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期刊专利论文

轨道车辆用聚氨酯胶综合环保性能研究

来源:catia2022年12月29日

阅读次数:

孟 鹤 ,吴惠惠 ,魏瑞霞 ,常 虹 ,范骏波 ,王咏祥 ,郭艳华

1. 中车南京浦镇车辆有限公司,江苏南京 210031
 2. 广州广电计量检测股份有限公司,广东广州 510656

来源:粘接 2022年9月 第49卷 第9期

摘要

以轨道车辆常用的 4 种聚氨酯胶粘剂为研究对象,考察了总挥发性有机物(TVOC)和气味活度总值 (SOAV)随释放时间的变化规律。依据产品特点和研究成果,提出了低 VOC、低气味和高释放率的聚氨酯胶 综合环保性能评估方法。在 4 种聚氨酯胶粘剂中,胶粘剂 A 的综合环保性能最优。

关键词
轨道车辆;聚氨酯胶粘剂
TVOC;气味活度总值;综合环保性能
引言

为此,本文选取轨道车辆常用的 4 种溶剂型聚氨 酯胶粘剂为研究对象,从 VOC、气味和释放率 3 个方面 建立了聚氨酯胶粘剂综合环保性能评价方法。

1 实验

1. 1 试验材料
    甲醇(纯度为99. 9%,北京百灵威科技有限公司);苯、甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯、正己烷和正十六烷 (纯度均为99. 5%的标准品,美国 ChemService 公司)。
 1. 2 试验仪器
    电子分析天平(瑞士 Mettler Toledo 公司),气相 色谱 - 质谱联用仪(美国安捷伦公司),热解析脱附系 统(美国安捷伦公司),全自动标样制备器(广州市莱 创科技应用发展有限公司),恒温恒湿箱(东莞市升微 机电设备科技有限公司),气体流量校准计(美国 BI⁃ OS 公司),恒流气体采样泵(美国 Gilian 公司)。
1. 3 试样制备
    4 种聚氨酯胶粘剂分别命名为 A、B、C 和 D,取 5 g 均匀涂抹在 10 cm × 10 cm 的铝箔上形成胶膜, 室温平衡 4 h 后,作为初始试样,与之后放置 1、3、7 和 14 d 后的样品进行相同的袋式法 VOC 测试。
1. 4 试验方法
    将各聚氨酯胶样品放入 10 L 聚氟乙烯采样袋 中,充入纯度为 99. 999% 的 5 L 高纯氮气,在温度 25 ℃条件下平衡 16 h 后用 Tenax⁃TA 管进行采集;采集流速为200 mL / min,共采集1 L 气体,之后利用 热解析⁃气相色谱⁃质谱联用仪进行 VOCs 全谱分析。

2   结果与讨论
 

2. 1 聚氨酯胶初始试样
    VOC 分析 4 种聚氨酯胶粘剂初始试样中的 TVOC 含量及 其主要释放物质列于表 1。

 

轨道车辆用聚氨酯胶综合环保性能研究

 

    由表 1 可知,4 种聚氨酯胶 TVOC 性能排序依次 为胶粘剂 C、A、B、D,且胶粘剂 D 的 TVOC 含量是前 三者的 3 ~ 4 倍。同时,各胶粘剂中主要释放物质有 所不同,其中胶粘剂 A 中主要是二甲苯(质量分数 83% ),胶粘剂 B 和 C 中占比最高的均是甲苯(质量 分数分别为 63%和 75% ),而胶粘剂 D 中主要以氯代 物、硅氧烷和丙醛为主(占比之和为 81% )。
2. 2 聚氨酯胶初始试样气味分析
    气味活度值(Odor Activity Value,OAV)是气味 物质的浓度与其嗅阈值浓度的比值。混合气体中, 若某物质的气味活度值越高,表明其对气味的贡献度越大,即 OAV 反映了单一气味物质对混合气味的贡献程度。计算时,忽略 OAV 小于 1 的物质,将 OAV 不小于 1 的物质作为样件或车内的重点气味物质。而气味活度总值( Sum of the Odor Activity Value,SOAV) 是混合气体中所有重点气味物质的 OAV 之和,它能准确地评价某样件或车内整体气味情况,值越大,表明整体气味性也就越强 。表 2 列出了 4 种聚氨酯胶粘剂初始试样中的重点气味物质及相应的 SOAV。

 

轨道车辆用聚氨酯胶综合环保性能研究

 

    由表 2 可知,4 种聚氨酯胶中 SOAV 大小排序 依次为胶粘剂 D、C、B、A,即胶粘剂 A 的气味最优, 且远远小于其他 3 种胶粘剂(约是前三者的 1 / 108 ~ 1 / 35)。同时,除胶粘剂 A 外,其他 3 种胶粘剂中 的重点气味物质均与其 VOC 中的主要释放物质差 异明显,但占比最高的气味物质均是醛类( 约占 SOAV 的 99% ),其中胶粘剂 B 中主要是正庚醛和 正己醛(二者 OVA 之比为 1. 3);胶粘剂 C 中是正己 醛;胶粘剂 D 中主要以丙醛、戊醛和壬醛为主,丙醛 的 OAV 占 SOAV 的 89% 。
2. 3 聚氨酯胶样品
    TVOC 和气味随时间变化规律将4种聚氨酯胶放置 1、3、7 和 14 d 后的样品 也进 行 相 同 的 袋 式 法 测 试, 其 TVOC 释 放 量 和 SOAV 随时间的变化拟合曲线如图 1 所示。由图 1 可知,随着放置时间的延长,4 种聚氨酯 胶样品中的 TVOC 释放量和 SOAV 均不断降低,且 前 3 d 变化最为明显,3 ~ 7 d 降幅逐渐减缓,之后逐 渐趋于稳定。其中,放置 3 d 后,聚氨酯胶 A、B、C 和 D 的 TVOC 降幅分别为 84% 、71% 、66% 和 76% , 其 SOAV 降幅分别为 88% 、71% 、66% 和 77% ;而放 置 7 d 后,聚氨酯胶 A、B、C 和 D 的 TVOC 降幅分别 为 96% 、80% 、77% 和 88% ,其 SOAV 降幅分别为 98% 、83% 、79% 和 87% 。很明显,放置 7 d 后各胶 粘剂中的绝大多数 VOC 已经释放,且胶粘剂 A 中 VOC 短期内释放率最快。

轨道车辆用聚氨酯胶综合环保性能研究

 

2. 4 综合环保性能评估
    对于聚氨酯胶粘剂的环保性能评价,不能只依靠单纯的一个评判指标,而应该综合考虑对车内空气、司乘和施工人员生命健康以及整个使用周期中 对环境的影响。因此,低 VOC、低气味和高释放率 的聚氨酯胶产品是现阶段相对最环保的产品。基于这一综合环保性能评价方法,胶粘剂 A 是 4 种聚氨 酯胶中环保性能最优的一款产品。

3 结 论
  

本文选取轨道车辆常用的 4 种溶剂型聚氨酯胶 粘剂为研究对象,利用袋式法、气味活度值进行聚氨 酯胶粘剂综合环保性能研究,结果表明:4 种聚氨酯 胶初始试样 TVOC 性能排序依次为胶粘剂 C、A、B、 D,其中胶粘剂 C 与 A 的 TVOC 释放率较为接近;而 SOAV 大小排序依次为胶粘剂 D、C、B、A,其中前三 者的 SOAV 是胶粘剂 A 的 35 ~ 108 倍;同时,随放置 时间的延长,4 种聚氨酯胶样品中的 TVOC 释放量 和 SOAV 均不断降低,其中 7 d 后各胶粘剂中的绝 大多数 VOC 已经释放,且胶粘剂 A 中 VOC 释放率 最快。因此,低 VOC、低气味和高释放率的胶粘剂 A 是 4 种聚氨酯胶中环保性能最优的一款产品,这为聚 氨酯胶产品环保指标的综合评价提供了重要依据。

 

 

 

 

 

为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《粘接》2022年9月第49卷 第9期   END

 

 
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