（竹）香味塑料板揮發性能的研究

宋景華，汪海豐，周嵐，顧娟

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，寧波 315336）

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們環保意識也逐漸增強，對車內氣味VOC 也十分關注，尤其是可主觀感受到的車內氣味。在購買新車時，大多數車主會發現車內或多或少都會有一些異味，有的甚至是嗆鼻的刺激性氣味。

香味塑料由于其在制造過程中加入了一定比例的香料成分，使成品在使用過程中可以長期散發出香味，能夠調節人的大腦神經，消除疲勞，屬于新型功能性制品。它不僅有普通塑料所具備的硬度、強度、抗老化等性能，而且還能釋放芳香。目前市場上已有車型在車內使用帶有香味的塑料材料。而對于車內香味塑料的揮發性能（氣味、VOC）并未有相關報道，本試驗主要對香味塑料的揮發特性做了相關分析研究。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗樣品

竹香型加香塑料板（下線3 天內），XX 牌號，xx 公司。

1.2 試驗儀器

熱脫附-氣相色譜質譜分析儀（TD-GCMS）: marks（unity2）& agilent（7890A-5975C）；

精密烘箱：BINDER ED240。

1.3 試驗方法

1）主觀氣味評價

試驗室收到樣件后，在23±2 ℃環境條件下預平衡24 h 后，取兩塊10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar 測試袋中，在25±2 ℃環境條件下密封靜置16 h 后，依據Q/JLY J7111020B-2018 進行主觀氣味評價（4 級～7 級之間允許半級出現）；此后評價員根據表1 的10 個等級說明每周進行一次評價。

2）氣相色譜-質譜分析

色譜柱：Ultra-2:0.32 mm×50 m×0.52 μm；載氣為高純氦氣（純度≥99.999 %），流速2 mL/min；進樣口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；質量掃描范圍：35～350；升溫程序：50 ℃（3 min）、10 ℃/min 100 ℃（4 min）、10 ℃/min 280 ℃（5 min）。

3）TVOC（總揮發性有機物）含量測定

TVOC 以甲苯作為基準物質進行半定量分析（scan模式下甲苯的標準曲線為定量曲線）。

4）香味物質成分分析

試驗室收到樣件后，在23±2 ℃環境條件下預平衡24 h 后，取兩塊10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar測試袋中，在65±1 ℃環境條件下密封靜置2 h 后，用TENAX 管采集1 L 氣體，上TD-GCMS 設備分析。由GCMS 的質譜數據，經過NIST17 標準譜庫的檢索匹配，結合保留時間、質譜圖譜等參數對組分進一步分析，再結合相關文獻核對確定其化學成分，同時采用甲苯作為基準物質進行半定量分析。

2 結果與分析

2.1 主觀氣味評價結果分析

從圖1 中可以明顯看到，氣味等級隨時間延長而逐漸增加，說明加香塑料板由剛下線時的濃重香味，經過一段時間室溫靜置后，其香味越來越淡，也越來越令人舒適。

2.2 TVOC 含量結果分析

從圖1 中可以看出，(竹)香味塑料板TVOC 含量隨時間增加明顯降低。說明揮發性香味物質含量明顯降低，從而TVOC 含量明顯降低。

2.3 揮發性物質成分分析

通過對(竹)香味塑料板質譜數據進行分析，共得到33 種揮發性物質，詳見表2。其中不飽和烯烴12 種，烷烴類3 種，醇類6 種，醛類3 種，酯類3 種，酚類3 種，硅氧烷類2 種，其他類1 種。

2.4 氣味等級、TVOC 和揮發性物質之間的相關性分析

表1 評價等級說明

圖1 （竹）香味塑料板常溫氣味評價結果變化趨勢圖

對氣味等級和揮發性物質成分進行相關系數計算，氣味等級和烷烴類、酚類呈顯著負相關（P ＜0.05），和α-松油醇、別羅勒烯、香茅醇呈顯著負相關（P ＜0.05）。

對TVOC 和揮發性物質成分進行相關系數計算，TVOC 和不飽和烯烴（β-蒎烯、羅勒烯、萜品油烯/異松油烯、松油烯、（E）-B-羅勒烯、α-水芹烯、γ-松油烯、別羅勒烯）、醇類（芳樟醇）分別呈極顯著正相關（P ＜0.01），和醛類（鈴蘭醛）、酯類（乙酸橙花酯/橙花醇乙酸酯、乙酸苯乙酯、乙酸苯甲酯）、酚類物質（2，4-二叔丁基苯酚）分別呈顯著正相關（P ＜0.05）。

2.5 揮發性物質主成分分析（PCA）

表2 （竹）香塑料板香味成分分析結果

主成分分析（PCA）主要通過比較原始數據的相似性及差異性，對原始數據進行壓縮，在不影響結果的同時，使數據變得更簡潔［1，2]。采用IBM SPSS Statistics 23.0 軟件對不同下線時間加香塑料板的33 種揮發性物質的相對含量進行PCA 分析，分析得到各主成分的特征值、方差貢獻率、累計貢獻率見表3。前兩個主成分累計方差貢獻率達93.582 %，其中主成分1 的貢獻率為80.797 %，主成分2 的貢獻率為12.786 %。主成分貢獻率累計超過85 %時，說明主成分反映了原始變量的絕大部分信息，可以使用主成分代替原始數據進行分析［3]。因此這兩個主成分可以客觀地反應（竹）香塑料板隨時間其香味成分的變化，因此選前兩個主成分代替原33 個揮發性物質成分進行分析，這也說明了選用主成分分析達到降維的目［4]。

圖2 所示為（竹）香塑料板33 種揮發性物質的PCA分析載荷得分圖，該圖反映出各種不同的揮發性物質對主成分的影響。PC1 中載荷較高的正影響揮發性物質主要有別羅勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等，PC2中載荷較高的正影響揮發性物質主要有莰烯、苯酚。

圖2 （竹）香味塑料板33 種揮發性物質主成分載荷得分圖

3 結論與討論

通過對（竹）香塑料板進行氣味VOC 試驗得出，在下線一定時間內，其香味濃度隨時間推移變淡，TVOC逐漸下降，氣味等級越來越好。

表3 主成分方差貢獻率

通過對（竹）香塑料板色譜數據進行分析，得到其揮發性物質包括烷烴類、不飽和烯烴、醇類、酯類、醛類、酚類等物質共計33 種。通過對33 種物質進行主成分分析得到兩組主成分，影響（竹）香塑料板揮發特性的主要物質有別羅勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等。

影響（竹）香塑料板揮發特性的物質不僅與揮發性物質的含量有關，還與揮發性氣味物質的閾值有極大的關系。完全通過含量數據分析仍有一定的局限性，無法完全真實的反映出對氣味貢獻最大的物質，因此可以考慮氣味閾值、電子鼻、數據處理軟件等結合分析氣味物質的貢獻度。本次研究主要分析(竹)香味塑料板下線后的揮發特性變化，為香味塑料新產品開發提供理論依據，且為香味塑料的綜合開發利用提供參考。