛0.47×10-6,对比《乘用车内空气质量评价指南》各标准值,聚氨酯泡沫VOC含量有效降低。
(三)鼓泡法
由江苏长华聚氨酯科技有限公司提出的鼓泡法,能在聚醚多元醇物流中实现去除甲醛的目的,也成为降低聚氨酯泡沫VOC含量主要方法之一。整个实操流程是先设计聚醚多元醇物流,温度条件控制70-150℃,对其抽真空,压力0.20-0.09MPa,选择N2、CO2、水蒸气等惰性气体完成鼓泡实操,能使聚醚多元醇物流中的甲醛、残留单体等有效去除,得到甲醛质量分数小于10×10-6,也可达到预期处理目的。
(四)化学转化法
首先,制作粗聚醚多元醇,主要原材料是KOH-戊二酸锌二元催化剂,选择常规方法完成抽提工作,再加入羰酰肼醛捕捉剂,控制聚醚质量分数0.5-5%范围,经1-5h反应后,最终得到总醛质量分数≤10×10-6。
结束语:
综上所述,为有效降低聚氨酯泡沫VOC含量,依据《乘用车内空气质量评价指南》政策,选择汽提法、中和吸附法、鼓泡法、化学转化法等,在实操阶段对各项信息数据详细记录,只需结合具体信息数据与相关政策中各项指标对比,就可了解到聚氨酯泡沫VOC含量降低效果,突出聚醚多元醇VOC技术应用价值,维护大众生命安全,对我国汽车行业稳定发展带来积极影响。
参考文献:
[1]于剑昆,李志刚,訾伟旗. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技术简介[J]. 化学推进剂与高分子材料,2019,v.17;No.99(03):32-40.
[2]于剑昆. 降低聚氨酯泡沫用聚醚多元醇VOC技术简介[C]// 第二届聚氨酯材料汽车应用大会. 0.
红宝丽集团股份有限公司 江苏南京 210000