車內空氣質量提升實踐

袁磊磊，薛振榮，李俊賢

（1.北京汽車股份有限公司，北京 101300；2.長城汽車股份有限公司，河北 保定 071000）

前言

汽車給人們生活帶來方便的同時，車內空氣污染也會危害駕駛員與乘客的身體健康。2012年《乘用車內空氣質量評價指南》的標準發布，標準規定了車內空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八項物質的最高濃度，對車內揮發性有機物提出了明確的限值要求，促使汽車生產企業更加重視車內空氣質量問題。加強對產品VOC（揮發性有機化合物）的管控力度。我國企業在管控產品VOC時普遍存在整車、零部件、材料企業面臨管控成本高、追本溯源難、數據管理差等難題。

1 整車車內空氣質量現狀

整車在進行VOC試驗時受檢汽車采樣分為準備階段、封閉階段、采樣階段三個階段。準備階段是將車窗、門打開，靜止放置時間不小于6h，封閉階段關閉所有門窗，受檢車輛保持封閉狀態 16h，采樣階段安裝好采樣裝置，打開恒流氣體采樣器采集氣體。將試驗車輛放入整車VOC環境艙中。其中整車VOC環境艙應滿足以下條件：

（1）環境溫度：25.0℃±1.0℃；

（2）環境相對濕度：50%±10%；

（3）環境氣流速度：≤0.3m/s；

（4）環境背景：甲苯≤0.02mg/m3、甲醛≤0.02mg/m3。以某車型為例，整車VOC檢測結果如表1所示：

表1 某車型VOC檢測結果

從以上結果得知，該車型乙醛不滿足要求，國標限值要求0.05mg/m3，實測值為0.062mg/m3。

2 零部件VOC現狀

整車VOC主要來源于汽車內飾零部件，如座椅、頂棚、地毯、車門內護板零部件，遵循控制污染源頭的原則，希望零部件向企標負責，整車向國標負責，把整車控制目標分解到各個零部件，經過對量產整車和零部件大量的摸底試驗與數據分析，組織相關零部件廠商進行研討，制訂了關于零部件 VOC管控的企業標準《車內非金屬零部件揮發性有機物及醛類物質限值要求》。

零部件 VOC檢測方法為袋子法，是將待測的樣品放入聚氟乙烯采樣袋中，該采樣袋本身要求不含有VOC，然后將密封的采樣袋放入步入式恒溫箱中在65℃下加熱2h，用固相吸附劑進行吸附后，利用氣質聯用（GC-MS）和高效液相色譜（HPLC）分別對苯類物質和醛酮類組分定性、定量分析。通過整理上述整車各內飾零部件乙醛得知，內飾零部件乙醛均滿足我司企標要求，零部件的揮發貢獻比如下圖1所示：

圖1 某車型內飾零部件乙醛揮發貢獻比

從圖1可以看出，對整車乙醛貢獻最大的零部件是座椅總成，為確認座椅總成與整車乙醛的關聯關系，將該車型的前后座椅總成拆除后進行VOC試驗，試驗結果見表2：

表2 拆除座椅后的整車VOC檢測結果

從拆除座椅后的 VOC試驗結果看出，整車乙醛由0.062mg/m3變為0.027mg/m3，滿足國標0.05mg/m3的要求。由此可知，座椅總成是整車VOC不滿足國標的關鍵因素。

3 座椅總成整改實施

以左前座椅總成為例，其主要由以下非金屬零部件組成：頭枕、發泡、面套、塑料裝飾板組成，各個材料的乙醛揮發值如表3所示。

表3 座椅總成中各材料的乙醛揮發值

從表3中看出座椅發泡乙醛貢獻量較其他材料較大。座椅發泡主要是通過將異氰酸酯和組合聚醚進行混合，然后利用高壓澆注機使混合，并注入座椅模具中，在一定溫度條件下異氰酸根（-NCO）與組合聚醚中的羥基（-OH）在催化劑的作用下發生化學反應，生成聚氨酯。組合聚醚由接枝聚醚、普通聚醚、凝膠催化劑、發泡催化劑、擴鏈（交聯）劑、表面活性劑組成。其中凝膠催化劑促進多元醇和異氰酸酯反應,發泡催化劑能夠促進水和異氰酸酯反應，擴鏈劑是指能使分子鏈延伸、擴展或形成空間網狀交聯的低分子量醇類、胺類化合物，表面活性劑控制開孔閉孔程度與控制泡孔尺寸的物質。

普通聚醚是主鏈含有醚鍵、端基或側基含有大于2個羥基的低聚物。是以含有活性氫的化合物為起始劑、以環氧丙烷為聚合單體合成的聚合物。醚鍵和羥基對氧的作用十分敏感，尤其在高溫時，其被氧化會生成醛酮物質。

普通聚醚中醛的產生主要是聚醚生產過程中副反應及氧化產生的結果，因此在聚醚生產中添加抗氧劑十分重要。抗氧劑的主要作用是防止聚醚多元醇在生產、運輸和儲存過程中被氧化，因此抗氧劑的加入在一定程度上可減少醛的產生。此次座椅發泡改善的方向為抗氧劑的改善，分別對改善前后的抗氧劑配方體系進行試驗，測試結果如表4所示。從中可見，改善后發泡較改善前發泡乙醛揮發下降3.5倍左右。

表4 改善前后座椅發泡乙醛揮發值

4 整車VOC驗證

對改善座椅后的整車進行 VOC檢測，測試數據如表 5所示：

表5 座椅總成經過改善后整車VOC檢測結果

經過對座椅總成中的發泡的改善，整車 VOC滿足國標要求，同時針對企業標準《車內非金屬零部件揮發性有機物及醛類物質限值要求》中的座椅總成VOC限值進行了調整，確保零部件在合規的情況下，整車滿足國家標準。

5 結語

汽車內空氣污染問題與每個人休戚相關，汽車制造商應本著以人為本的原則，為廣大駕乘者提供真正便捷、健康的交通工具，不再受車內空氣污染的困擾。

[1] 中華人民共和國環境保護部,國家質量監督檢驗檢疫局.乘用車內空氣質量評價指南:GB/T27630—2011[S].北京:中國環境出版社,2012.

[2] 馬輝,陳文波.車內有害氣體（voc）現狀研究[J].汽車工藝與材料,2006（8）:13～14.

[3] 夏慶云.車內有機揮發物(VOC)的檢測[J].環境技術, 2010(4):40-43.

[4] 吳改云,譚福梅.乘用車內空氣污染及質量改善研究[J].汽車零部件, 2012(5):33-35.