邵增杰,宋景華，汪海豐

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，寧波 315336）

引言

目前隨著人們生活水平的不斷提高，對汽車的需求量也在的不斷增加，同時汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量的問題也逐漸被消費者所重視。車內(nèi)VOC是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要因素，且GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》明確規(guī)定車內(nèi)空氣質(zhì)量必須滿足GB/T 27630-2011《實用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》及后續(xù)版本要求，所以對車內(nèi)空氣質(zhì)量的管控勢在必行。

汽車內(nèi)飾作為汽車的重要組成部分，其主要用料為非金屬材料，例如：塑料、真皮、PVC、發(fā)泡等，這些非金屬材料受熱之后便會散發(fā)各種揮發(fā)性有機物，如：烷烴烯烴、醇醚類、醛酮類、羧酸類、酯類、胺類和芳香族化合物等物質(zhì)，這些物質(zhì)多數(shù)具有特殊氣味，比較容易引起人們的反感，而且這些物質(zhì)中部分物質(zhì)具有毒性，長期接觸，會對人體健康造成一定危害[1,2]。

目前行業(yè)內(nèi)對整車VOCs的測試主要有常溫試驗和高溫試驗，分別模擬了車輛過夜停放和車輛高溫暴曬兩種狀態(tài)下VOCs的釋放量。由于車內(nèi)氣味和揮發(fā)性有機物主要是由汽車內(nèi)飾非金屬材料帶來的，因此，本文通過研究零部件及材料在常溫和高溫狀態(tài)下VOCs的散發(fā)趨勢來預(yù)測模擬整車狀態(tài)下車內(nèi)揮發(fā)性有機物的變化趨勢，為企業(yè)VOCs檢測和管控提供參考依據(jù)。

1 試驗原理

將待測零部件放置在密封的采樣袋中，充入適量氮氣，將采樣袋在一定溫度下加熱一定時間，使零部件或材料中的揮發(fā)性有機物散發(fā)到袋內(nèi)氣體中，與袋內(nèi)氣體充分混合均勻，用SIFT-MS(選擇離子流動管-質(zhì)譜)對采樣袋中氣體有機揮發(fā)物進行分析，并實時監(jiān)測記錄袋內(nèi)零部件或材料揮發(fā)性有機物釋放量隨時間推移的變化趨勢。

2 試驗部分

2.1 儀器與設(shè)備

Tedlar 采樣袋：100 L、500 L、2 000 L；

零部件VOC 采樣艙：要求溫度偏差±2 ℃；

SYFT-MS（選擇離子流動管-質(zhì)譜）。

2.2 試驗方法

2.2.1 加熱溫度對揮發(fā)性有機物的影響

取同一批次的頂棚總成和車門內(nèi)飾板用鋁箔及PE膜包裝好，然后置于溫度（23±2）℃，濕度（50±10）%RH的恒溫恒濕艙中平衡24 h以上，使樣品內(nèi)部VOCs分布均勻，按照表1中測試條件進行測試，使用SYFT-MS在2 h時采樣分析，測定樣件在測試袋中散發(fā)出的揮發(fā)性有機物濃度。

表1 試驗條件

2.2.2 加熱時間對揮發(fā)性有機物的影響

本文針對零部件或材料中揮發(fā)性有機物隨時間的變化趨勢的研究，采用60 ℃加熱試驗；試驗選取車內(nèi)頂棚總成、備胎、發(fā)泡材料等零部件和材料并使用鋁箔及PE膜包裝好，然后置于溫度（23±2）℃，濕度（50±10）%RH的恒溫恒濕艙中平衡24 h以上，使樣品內(nèi)部VOC分布均勻；按照表2中測試條件進行分析試驗，使用SYFTMS在（1、2、3、4、6、8、10、16、24）h時采樣分析，測定樣件在測試袋中釋放的的揮發(fā)性有機物濃度。

表2 試驗條件

3 結(jié)果分析

3.1 加熱溫度對揮發(fā)性有機物的影響分析

同批次頂棚總成和車門內(nèi)飾板樣件加熱2 h的結(jié)果見表3、表4。

表3 頂棚總成25 ℃、60 ℃和65 ℃加熱2 h VOC各物質(zhì)濃度/μg/m3

因為胺類物質(zhì)僅存在含有PU發(fā)泡、EPDM發(fā)泡、EVA發(fā)泡等材料的零部件中，如：座椅、座椅面套、頂蓋內(nèi)飾板、地毯、密封條等，所以由表3的結(jié)果可知胺類物質(zhì)在高溫時的釋放量大約為常溫時的1.9～3.0倍，由表3、表4結(jié)果可知苯系物高溫時的釋放量大約為常溫時的1.6～3.6倍，醛類物質(zhì)在高溫時的釋放量大約為常溫時的5.6～7.0倍。

表4 車門內(nèi)飾板25 ℃、60 ℃和65 ℃加熱2 h VOC各物質(zhì)濃度/μg/m3

綜上，同種零部件或材料在相同的測試時間、體積下，加熱溫度越高，VOCs散發(fā)量越大，使用高溫測試能更有效的對車內(nèi)VOCs進行評估；且醛類物質(zhì)隨著溫度的升高釋放增量要遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)，可以得出醛類物質(zhì)對溫度的敏感度要遠(yuǎn)大于苯系物，推測其主要的原因是醛類的沸點較低，受熱容易揮發(fā)，隨著溫度的升高釋放增量要遠(yuǎn)高于其他物質(zhì)。如甲醛沸點為-19.5 ℃，在常溫狀態(tài)下即為氣體，極易揮發(fā)。

3.2 加熱時間對揮發(fā)性有機物的影響分析

從圖1～圖3三種零部件和材料的VOCs結(jié)果來看，零部件或材料在一定的封閉體積內(nèi)，其揮發(fā)性有機物釋放量跟時間并不成正比關(guān)系，其釋放量在達到某一濃度時會達到動態(tài)平衡狀態(tài)，趨于穩(wěn)定，而并非隨時間的推移而持續(xù)升高。

圖3 發(fā)泡材料60 ℃下VOC各物質(zhì)濃度散發(fā)趨勢圖

另外從圖1～3的檢測結(jié)果也可以看出，苯系物和醛類物質(zhì)在2 h和24 h時濃度并未有太大波動，其釋放量在2 h時已趨于平衡；但其中胺類物質(zhì)在2 h時的釋放量并未達到峰值，而是在（8～10）h左右其釋放量趨于平衡。所以在60 ℃加熱下，加熱2 h就可以有效評估被檢測樣件的苯系物和醛酮類物質(zhì)的釋放量，而對于胺類物質(zhì)，試驗時間延長至（8～10）h能更準(zhǔn)確評估其釋放量。

圖1 頂棚60 ℃下VOC各物質(zhì)濃度散發(fā)趨勢圖

圖2 備胎60 ℃下VOC各物質(zhì)濃度散發(fā)趨勢圖

4 結(jié)論

本文主要通過對車門內(nèi)飾板、頂棚、備胎、發(fā)泡材料等零部件及材料進行了VOCs散發(fā)物質(zhì)的監(jiān)測及記錄，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)同一種零部件或材料在相同的測試時間、測試體積下，加熱溫度越高，其VOCs散發(fā)量越大，且其中醛類物質(zhì)對溫度的敏感性要遠(yuǎn)高于苯系物與胺類物質(zhì)；且在60 ℃加熱溫度下，一定的密閉體積中，零部件或材料VOCs隨加熱時間的增加，其中苯系物、醛酮物質(zhì)和胺類物質(zhì)隨時間的推移其散發(fā)量會逐漸趨于平衡，其中的苯系物和醛酮類物質(zhì)在2 h時已趨于平衡，而胺類物質(zhì)要到（8～10）h左右才可以達到平衡。

綜上所述，對于零部件VOCs的管控，高溫測試能更有效的對車內(nèi)VOCs進行評估；

且若是只針對苯系物與醛酮類物質(zhì)管控，那么在60 ℃加熱下，加熱2 h就可以有效評估被檢測樣件的苯系物和醛酮類物質(zhì)的釋放量，若是對胺類物質(zhì)進行管控要求，建議試驗時間延長至（8～10）h能更準(zhǔn)確評估其釋放量。