车用低VOC材料中国专利申请情况分析

蒋宝林，陈麒琳，李铭仪，徐树峰

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434)

车用低VOC材料中国专利申请情况分析

蒋宝林，陈麒琳，李铭仪，徐树峰

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434)

从汽车低VOC材料中国专利申请情况着手，对车用低VOC材料中国专利申请点和申请量分布进行了分析，以便汽车行业VOC管控人员和材料研发者了解目前汽车低VOC材料研究进展，进而开展针对性的管控和研发工作。

VOC；车用材料；专利

0 引言

随着公众环境意识和自我保护意识提高，汽车VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机物)和车内异味问题成为消费者的重要关注点，近年来也出现多起因车内空气质量问题引发的诉讼和纠纷[1]。法规方面，车内空气质量的监管也愈加严格和完整。2011年出台了GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》，规定了车内苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8种有害气体的浓度要求[2]；2016年又相继推出《乘用车内空气质量评价指南》(修订稿)、《车内挥发性有害物质控制管理要求(草案)》、《车内挥发性有害物质控制管理要求实施方案(草案)》，预计2017年《乘用车内空气质量评价指南》强制执行。基于消费者和法规层面的双向要求，汽车主机厂、零部件生产企业及材料研发单位均开展了大量VOC管控和开发研究工作，文中从汽车低VOC材料中国专利申请情况对此进行解读。

1 车用低VOC材料中国专利申请点分析

1.1 低VOC聚丙烯材料

聚丙烯材料是汽车内饰件中使用量最大的塑料，也是影响车内空气质量的重要部分。聚丙烯材料中VOC产生的主要来源是聚丙烯合成过程中的单体残留、催化剂残留、溶剂残留、副产物、加工过程中加入的助剂和加工过程中产生的降解物质等。为改善汽车内饰专用聚丙烯材料VOC散发问题，可从原材料和加工工艺两方面进行控制。

中国石油化工股份有限公司专利CN103788387B从聚丙烯树脂生产的源头着手，提供了一种对聚丙烯树脂超声预处理的方法，显著降低了聚丙烯材料中的总挥发性有机物含量。

专利CN1061691435B采用控制原材料的方式制备出了一种低VOC高性能汽车内饰件专用聚丙烯材料，该专利中使用的聚丙烯为氢调法聚丙烯。

采用多孔性吸附物质如多孔二氧化硅、活性氧化铝或分子筛等可制备低VOC散发聚丙烯材料，如专利CN101817953B、CN1727389A等。

专利CN103709496B通过添加全硫化粉末硅橡胶复配抗氧化剂及汽提剂的方法，显著降低了聚丙烯材料中的TVOC含量。

专利CN101255252B通过添加低分子有机物驱除剂的方式，在加工过程中对聚丙烯复合材料VOC问题进行了改善。

专利CN103304892B采用添加苯并呋喃酮类自由基捕捉剂和全硫化粉末硅橡胶等，抑制聚丙烯材料在加工过程中因热、氧化和机械降解产生的VOC。

近年来针对聚丙烯材料VOC改善的专利申请比较丰富，材料研发人员从原材料生产和材料加工工艺控制两方面提出了多项创造性的材料改性措施。

1.2 低VOC丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)材料

汽车内饰零部件中，ABS可用于生产门板、仪表板饰框、手套箱、空调出风口等，具有突出的美学性，并且可提供宽范围的性能选择，可设计性强，在车用材料尤其是高档汽车中广受欢迎。目前工业生产中，ABS树脂生产主要采用乳液接枝掺合法和连续本体法。与乳液法ABS相比，本体法ABS具有高纯净性、低VOC散发、低气味、低光泽等优点，更适用于汽车选材使用，但在耐热、耐候及耐刮擦性等方面还存在缺陷。国内材料生产企业也进行了车用低VOC散发ABS改性研究。

金发科技专利CN101121805B中，公开了一种基于本体法ABS的汽车用改性材料及其制备方法，该材料表面光泽度仅为20%，气味等级2～3级，低有机物挥发、耐刮擦且维卡软化温度高达118 ℃，可满足当前主要汽车主机厂对内饰材料的要求。

俊尔新材料有限公司专利CN103554867B采用聚碳酸酯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、相溶剂、气味吸收剂及其他加工助剂，制备出了一种PC/ABS合金材料，综合了PC和ABS材料的优势，且具有低气味、VOC散发量少和力学性能优良的特点，可用于汽车内饰件。

1.3 低VOC皮革材料

（3）畜产品安全监管措施到位。2017年以加强养殖投入品监管、严格检疫、规范行政许可审批、严明动物卫生监督执法为工作重点，全县累计开展生猪宰前宰后检疫8.87万头，检出病害猪137头，全部进行无害化处理，受理产地检疫15.87万（头、只、羽），检出不合格畜禽50（头、只、羽），定点屠宰率和屠宰检疫率达100%；办理动物卫生监督案件13件，收缴涉案资金1.8万元，全年无较大畜产品安全事故发生。

座椅、方向盘、换挡手柄等部位使用皮革材料。皮革的制造过程中，需经过鞣制前的处理工序、使用鞣剂的鞣制工序、使用鞣剂的复鞣工序、使用染料的染色工序、使用加脂剂的加脂工序、干燥工序、涂膜的形成工序等。鞣制工序中，使用铬化合物或戊二醛作为鞣剂。复鞣工序中，也会使用铬化合物、戊二醛、植物鞣剂或其他合成鞣剂进行复鞣。染料使用含有磺酸基、羟酸基、硫化染料、含氮碱基等各种染料。加脂工序中使用阴离子加脂剂、阳离子加脂剂、非离子型加脂剂等。皮革的加工工序过程引入或产生甲醛、乙醛等物质。

绿北洋株式会社的专利CN101910417A和CN101918598B中，分别通过在包含酰肼化合物或酰肼化合物和亚硫酸氢钠化合物的加脂工序中添加处理剂以及在皮革背面使用上浆剂的方法，将鞣制、复鞣、染色、加脂等工序中引入的甲醛和乙醛固定在革中，阻止甲醛和乙醛的产生。

1.4 低VOC聚氨酯泡沫材料

座椅泡棉、遮阳板等部位使用聚氨酯泡沫材料。聚氨酯泡沫由聚醚多元醇、异氰酸酯在催化剂、发泡剂、交联剂、表面活性剂(如硅油)及其他助剂的存在下聚合而成。而聚醚多元醇在合成副产物中含有少量的醛类物质，异氰酸酯在制造过程中含有少量的挥发性苯系化合物，催化剂、交联剂、硅油等助剂中含有其他的挥发性有机物，如胺类、低分子醇类。

CN104151540B的专利提供了一种低VOC含量聚醚多元醇的制备方法，减少了副产物的产生。

专利CN101240055B中通过重新处理聚醚多元醇，并采用低气味催化剂、低雾化硅油和低挥发物含量的异氰酸酯制备出低VOC含量的聚氨酯泡沫。

专利CN105418882中将聚醚多元醇、改性异氰酸酯、低散发性硅油、低散发性催化剂、三乙醇胺、二乙醇胺和水通过特定配比制备出低VOC聚氨酯泡沫。

专利CN1517378A在聚氨酯泡沫合成过程中采用不低于一定分子量的高分子化合物作为抗氧剂，也使制备出的聚氨酯泡沫VOC挥发量得以减少。

1.5 低VOC隔音胶片材料

广州林骏汽车内饰件有限公司专利CN105670098A中开发了一种车内环保低挥发PBE隔音胶片，主要组分包括热塑性弹性体、聚乙烯、碳酸钙和助剂等，通过造粒、挤出、滚压并冷却的方法制备出了低VOC、无异常气味、隔音性能好的胶片，同时降低了材料成本。

1.6 低VOC胶粘剂材料

车用胶粘剂包括生产制造过程中使用到的各种黏接剂和密封胶等，可在密封、防腐蚀、减震阻尼、隔音等方面发挥良好的作用。目前，溶剂型胶粘剂仍然占主体部分，胶粘剂中含有大量的溶剂，如甲苯、二甲苯等，会对人体健康和环境造成伤害。

水性胶粘剂是降低胶粘剂VOC散发量的重要改性手段，专利CN102863934A中采用乙烯基单体改性接枝技术获得的氯丁乳胶，对各种橡胶、真皮、泡沫等材料都具有很高的粘接能力，在水性喷胶等方面应用广泛，特别适用于汽车内饰材料的水性喷胶。

专利CN105542681A中提供了一种纳米高岭土改性双组份水性喷胶，该胶制备无有机溶剂的参与，避免了有机溶剂的危害，属于低VOC环境友好产品。

专利CN103897651B中采用双金属氰化络合物催化的聚醚多元醇，与增塑剂、异氰酸酯反应制得聚氨酯预聚物，进而制备出一种超低VOC单组份聚氨酯密封胶，适用于汽车使用。

2 车用低VOC材料中国专利申请量分析

如图1所示：从2006—2010年，车用低VOC材料中国专利申请量基本持平；而从2011—2015年，车用低VOC材料专利申请量呈爆发性增长趋势。2011年，GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》发布，促使汽车制造企业及材料供应商更加重视车内空气质量，并刺激了低VOC材料专利申请量的增长。

车用低VOC材料中国专利申请对内饰装饰塑料、座椅皮革、聚氨酯泡沫、胶粘剂等均有涉及，但目前主要部分集中在聚丙烯材料，专利申请总量及专利申请点有很大拓展潜力。

图1 专利申请量分布图

3 结束语

对车内低VOC材料专利申请涉及的材料种类及降低VOC的措施进行了综述，目的在于促使汽车行业VOC管控人员和材料研发者了解车用低VOC材料近年来的技术进展，为改善车内空气质量提供思路。

另外，作者对近10年车内低VOC材料专利分布进行了研究，认为车用低VOC材料研发仍有较大的创新空间。

【1】王飞，吴建国，李兰军.我国汽车内饰VOC现状及发展趋势[J].国外塑料， 2013,31(11):41-46. WANG F,WU J G,LI L J.The Situation and Development Trend of VOC of Automobile Interior in China[J].World Plastics,2013,31(11):41-46.

【2】GB/T 27630-2011乘用车空气质量评价指南[S].

Chinese Patent Applications Analysis for Low VOC Materials Applied in Automobile

JIANG Baolin，CHEN Qilin，LI Mingyi，XU Shufeng

(Automobile Engineering Institute,Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 511434, China)

Taking Chinese patent applications as a research object, patent applications points and patent applications distribution for low VOC materials applied in automobile were analyzed. It can make automotive VOC control personnel and material researcher know the latest development progress of low VOC materials and provide targeted guidance to their job.

VOC；Automobile materials；Patent

2016-09-23

蒋宝林(1987—)，男，硕士研究生，工程师，从事汽车非金属材料相关工作。E-mail：jiangbaolin@gaei.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.01.021

u473.8

A

1674-1986(2017)01-080-03