頂空-氣相色譜法密封膠中總碳測試的研究*

盛磊，陳曉婭

頂空-氣相色譜法密封膠中總碳測試的研究*

盛磊，陳曉婭

（重慶車輛檢測研究院有限公司排放節能實驗研究部，重慶 400000）

采用頂空－氣相色譜法測定總碳揮發性有機物，研究了密封膠的固化時間、顆粒大小對總碳揮發性有機物的影響。試驗結果表明：以氦氣作為載氣，在120℃下平衡5h，密封膠的固化時間及固化后經處理的顆粒大小對總碳測試結果影響較大。

頂空－氣相色譜；密封膠；總碳

前言

隨著物質和生活水平的提高，汽車作為人們的第三生活空間，車內空氣質量污染已成為重要的公共健康問題之一，究其原因，座艙內的各種非金屬材料所散發的揮發性有機物（如甲醛、苯系物等）對人的神經系統、免疫系統、內分泌系統等造成侵害，嚴重的還可能致癌，因此研究這些揮發性有機物的測定方法是解決車內空氣質量問題的關鍵之一。

密封膠作為汽車生產所必需的輔助材料，使用越來越廣泛，比如：用于底板粘結、底板與蒙皮接縫、絨布皮革粘結、線束過孔密封、行李艙覆膜板接縫密封等等。密封膠在座艙內普遍使用，其在固化過程中及固化后的一段時間都會對車內空氣質量產生影響，由于密封膠屬于輔助材料往往容易被忽略。筆者采用頂空－氣相色譜法在一定的測試條件[1]下對不同固化時間的密封膠以及試樣顆粒的大小對總碳揮發的影響進行測試、分析和探討。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：賽默飛TRIPLUS 500頂空儀，賽默飛TRACE 1300氣相色譜儀，帶有火焰離子化檢測儀。

頂空瓶：20mL，CNW。

色譜柱：內徑0.25mm，膜厚：0.25um，長度：30m，TG-WAXMS，賽默飛。

分析天平：分度值0.1mg。

微量注射器：5uL。

試劑：丙酮、正丁醇（均為HPLC）。

1.2 測試條件

1.2.1頂空條件

溫度：加熱爐溫度120℃，環/樣品管路溫度150℃。

時間：平衡時間5h，環平衡時間：0.5min。

壓力：瓶壓105kPa，環壓：75kPa。

1.2.2色譜條件

GC柱溫：50℃保持3min，以15℃/min的速率升溫到140℃，以30℃/min的速率升溫到230℃保持1min。

進樣口溫度：200℃。

檢測器溫度：250℃。

分流模式：不分流。

載氣：氦氣。

載氣流速：1.2mL/min。

1.3 標準溶液的配置及校準曲線繪制

（1）以正丁醇為溶劑，配置7個不同濃度的標準溶液，分別為（單位：g/L）：0.1，0.5，1，5，10，50，100。

（2）分別將每個濃度的標準溶液用5uL的微量進樣器抽取4uL注入20mL頂空瓶中，以濃度為橫坐標，總峰面積為縱坐標繪制標準曲線。

1.4 總碳的計算

單位：ugC/g

系數2，產生于2，產生于“以每g試樣為基準”而1g試樣為2ul標準液在10ml瓶中；

系數0.624指碳在丙酮中的質量含量。

1.5 密封膠的預處理

采用3種不同型號的單組分密封膠[2]，分別為S1，S2，S3。使用相同的制片模具制樣，制作厚度為2mm±0.2mm，將樣品放置在23℃±2℃，50%±10%環境中，在室溫條件下自然固化。分別在固化時間為一周、兩周、三周、四周時對3種樣品取樣測試。將樣品剪裁成10~25mg顆粒，稱量0.5g試樣于頂空瓶中，每種樣品三個平行樣，在1.2測試條件下進行上機測試。

2 結論與討論

2.1 不同固化時間對密封膠總碳含量的影響

由圖可以看出，密封膠在前三周，隨著固化時間的增加，總碳含量具有明顯的降低；從第三周到第4周密封膠的總碳含量變化不大。

表1 四種密封膠在不同固化條件的總碳含量

圖1顯示，隨著固化時間的延長，樣品總碳含量的檢測結果的總體呈下降趨勢。其中前兩周隨著固化時間的延長，總碳含量的檢測結果顯著下降，后兩周固化時間對總碳含量檢測結果的影響不明顯。

經分析，在前兩周，一方面密封膠內的有機小分子揮發較快，另一方面，空氣中的水分與密封膠膠樣內的有效成分接觸，膠樣由外到內逐漸發生濕氣固化反應，使得密封膠交聯固化，因此在前兩周，隨著固化時間的延長，密封膠中的總碳含量檢測結果不斷降低；在后兩周密封膠的總碳含量變化不大，主要是由于密封膠中的有機小分子揮發趨勢降低，再者，密封膠中的有效成分已基本固化，此時密封膠固化程度較高。因此，在使用頂空氣相色譜法測定密封膠中的總碳含量時，要根據密封膠的類別及性質選擇不同的預處理方案進行制樣，而選擇合適的固化時間尤為重要。

2.2 顆粒大小對密封膠中總碳含量的影響

將固化后的密封膠剪成不同大小的顆粒（5mg、10mg、15mg、20mg、25mg、30mg），每種顆粒大小的樣品準確稱取0.5g兩份進行上機測試。

圖2顯示，樣品顆粒大小影響總碳含量的檢測結果。樣品顆粒在5~30mg范圍內，總碳含量檢測結果整體趨勢為樣品顆粒越大總碳含量檢測結果越小。5~20mg范圍內，顆粒大小對總碳的測試結果影響顯著，20~30mg范圍內，顆粒大小對總碳的測試結果影響不明顯。

圖2 總碳含量隨顆粒大小的變化曲線

經分析，顆粒越小的樣品比表面積越大，比表面積越大的樣品在孵化過程中揮發出的有機物越多，總碳含量檢測結果越高。因此，在使用頂空氣相色譜法測試總碳含量時，要按照要求嚴格控制樣品剪裁顆粒的大小。

[1] Determination of Organic Emission of Non-metallic materials from vehicles Interior VDA 277[S].

[2] 汽車用單組分聚氨酯密封膠QC/C 1024-2015[S].

Study on Dtermination of Total Volatile Organic Content in Sealant by Headspace-Gas Chromatography*

Sheng Lei, Chen Xiaoya

( Chongqing vehicle Test & Research Institute Co., Ltd.. Energy-saving Emission est & Research department,Chongqing 400000 )

Headspace-gas chromatography was used to determine the TVOC, and the effects of the curing time and particle size of the sealant on the TVOC were studied. The test results show that the curing time of the sealant and the particle size after curing have a great influence on the test results under the condition that the sample is equilibrated at 120°C for 5 hours with helium as the carrier gas.

Headspace-gas chromatography; Sealant; Total carbon

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.044

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

盛磊，學士，助理工程師，就職于重慶車輛檢測研究院有限公司排放節能實驗研究部，研究方向：車內揮發性有機物檢測、材料散發性。

客車車內空氣質量測評研究基金（或項目）（20AKC8）資助。