上海启光：聚氨酯低气味发泡催化剂在汽车内饰件成型中的应用研究

随着汽车消费市场的日益成熟，超过65%的消费者将“车内气味”列为影响驾乘体验的首要因素，甚至超越了外观设计和动力性能等传统指标。

1 车内空气质量：汽车制造业的新挑战

随着中国新能源汽车市场的井喷式增长和消费者健康环保意识的提升，车内空气质量已成为影响消费者购车决策的关键因素之一。汽车座椅作为车内与驾乘人员接触时间最长、面积最大的内饰部件，其材料的环保性能直接影响整体车内空气质量。

传统聚氨酯泡沫生产过程中使用的助剂往往含有挥发性有机化合物（VOC），其在高温环境下更容易释放，产生令人不适的气味，长期接触还可能对人体健康造成潜在威胁。

这一行业痛点亟须产业链上下游协同创新，共同突破技术瓶颈。

2 低气味催化剂的技术的创新与发展

2.1 催化剂的类型与技术特点

在聚氨酯发泡过程中，催化剂是影响反应速率、分子结构和最终性能的关键成分。传统叔胺催化剂如三亚乙基二胺（TEDA）和二甲基环己胺（DMCHA）因挥发性强、气味刺激而逐渐被市场淘汰。

为满足汽车内饰件的严苛要求，低气味催化剂技术经历了三次重大革新。

反应型催化剂通过在胺类催化剂分子链上引入羟基等活性基团，使其在发泡反应完成后化学键合到聚氨酯大分子链上，从根本上解决了小分子挥发问题。

研究表明，这类催化剂在保持80-90%催化活性的同时，可将气味强度降低60-70%。

2.2 代表性产品与技术参数

以下是目前市场上几种主流的低气味聚氨酯催化剂及其参数：

表1：低气味催化剂的典型产品与参数对比

| 产品名称 | 化学类型 | 外观 | 粘度(25°C, mPa·s) | 闪点(°C) | 气味评分(1-5) | 特性与用途 | ZR-70 | 反应性胺类 | 无色至淡黄色液体 | 50-100 | >100 | 2.2 | 专为环保型聚氨酯泡沫设计，VOC排放极低 |

| NT CAT 9726 | 低气味反应型复合催化剂 | 微黄色透明液体 | 200 | 150 | - | 替代普通9727，具有低气味、低雾化性能 |

| MATESTAB® AK系列 | 低气味聚氨酯有机硅表面活性剂 | - | - | - | - | 满足德国标准VDA278等严苛要求 |

| Polycat® 218 | 高分子量叔胺 | - | 120 | - | 2.5 | 分子量286g/mol，低挥发性 |

表2：不同催化剂体系对泡沫性能的影响

| 性能指标 | 传统催化剂 | 低气味催化剂A | 低气味催化剂B |

|--------------|----------------|-------------------|-------------------|

| 密度(kg/m³) | 32.5±1.2 | 32.1±0.9 | 31.8±0.8 |

| 压缩强度(kPa) | 215±18 | 230±15 | 235±14 |

| 闭孔率(%) | 88±3 | 91±2 | 92±2 |

| VOC排放(μg/m³) | 350±50 | 45±10 | 40±8 |

| 气味评分(1h后) | 4.5 | 3.0 | 2.5 |

3 低气味催化剂在汽车内饰件中的应用实践

3.1 汽车座椅发泡

汽车座椅是车内最大的聚氨酯泡沫制品，也是气味控制的关键区域。美思德化学开发的低气味聚氨酯有机硅表面活性剂MATESTAB® AK-7715LO、AK-7716LO等系列产品，已在多家主流汽车品牌的座椅系统中得到成功应用。

这些产品本身几乎没有气味，同时满足严格的德国标准VDA278等严苛要求，生产出优质的低VOC泡沫制品。

应用实践表明，在汽车座椅发泡配方中，采用反应型催化剂ZR-70，推荐用量为0.1-0.3%（以聚氨酯泡沫总重量计），可显著降低泡沫本体的VOC含量，同时保持泡沫良好的物理性能。

3.2 汽车内饰其他部件

beyond 座椅，低气味聚氨酯发泡技术还广泛应用于仪表板、扶手、头枕、方向盘等内饰部件。针对不同的部件和生产工艺，需要量身定制催化剂解决方案。

在仪表板等半硬质泡沫生产中，使用NT CAT 9726催化剂，添加量为0.08%，可有效降低制品的气味和雾化值，同时保持对凝胶反应和发泡反应的良好平衡催化作用。

对于PU喷涂表皮工艺，采用低气味金属-胺复合催化剂体系，不仅能降低VOC排放，还能提高表皮的表观质量，使皮纹重现性更好，表面皮纹可以做得更深，也能实现更低的光泽。

4 低气味聚氨酯系统的性能优势与评估

4.1 环保性能提升

采用低气味催化剂生产的聚氨酯泡沫内饰件，其VOC排放量显著降低。实验数据显示，与传统催化剂体系相比，低气味催化剂生产的泡沫VOC排放可从350±50μg/m³降至40±8μg/m³，降幅接近90%。

这些制品的气味等级可降低至3级以下，满足汽车内饰、室内家具等对空气质量要求较高场所的环保标准。

4.2 物理性能保持

低气味催化剂的应用不仅改善了环保性能，还能保持甚至提升泡沫的物理性能。研究结果表明，使用优化配方的低气味催化剂，泡沫的压缩强度提高8-12%，尺寸稳定性改善15-20%，热老化后（70°C×7d）强度保留率>95%，优于传统催化剂体系。

4.3 生产过程优化

低气味催化剂同时也改善了聚氨酯发泡的生产环境。通过使用ZR-70等低气味催化剂，生产现场的刺激性气味浓度降低60%以上，大大改善了工作环境，降低了职业健康风险。

5 未来发展趋势

5.1 催化剂技术的创新方向

未来，聚氨酯低气味催化剂将朝着更高效、更环保、更多功能的方向发展。反应型催化剂分子的设计将进一步优化，使其在保持高催化活性的同时，更地参与聚合反应，实现“零挥发”。

同时，生物基催化剂的开发也受到关注，利用可再生资源制备环保型催化剂，降低对石油基原料的依赖。

5.2 汽车内饰材料的综合解决方案

除低气味和高阻燃性能外，新一代聚氨酯内饰材料还将赋予抗菌、防霉、吸音、隔音等更多功能，以满足汽车制造商对材料的综合性能要求。

美思德化学通过投资建设2.5万吨/年有机胺催化剂项目，实现从单一助剂供应商向多种助剂及解决方案供应商的战略转变，为客户提供更的技术支持。

5.3 智能化生产与质量控制

借助的传感器技术、自动化控制技术和大数据分析技术，未来聚氨酯发泡生产过程将实现智能化监控和质量控制。

通过实时监测发泡反应的关键参数并自动调整催化剂用量，可提高产品稳定性和一致性，降低生产成本，确保每一批内饰件都具有一致的低气味特性。

原创作者：上海启光工贸有限公司