汽車內飾材料揮發性物質散發趨勢研究

邵增杰,宋景華，汪海豐

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，寧波 315336）

引言

目前隨著人們生活水平的不斷提高，對汽車的需求量也在的不斷增加，同時汽車車內空氣質量的問題也逐漸被消費者所重視。車內VOC是影響車內空氣質量的主要因素，且GB 18352.6-2016《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》明確規定車內空氣質量必須滿足GB/T 27630-2011《實用車內空氣質量評價指南》及后續版本要求，所以對車內空氣質量的管控勢在必行。

汽車內飾作為汽車的重要組成部分，其主要用料為非金屬材料，例如：塑料、真皮、PVC、發泡等，這些非金屬材料受熱之后便會散發各種揮發性有機物，如：烷烴烯烴、醇醚類、醛酮類、羧酸類、酯類、胺類和芳香族化合物等物質，這些物質多數具有特殊氣味，比較容易引起人們的反感，而且這些物質中部分物質具有毒性，長期接觸，會對人體健康造成一定危害[1,2]。

目前行業內對整車VOCs的測試主要有常溫試驗和高溫試驗，分別模擬了車輛過夜停放和車輛高溫暴曬兩種狀態下VOCs的釋放量。由于車內氣味和揮發性有機物主要是由汽車內飾非金屬材料帶來的，因此，本文通過研究零部件及材料在常溫和高溫狀態下VOCs的散發趨勢來預測模擬整車狀態下車內揮發性有機物的變化趨勢，為企業VOCs檢測和管控提供參考依據。

1 試驗原理

將待測零部件放置在密封的采樣袋中，充入適量氮氣，將采樣袋在一定溫度下加熱一定時間，使零部件或材料中的揮發性有機物散發到袋內氣體中，與袋內氣體充分混合均勻，用SIFT-MS(選擇離子流動管-質譜)對采樣袋中氣體有機揮發物進行分析，并實時監測記錄袋內零部件或材料揮發性有機物釋放量隨時間推移的變化趨勢。

2 試驗部分

2.1 儀器與設備

Tedlar 采樣袋：100 L、500 L、2 000 L；

零部件VOC 采樣艙：要求溫度偏差±2 ℃；

SYFT-MS（選擇離子流動管-質譜）。

2.2 試驗方法

2.2.1 加熱溫度對揮發性有機物的影響

取同一批次的頂棚總成和車門內飾板用鋁箔及PE膜包裝好，然后置于溫度（23±2）℃，濕度（50±10）%RH的恒溫恒濕艙中平衡24 h以上，使樣品內部VOCs分布均勻，按照表1中測試條件進行測試，使用SYFT-MS在2 h時采樣分析，測定樣件在測試袋中散發出的揮發性有機物濃度。

表1 試驗條件

2.2.2 加熱時間對揮發性有機物的影響

本文針對零部件或材料中揮發性有機物隨時間的變化趨勢的研究，采用60 ℃加熱試驗；試驗選取車內頂棚總成、備胎、發泡材料等零部件和材料并使用鋁箔及PE膜包裝好，然后置于溫度（23±2）℃，濕度（50±10）%RH的恒溫恒濕艙中平衡24 h以上，使樣品內部VOC分布均勻；按照表2中測試條件進行分析試驗，使用SYFTMS在（1、2、3、4、6、8、10、16、24）h時采樣分析，測定樣件在測試袋中釋放的的揮發性有機物濃度。

表2 試驗條件

3 結果分析

3.1 加熱溫度對揮發性有機物的影響分析

同批次頂棚總成和車門內飾板樣件加熱2 h的結果見表3、表4。

表3 頂棚總成25 ℃、60 ℃和65 ℃加熱2 h VOC各物質濃度/μg/m3

因為胺類物質僅存在含有PU發泡、EPDM發泡、EVA發泡等材料的零部件中，如：座椅、座椅面套、頂蓋內飾板、地毯、密封條等，所以由表3的結果可知胺類物質在高溫時的釋放量大約為常溫時的1.9～3.0倍，由表3、表4結果可知苯系物高溫時的釋放量大約為常溫時的1.6～3.6倍，醛類物質在高溫時的釋放量大約為常溫時的5.6～7.0倍。

表4 車門內飾板25 ℃、60 ℃和65 ℃加熱2 h VOC各物質濃度/μg/m3

綜上，同種零部件或材料在相同的測試時間、體積下，加熱溫度越高，VOCs散發量越大，使用高溫測試能更有效的對車內VOCs進行評估；且醛類物質隨著溫度的升高釋放增量要遠高于其他物質，可以得出醛類物質對溫度的敏感度要遠大于苯系物，推測其主要的原因是醛類的沸點較低，受熱容易揮發，隨著溫度的升高釋放增量要遠高于其他物質。如甲醛沸點為-19.5 ℃，在常溫狀態下即為氣體，極易揮發。

3.2 加熱時間對揮發性有機物的影響分析

從圖1～圖3三種零部件和材料的VOCs結果來看，零部件或材料在一定的封閉體積內，其揮發性有機物釋放量跟時間并不成正比關系，其釋放量在達到某一濃度時會達到動態平衡狀態，趨于穩定，而并非隨時間的推移而持續升高。

圖3 發泡材料60 ℃下VOC各物質濃度散發趨勢圖

另外從圖1～3的檢測結果也可以看出，苯系物和醛類物質在2 h和24 h時濃度并未有太大波動，其釋放量在2 h時已趨于平衡；但其中胺類物質在2 h時的釋放量并未達到峰值，而是在（8～10）h左右其釋放量趨于平衡。所以在60 ℃加熱下，加熱2 h就可以有效評估被檢測樣件的苯系物和醛酮類物質的釋放量，而對于胺類物質，試驗時間延長至（8～10）h能更準確評估其釋放量。

圖1 頂棚60 ℃下VOC各物質濃度散發趨勢圖

圖2 備胎60 ℃下VOC各物質濃度散發趨勢圖

4 結論

本文主要通過對車門內飾板、頂棚、備胎、發泡材料等零部件及材料進行了VOCs散發物質的監測及記錄，研究結果發現同一種零部件或材料在相同的測試時間、測試體積下，加熱溫度越高，其VOCs散發量越大，且其中醛類物質對溫度的敏感性要遠高于苯系物與胺類物質；且在60 ℃加熱溫度下，一定的密閉體積中，零部件或材料VOCs隨加熱時間的增加，其中苯系物、醛酮物質和胺類物質隨時間的推移其散發量會逐漸趨于平衡，其中的苯系物和醛酮類物質在2 h時已趨于平衡，而胺類物質要到（8～10）h左右才可以達到平衡。

綜上所述，對于零部件VOCs的管控，高溫測試能更有效的對車內VOCs進行評估；

且若是只針對苯系物與醛酮類物質管控，那么在60 ℃加熱下，加熱2 h就可以有效評估被檢測樣件的苯系物和醛酮類物質的釋放量，若是對胺類物質進行管控要求，建議試驗時間延長至（8～10）h能更準確評估其釋放量。