汽车内饰原材料的VOC测试方法与标准

2016-07-13方万漂中广核俊尔新材料有限公司浙江温州325011

橡塑技术与装备 2016年12期

关键词：测试方法法规

方万漂(中广核俊尔新材料有限公司，浙江温州 325011)

汽车内饰原材料的VOC测试方法与标准

方万漂
(中广核俊尔新材料有限公司，浙江温州 325011)

摘要：介绍国内外汽车内饰原材料的VOC测试方法与判定标准，介绍国内降低VOC含量的方法，提出汽车内饰原材料的发展趋势。

关键词：VOC；法规；测试方法

随着社会经济的发展与进步，公众对环保意识的不断提高。近年来，国内的雾霾、沙尘暴、PM2.5等环境问题的突出，公众对车内空气质量逐渐开始关注。VOC作为一个专业名词逐渐蹿红于各大品牌汽车4S店。VOC即 “Volatile Organic Compounds” 指挥发性有机化合物。常见的如具有致癌性的甲苯、二甲苯、甲醛等，由于汽车内部空间狭小，空气流通缓慢，因此极易使车内VOC浓度超标。高浓度的VOC会使驾驶员出现乏力、头晕等中毒症状。VOC可以说是隐形的杀手，时刻威胁着身体健康。为此，国外制定了相应的车内空气质量技术标准，防治车内VOC含量的超标。国内在2012年推出GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》作为推荐标准，在2014年将其订制为强制标准。然而，在国外则比中国起步更早，更严格。

1　现行各国法律法规

德国作为工业强国，在汽车行业内，由德国环保部门联合德国汽车工业协会（VDA）、消费者协会等相关部门出台最早的国家政策《德国汽车车内环境标准》。该标准规定：

(1)汽车本身、装在车内的塑料配件、地毯、车顶毡、沙发等需符合德国“蓝天使”环保标志的要求。

(2)车内装饰，坐套垫、胶黏剂等装饰材料含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等必须低于“德国三级车内环保标准”，比如车内甲醛含量不能超过0.08 mg/m³。

(3)汽车销售前还必须经过有毒空气释放期。

德国汽车工业协会质量管理中心（VDA-QMC）作为汽车生产的监管机构，依据ISO/TS16949中欧洲规范VDA276在汽车生产的过程中严格进行监管执行[1]，汽车零配件也需按照VDA276标准进行检测。确保汽车的空气质量在整车生产中并不会出现VOC超标情况。

美国每年因汽车车内空气污染问题造成约2 400起未成年人死亡和23 000起儿童呼吸道疾病案例，因此美国环保局要求汽车制造厂使用的材料必须申报，并必须经过环保部门审查以确保对环境和人体危害程度达到最低点后才能使用，申报者一旦违反规定，将负担巨额的罚款，还要召回产品清理污染，主要负责人甚至会被判刑。

日本则以日本汽车工业协会于2005年制定《汽车室内VOC（挥发性有机污染物）改善自主行动纲要》，该规定的有害物质比我国《乘用车内空气质量评价指南》多五种，其中对致癌的甲苯含量（260 ug/m3）限值远低于我国甲苯（1 100 ug/m3）限值[2]，且要求进行室内密封环境污染物测定时，采样前必须使用加热灯管照射密闭车体，使其室温达到40℃并保持4.5 h，因此该规定对甲苯限值要求非常高。

韩国在2007年部颁布了《新生产汽车的室内空气质量管理标准》，该管理标准规定了新生产车的挥发性污染物排放检测方法和标准，对两类有可能致癌的有害物质含量限值要求比较高。韩国汽车通过高科技自动监测车内空气质量，高档车一般配备AQS空气质量传感器，一旦车外的空气质量超标，AQS会自动切断风门，阻止废气流入车内。

2　VOC测试方法

目前，汽车VOC测试方法主要有整车测试、零部件测试和原材料测试。通过逐级测试的方法控制VOC的含量，以达到整车测试标准。国内一般车厂通过第三方检测机构针对GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》指出的HJ/T400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》进行测试[3]，而零部件测试和原材料测试则由供应商按照各个车厂要求的规定标准进行测试，没有明确的测试标准与限定，全部取决于车厂的要求，因此，国际汽车内饰原材料通用检测方法主要分为欧美车系执行标准和日系车系执行标准。根据执行标准不同，对采样测试方法也有所差异。

2.1欧系车系执行标准的采样方法与企业标准

欧系车系执行标准使用的标准主要以VDA270(气味)、VDA275（甲醛）、VDA277（GC）、VDA278 （TDS-GC/MS）和VDA276（TVOC、BTXE/S、醛类、酮类、氨气、甲醛、苯酚）[4]为主，最常用的采样方法有检测舱法、顶空法、热解析法和甲醛挥发法。

VDA270标准是描述在各种气候下（温度、湿度）对气体进行定性的试验方法[5]。测试时，将样品放置在中性味道的玻璃瓶中，用中性味道的密封圈密封，在一定的温度和湿度下，让样品组成成分中的挥发性有机物充分挥发，所产生的气味根据一个气味的准则进行评估。一般一次测试至少又5个人进行测试。由于消费者对汽车内饰VOC的主观意识是气味的大小刺激程度，即使是在VOC合格的情况下，消费者也不会对气味大的车内环境买账。因此该方法适用于各个车厂、零部件厂和原料供应商，由于成本测试低，也已成为各个车厂原材料VOC测试的强制标准。

检测舱法是由VDA276标准推荐描述了一种试验箱的检测方法，用于测定汽车驾驶室内部组件或者零部件的挥发性有机物的浓度（VOC）。要求在一个密闭的空间内（推荐体积为1 m3）并给定测试条件（如温度、湿度和空气交换律）进行时效处理，经过聚集由空气气流送至试验仪器，可同时收集抽取样品和雾化冷凝样品进行化学分析检测，由于检测舱法可以实时检测车内原材料及零部件的VOC含量水平与雾化检测，因此检测项目多且检测成本高，仅适合大规模的汽车企业和第三方检测机构。

顶空法是VDA277标准推荐一种测试方法。目前也是欧系汽车检测芳烃类有机物挥发性物质最常用的方法，主要是通过使用顶空进样器将试样气体通入气相色谱仪进行芳烃分析，由于顶空瓶大小有限，因此样品使用量较少，适合原材料VOC检测分析和VOC总碳分析。检测过程简单、检测成本低是顶空法的优势所在，但由于检测仪器只能分析和检测总的挥发性有机物含量，而不能具体分析其中的芳烃组分含量，因此该法测得的VOC虽能通过测试但在VDA270为标准的气味测试可能会出现气味不合格情况。

热解析法是VDA278标准推荐的一种检测苯烃类挥发性有机化合物的方法。该法是将待测试样装载在热解析管中，90℃高温热解0.5 h，将样品挥发出来的有机气体通入气质联用仪中，通过仪器分析，获得总碳含量和各种苯烃类挥发物含量。热解析法使用的分析仪器与国内HJ/T 400《车内挥发性有机物的醛酮类物质——采样测定方法》标准规定的分析仪器完全一致，因此，热解析法在国内有较高的普及性与广泛应用性。同时，热解析法测试使用的热解析管可以重复使用，检测成本低，适用于大批量原材料测试和分析。

甲醇挥发法VDA275标准推荐使用的一种简单高效的取样测试方法，取样设备结构简单，是测试醛酮类挥发物含量的通用方法，该方法过程简单，使用成本低，通过使用分光光度计和液相色谱仪，便可分析试样的甲醛含量与醛酮挥发物含量。基本满足GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》。

2.2日系汽车的采样方法与标准

日系汽车根据JASO M902标准推荐使用的采样袋法。采样袋法作为国内VOC检测主流方法之一[6]，其主要检测项目为醛类与苯烃类物质。采样袋法主要模拟样品在车内的使用情况，在采样袋中通入适量的氮气和升高一定的温度，使VOC气体挥发至采样袋中，可以使用TENAX管吸附苯烃类物质，用ATD-GC/MS检测或是使用DNPH醛酮类吸管洗脱后用HPLC检测。采样袋法取样根据样品的大小，所使用不同规格的采样袋，可以分为大袋子法和小袋子法，大袋子法可用来测试总成零部件，如仪表盘，方向盘和内饰零部件等，而小袋子法可以测试内饰所用原材料的VOC含量，两种测试的采样原理与流程基本一致，仅有操作参数稍有区别。因此采样袋法是一种简单方便的测试方法，不受试样大小限制，可以同时收集检测苯烃类与醛酮类气体，检测总成VOC含量。

3　低VOC实现方法

车内VOC超标主要源于车内空气流通率低、温度高以及原材料VOC超标等。车内空气流通率低导致车内挥发的有机挥发性化合物无法排出导致积累超标，因此，面对这个问题，汽车厂家在汽车设计的时候应该增加空气流通率，例如汽车天窗。而车内温度过高引起的VOC超标主要是车内零部件和黏合剂高温分解产生，零部件的VOC主要源于原材料的可挥发性有机物处于标准值的缘故引起的热分解挥发。所以，车内VOC的根源就是从原材料进行VOC的管控，从源头降低VOC。

原材料VOC主要来源：①原料残留单体；②生产过程中残留的溶剂、催化剂等；③助剂残留小分子；④原料降解产生的小分子。因此正对这些问题，最好的选择就是选择更纯净的原料和优化后处理工艺。供应商从配方角度考虑原材料应该选择小分子含量低的原料，这样有利于减轻加工过程中小分子的产生，其次是选择合适的填料与助剂，填料和助剂在生产过程中容易发生分解，因此选择合适的填料与助剂可以减少VOC的含量。对于能够通过VDA276标准的总碳及挥发性有机化合物的测试，但无法通过VDA270标准的气味测试，可以适量添加吸附剂和掩盖剂，使用吸附剂不但可以减少气味，同时可以降低VOC含量，而掩盖剂则只能掩盖气味，不能有效降低VOC，因此选择掩盖剂需要慎重选择。在原料成型工艺考虑，适当增加挤出机真空脱挥装置，尽可能抽走挥发出的小分子，其次，选择添加VOC气提剂和抽提剂也可以在抽真空段增加抽提效果，最后是材料的后处理工艺，可以增加一定的温度和压力促进原料成品中的VOC排出。

VOC是一个连接汽车产业链的枢纽，它连接着消费者和汽车上下游厂商，为了消费者的利益与健康，VOC已然成为很多汽车上游公司的重视与解决的重点对相，也为此研发出低VOC内饰材料，如中广核俊尔新材料有限公司的“俊洁”系列。

4　总结

国内汽车品牌众多，不同厂家对原材料的要求并未有统一的执行标准，由于GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》是测试整车的总VOC含量，即使现在已经作为强制要求，但达到要求，并不能做到车内无异味，这样促使国内大型供应商无法通过一些合资品牌原材料低VOC测试，即使是达到国标，且总碳含量非常低，也难以通过车厂的异味测试，因此，如果国内供应商突破低VOC的技术瓶颈，除了要达到国标之外，也要制定一系列芳烃项目和其他刺激性有机物、有机溶剂的测试，以达到在总碳合格的情况下，同时保证没有异味产生。

参考文献：

[1] VDA 276 Determination of organic substances as emitted from automotive interior products using a 1 m3 test chamber ［S］，2005.

[2] GB/T 27630 乘用车内空气质量评价指南[S]，2011.

[3] HJ/T400 车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法[S]，2007.

[4] 王亮，黄江玲，刘丹丹，汽车内饰零部件及其材料VOC含量分析的采样方法，汽车工艺与材料，2012，12：12～17.

[5] VDA 270 汽车内饰件材料的气味性质[S]，1992.

[6] 孙成武，陈林萍，曹维，采样袋法检测汽车内饰零部件VOC及结果分析[J].检测与维修，2014，6：16～18.

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