李雅彬，馮 妙，王詠祥

(廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510656)

目前，軌道交通行業(yè)膠粘劑氣味評價主要參考汽車標(biāo)準(zhǔn)VDA 270，分6個層級對膠粘劑固化物進(jìn)行主觀氣味強(qiáng)度評判，簡單快捷，但有時無法準(zhǔn)確評判高低，且未將人的心理感受程度考慮進(jìn)來。為此，有學(xué)者引入了愉悅度評價體系[1-2]，用令人愉悅或厭惡的心理感受程度來描述氣味，既包含了氣味特性，也反映了人對氣味的情緒感受。但是，涉及到了深層次的氣味溯源與整改，主觀維度的評價卻顯得無能為力。針對這一問題，本文選取氯丁膠、聚氨酯膠、彈性體膠和丙烯酸膠4大類共12種軌道車輛常用膠粘劑，建立了軌道車輛膠粘劑綜合氣味指數(shù)評價體系，并對比了其與愉悅度評價結(jié)果的匹配性，以期為膠粘劑環(huán)保性能提升提供指導(dǎo)。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

甲醇(純度為99.9%，北京百靈威科技有限公司)，乙腈(純度為99.9%，北京百靈威科技有限公司)，苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、正己烷和正十六烷(純度均為99.5%，美國ChemService公司)，甲醛-2,4-二硝基苯肼標(biāo)準(zhǔn)物(純度99.5%，美國Supelco公司)。

1.2 試驗儀器

電子天平(德國賽多利斯集團(tuán))，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫科技公司)，熱解析儀(意大利DANI公司)，高效液相色譜儀(日本島津公司)，全自動標(biāo)樣制備器(廣州市萊創(chuàng)科技應(yīng)用發(fā)展有限公司)，氣體流量校準(zhǔn)計(美國BIOS公司)，恒流氣體采樣泵(美國Gilian公司)。

1.3 試樣制備

稱取3 g膠粘劑，按實際工藝，在10 cm×10 cm的鋁箔上制成干樣，之后利用袋式法[3]進(jìn)行VOC測試；測試條件：10 L聚氟乙烯采樣袋中充入5 L純度為99.999%的氮氣，25 ℃下平衡16 h。

1.4 試驗方法

1.4.1袋式法測試

分別用Tenax-TA管和DNPH管采集袋內(nèi)氣體，前者采集流速為200 mL/min，共采集1 L氣體，之后后利用熱解析-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行VOCs全譜分析；后者采集流速為500 mL/min，共采集2 L氣體，之后利用高效液相色譜進(jìn)行醛酮類物質(zhì)分析。

1.4.2主觀愉悅度評價

采樣完畢后，由7名專業(yè)嗅辨員按9級度量法[4](如表1所示)對袋內(nèi)空氣進(jìn)行愉悅度評價，稍微打開采樣袋閥門，離鼻尖1.5～2.5 cm，給出各自評價結(jié)果；最終愉悅度取各結(jié)果的平均值。

表1 愉悅度9級度量標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 9 hedonic scale for odors

2 結(jié)果與討論

2.1 各膠粘劑樣品主觀愉悅度評價

由7名專業(yè)的嗅辨員分別對上述4大類共12種膠粘劑樣品進(jìn)行主觀愉悅度評價，評價結(jié)果如表2所示。

表2 各膠粘劑樣品愉悅度評價結(jié)果Tab.2 Results of hedonic tone for adhesive samples

由表2可知，各膠粘劑樣品愉悅度評價結(jié)果均為負(fù)值，表明其均是不同程度令人厭惡的氣味。其中，3款氯丁膠和3款彈性體膠樣品愉悅度平均值十分接近，若按1.0一個級差進(jìn)行判別，結(jié)果均為-1(稍感厭惡)，無法區(qū)分氣味厭惡程度大??；4款聚氨酯膠樣品氣味令人厭惡程度大小排序依次分別為D、B、A、C，且聚氨酯膠D和聚氨酯膠B氣味分別接近于-4(非常厭惡)和-3(厭惡)；而丙烯酸膠A令人厭惡感也明顯高于丙烯酸膠B。

2.2 各膠粘劑樣品客觀物質(zhì)評價

2.2.1各膠粘劑樣品中重點氣味物質(zhì)分析

2018年，文獻(xiàn)[5]基于氣味物質(zhì)嗅閾值建立了汽車車內(nèi)重點氣味物質(zhì)篩選方法，該法通過氣味物質(zhì)濃度與其嗅閾值的比值計算出各物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)，并利用某物質(zhì)閾稀釋倍數(shù)越大代表對混合氣味的貢獻(xiàn)度越大這一原理，最終將閾稀釋倍數(shù)大于等于1且有明顯氣味的物質(zhì)作為車內(nèi)重點氣味物質(zhì)。

基于上述方法，我們得到了各膠粘劑樣品中的重點氣味物質(zhì)及其閾稀釋倍數(shù)，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，3款氯丁膠樣品中的重點氣味物質(zhì)主要以芳烴類和烷烴類為主，且各物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)差異較?。?款聚氨酯膠樣品中的重點氣味物質(zhì)主要是醛類、酯類和芳烴類，其中醛類和酯類的閾稀釋倍數(shù)往往比芳烴類的大1～3個數(shù)量級；3款彈性體膠樣品中以正丁醇、醛類和芳烴類為重點氣味物質(zhì)，且各物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)差異較??；2款丙烯酸膠樣品中的重點氣味物質(zhì)則主要是苯系物、酯類和醛類，其中膠A中以苯乙烯的氣味貢獻(xiàn)度最大，而膠B中氣味由甲基丙烯酸甲酯和乙醛共同主導(dǎo)。

表3 各膠粘劑樣品中的重點氣味物質(zhì)Tab.3 Key odor substances in each adhesive sample

2.2.2各膠粘劑樣品綜合氣味指數(shù)

韋伯-費(fèi)希納定律表明，人的嗅覺感知量與氣味物質(zhì)刺激量的對數(shù)成正比[7]，計算公式如下：

OI=k×lgC

(1)

式中：OI為氣味強(qiáng)度；C為物質(zhì)濃度；k為常數(shù)。

基于韋伯-費(fèi)希納定律，我們將膠粘劑樣品中各重點氣味物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)之和進(jìn)行對數(shù)化，從客觀物質(zhì)維度反映綜合氣味對人體嗅覺感知的影響，建立膠粘劑綜合氣味指數(shù)評價體系，計算公式：

(2)

式中：N為膠粘劑樣品綜合氣味指數(shù)；Di為膠粘劑樣品中第i種重點氣味物質(zhì)的閾稀釋倍數(shù)；m為膠粘劑樣品中重點氣味物質(zhì)的個數(shù)。

基于式(2)和表3的結(jié)果，計算各膠粘劑樣品的綜合氣味指數(shù)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 各膠粘劑樣品綜合氣味指數(shù)Fig.1 Composite odor index of each adhesive sample

從圖1可以看出，3款氯丁膠樣品綜合氣味指數(shù)大小排序依次分別為C、B、A，且均接近于1.78；4款聚氨酯膠樣品綜合氣味指數(shù)大小排序依次分別為D、B、A、C，其中前3款聚氨酯膠的綜合氣味指數(shù)均在2.73以上，而聚氨酯膠C的綜合氣味指數(shù)只有1.36；3款彈性體膠樣品綜合氣味指數(shù)大小排序依次分別為B、A、C，且都在(1.32±0.27)內(nèi)；而丙烯酸膠樣品A和B的綜合氣味指數(shù)分別為2.65和2.16。

2.3 各膠粘劑樣品主客觀氣味評價對比分析

將氯丁膠、聚氨酯膠、彈性體膠和丙烯酸膠綜合氣味指數(shù)評價結(jié)果與前述2.1節(jié)相應(yīng)的主觀愉悅度評價結(jié)果進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)兩者評價結(jié)果不僅具有較好的一致性，如：聚氨酯膠樣品氣味大小排序依次分別為D、B、A、C、丙烯酸膠樣品A氣味高于B，利用綜合氣味指數(shù)評價方法可以實現(xiàn)氣味的溯源和主觀愉悅度維度無法區(qū)分的氣味大小判別。

3 結(jié)語

研究發(fā)現(xiàn)，綜合氣味指數(shù)評價結(jié)果不僅與愉悅度評價結(jié)果有很好的一致性，而且能判別主觀愉悅度維度無法區(qū)分的膠粘劑氣味大小，有較好的實際應(yīng)用價值。