材料散发对零部件挥发性有机化合物释放量的影响

2022-02-03李丽凤许明春胡隽隽姚其海江淮汽车股份集团有限公司技术中心

安徽科技 2022年11期

文/李丽凤许明春胡隽隽姚其海洪丽（江淮汽车股份集团有限公司技术中心）

随着人们对车内空气质量的重视，各大主机厂也在逐渐加大对整车挥发性有机化合物(VOCs)的管控力度，整车VOCs目标通常通过重点零部件VOCs管控达成，目前，国内各车企均有重点零部件的VOCs限值要求。在实际的零部件管控中，零部件原材料种类和用量的不同，在很大程度上影响零部件VOCs的散发值，对整车空气质量有较大影响。因此，研究材料散发对零部件VOCs释放量的影响对提升整车空气质量有重要意义。

一、研究目的

近年来，随着人们用车需求的转变，消费者的购车需求已经从最基本的质量可靠性转变为舒适、安全、环保。人们消费需求的升级对座舱环境提出了更高的需求，汽车的“感观质量”在用户购车决策过程中有着越来越重要的地位。感观质量是指用户通过“看、听、摸、闻”等感知手段对汽车品质及特性的主观感知。其中，车内空气质量不仅会影响用户的用车体验，也会对用户的健康带来一定的风险。车内异味易使驾驶员心神不宁，产生烦躁情绪，极易引发交通事故。车内有机挥发物“三醛五苯”会严重危害身体健康，使乘员产生头痛、哮喘等急、慢性疾病，还可能会影响消化系统，甚至还会导致癌症及基因突变。因此，严格把控整车VOCs及改善车内气味是十分必要的。

目前国内各大主机厂也在不断加强对VOCs的管控，主要是依据行业标准《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》（HJ/T 400-2007）及推荐性标准《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T 27630-2011）[1]，上述两标准均对整车VOCs做了限值要求，整车VOCs由零部件贡献而来[2]，其中内饰零部件对VOCs 贡献较高，如仪表板注塑件、座椅发泡、地毯面料等。为实现整车空气质量达标，主机厂需对重点零部件进行监测，需要通过关键零部件的VOCs、气味性目标达成作为前提[3]。我司现已开展材料-零件-整车三层次的VOCs和气味性管控[4]。由于内饰件材料种类繁多，包括塑料、橡胶、合成纤维、纺织品、皮革等，且不同的汽车内饰件材质对部件VOCs总成的影响不同[5]。除材料种类外，不同的材料用量对部件VOCs也有影响。对片材类样件，不同散发面积的样品的VOCs释放量不同；对于板块类样件，不同数量的样品的VOCs释放量也不同。研究内饰材料有机物散发对零部件VOCs释放量的影响可准确管控零部件VOCs，对提高整车空气质量有重要意义。

二、试验设备与方法

1.原材料

软内饰材料选取聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材质的地毯毯面及等密度纤维毡，裁取三种不同散发面积的样件做对比试验；注塑件材料选取PP 皮纹板，规格为15 cm×20 cm×2.5 mm，选取三种不同数量的样件做对比试验。

2.试验设备

主要仪器设备：气相色谱-质谱连用仪（安捷伦科技有限公司）；高效液相色谱仪（安捷伦科技有限公司）；整车VOCs环境舱（东莞市升微机电设备有限公司）。

3.试验方法

（1）软内饰材料试验方法

本试验中，软内饰材料选取地毯毯面及等密度纤维毡，两者均为PET 材质，裁取单散发面积为(5×104)mm2、（1×105）mm2、（2×105）mm2三种不同尺寸的样件，依次记为样品1、样品2、样品3；采用100 L 袋子法，使用高温试验方法：参考夏季整车在阳光下曝晒所达到的车内温度，将试验温度设为65℃，参考《车内非金属材料挥发性有机物和醛酮类物质测试方法》（企业内部标准）标准进行测试，测量材料VOCs（苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮）的散发值。PET 地毯毯面试验说明见表1，等密度纤维毡试验说明见表2。

表1 PET 地毯毯面试验说明

表2 等密度纤维毡试验说明

（2）注塑件材料试验方法

本试验中，注塑件材料选取PP 皮纹板，设立三组对照试验，试验说明见表3。分别选取2 块、4 块、8 块PP 皮纹板，采用100 L 袋子法，使用高温试验方法：参考夏季整车在阳光下曝晒所达到的车内温度，将试验温度设定为65℃，参考《车内非金属材料挥发性有机物和醛酮类物质测试方法》（企业内部标准）标准进行测试，测量材料VOCs（苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮）的散发值。

表3 PP 皮纹板试验说明

三、试验结果

1. PET 毯皮不同散发面积下VOCs散发特征对比

通过对比不同散发面积下PET 地毯毯面的有机物挥发值，可以看出，除苯乙烯未达到检测值外，其余物质浓度含量均随材料散发面积增加而增加。当材料散发面积增大4 倍时，苯散发值为2.4倍，甲苯散发值为3 倍，乙苯散发值为2.5 倍，二甲苯散发值为2.9 倍，甲醛散发值为3.5 倍，乙醛散发值为3.2 倍，丙酮散发值为2 倍。PET 地毯毯面中丙酮散发量增幅最小，甲醛含量受材料散发面积影响最大（图1）。

图1 PET 地毯毯面VOCs散发特征

2.等密度纤维毡不同散发面积下VOCs散发特征对比

通过对比不同散发面积下等密度纤维毡的有机物挥发值，可以看出：除苯乙烯及丙酮未达到检测值外，其余物质浓度散发量均随材料散发面积增加而增加。当材料散发面积增大4 倍时，甲苯散发值为2.3 倍，乙苯散发值为2 倍，二甲苯散发值为1.8 倍，甲醛散发值为2.1倍，乙醛散发值为5.2 倍，丙烯醛散发值为13.8 倍。PET 等密度纤维毡中，二甲苯的增幅最小，丙烯醛散发量受材料散发面积影响最大。其中，苯含量浓度波动不大，可能是因为其物质含量绝对值较小的因素（图2）。

图2 等密度纤维毡VOCs散发特征

3.注塑件材料板块数量对VOCs散发影响

注塑件材料板块数量对VOCs散发影响的研究选取PP 皮纹板。通过对比PP 皮纹板在不同数量下的有机物挥发值，可以看出：除苯外，其余物质浓度散发量均随样件数量增加而增加。当样件数量增加4 倍时，甲苯散发值为10.8倍，乙苯散发值为1.3 倍，二甲苯散发值为1.2 倍，苯乙烯散发值为1.2 倍，甲醛散发值为1.2 倍，乙醛散发值为3.5 倍，丙酮散发值为3.5 倍。PP 皮纹板中，甲苯散发量受材料散发影响最大。因苯含量绝对值较低，未体现明显变化趋势。

图3 PP 皮纹板VOCs散发特征

4. 材料散发对气味等级的影响

表4 为本文试验气味等级统计，可以看出在PET地毯毯面的试验中，当散发面积增大2 倍时，气味等级随材料散发面积增加而降低，当散发面积增大4 倍时，气味等级同增大2 倍时的气味等级相同，是由于在散发面积增大2 倍时，有机挥发物已经有一定含量。在等密度纤维毡及PP 皮纹板的试验中，气味等级均为3.5 级未发生变化，材料散发对等密度纤维毡及注塑件的气味等级影响不明显。