汽車內飾零部件中VOCs散發的快速分析方法研究

劉娟　王若鑫　賈珍珍

摘 要：本研究采用了一種多離子在線質譜儀快速分析汽車零部件中的VOCs散發物質，并與傳統分析儀器GCMS/HPLC的結果進行比較。結果顯示，兩組分析結果之間具有良好的相關性，從而說明多離子在線質譜儀能夠被應用于汽車零部件中VOCs散發的快速掃描測試，為汽車VOCs管控提供一種全新的快速分析方法。

關鍵詞：內飾零部件 VOCs散發 快速分析方法

Research on VOCs Emission from Automotive Interior Parts by Rapid Analysis Method

Liu Juan，Wang Ruoxin，Jia Zhenzhen

Abstract：In this study， a selected ion flow tube mass spectrometry was used for rapid analysis of VOCs emitted from automotive parts， and the results were compared with those of traditional analysis method GCMS/HPLC. The results show that there is a good correlation between the two analysis results， which shows that the selected ion flow tube mass spectrometry can be applied to the rapid scanning test of VOCs emission in automotive parts， and provide a new fast analysis method for the control of automotive VOCs.

Key words：automotive interior parts， VOCs emission， rapid analysis method

1 汽車VOCs快速分析方法介紹

汽車內飾物如儀表板、方向盤、座椅、地毯、頂棚等零部件釋放出的VOCs是車內空氣中VOCs的主要來源，如要從源頭解決車內空氣質量問題就必須控制汽車內飾物中VOCs的釋放[1]。目前汽車零部件VOCs多種測試方法[2]中，袋式法[3]作為其方法之一，是目前各車廠廣泛采用的控制VOCs散發的主要測試手段。

本研究以袋式法為基礎，測試了多種汽車內飾零部件中的揮發性有機物VOCs的散發濃度。

采用了一種多離子在線質譜儀Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry（以下簡稱“SIFT-MS”）[4]作為分析設備。該設備是一種直接式質譜，通過精準的化學離子反應來檢測和定量痕量的VOCs物質，是一種實時、高效分析氣體的理想工具[5]。由于使用了獨特的多離子組合技術，對不同目標物質能夠產生出不同的“指紋”產物，從而實現多目標同步快速定量分析。同時與傳統的GCMS/HPLC定量結果進行對照比較，驗證了SIFT-MS在汽車內飾零部件VOCs測試應用中的適用性。

2 實驗部分

2.1 主要實驗設備

步入式采樣艙：東莞昇微，V-BIR-78;采樣袋：聚氟乙烯（PVF）薄膜（厚度=0.05mm）;多離子在線質譜儀（SIFT-MS）：Syft Technology，Voice 200Ultra;熱脫附氣相色譜質譜儀：Markes TD100，Agilent 7890A/5975C;高效液相色譜儀：Thermo Scientific，UltiMate 3000。

2.2 實驗方法

將待測樣品放入2000L袋子中，按照ISO12219-2袋式法前處理流程，沖入氮氣后，放入65℃的步入式采樣艙內，加熱兩個小時后，開啟SIFT-MS直接掃描測試袋內VOCs濃度值，每袋重復掃描三次，取其均值作為本樣品的SIFT-MS定量結果。

在SIFT-MS進行掃描測試的同時，同步使用采樣泵收集袋內氣體，分別通過Tenax TA管和DNPH管進行VOCs富集，分別通過GCMS和HPLC進行定量分析，作為傳統方法定量結果（以下簡稱“對照組”）。

3 結果與討論

3.1 選用了同批次的10組后排座椅發泡樣品進行研究。

將樣品分別放入袋內，每個袋同時使用SIFT-MS與傳統方法兩種方式進行定量，取兩種方式的各自10次測試均值進行對比，結果如圖1所示?？梢钥闯觯篠IFT-MS結果普遍比對照組結果稍大，部分原因可能是由于SIFT-MS是一種直接式質譜，樣品氣體直接進入儀器定量分析，減少了傳統方法中吸附管吸附與脫附的中間過程，損耗相對較小。

3.2 選用不同種類的內飾零部件，包括頂棚、座椅、方向盤、IP等共計20組進行研究。將樣品分別放入2000L袋內，每個袋子同時通過SIFT-MS和傳統方式進行定量：

（1）甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙醛的SIFT-MS與對照組結果相關系數R2都在0.9以上，說明兩者之間有高度的相關性。

（2）苯和苯乙烯的SIFT-MS與對照組結果相關系數R2只能達到0.7以上，相對較低，原因可能是樣品中的測試結果均較小，導致測試誤差偏大，從而降低了兩者的相關性。

（3）多種汽車內飾零部件的測試結果均顯示SIFT-MS與對照組結果保持良好相關性，說明SIFT-MS這種直接式質譜的分析方法能夠適應多種基質類型，并在復雜基質中保持良好的目標物質選擇性。

3.3 本研究也分析了丙烯醛的相關數據，但由于受DNPH衍生反應效率低的影響[6]，丙烯醛在HPLC方法測試中的結果均顯示為未檢出，但SIFT-MS方法采用軟電離的形式，不受衍生效率的影響，均能得到一個陽性結果。兩種方法的測試結果無法進行對照比較，現有的研究方案還需要進一步改善，本文暫時不對結果進行分析。

4 結語

本研究發現，SIFT-MS作為一種快速分析設備，其定量結果穩定，數據可重現，在多種基質背景下與GCMS/HPLC的傳統定量結果之間存在良好的相關性，同時，又具有操作簡便、測試快速等顯著優勢，使得該設備能夠在汽車車內環境VOCs管控領域作為一種突破性的補充技術，擁有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]王文濤，李莉，劉強，楊安志，趙福全.汽車VOC檢測方法研究[J].2011汽車車身內外飾產品及新材料應用國際研討會論文集.2011：101-104.

[2]王艷青，王茜，陳楠.袋式法VOC測試影響因素分析及準確度提升研究[J].交通工程技術.2016（43）：39-44.

[3]《Interior air of road vehicles-Part 2：Screening method for the determination of the emissions of volatile organic compounds from vehicle interior parts and materials-Bag method》[S] ISO 12219-2.2012.

[4]https：//www.syft.com/.

[5]王若鑫，劉娟，湯品一.汽車內飾零部件VOCs快速分析的應用[J].時代汽車2019（08）：118-119.

[6]Christopher Nones，Yan Li，Daniel Milligan，Barry Prince.《Ultra-Trace Real Time VOC Measurements by SIFT-MS for VIAQ》[J] SAE International. Journal of Engines. 2017：volume10，issue4.