本文主要进行了加热温度和加热时间对汽车内饰非金属材料或零部件VOCs(挥发性有机物)散发趋势的研究｡研究结果表明同一种零部件或材料在相同的测试时间､测试体积下,加热温度越高,其VOCs散发量越高;而在密闭环境中60℃加热时,零部件或材料中的苯系物､醛类物质和胺类物质随时间的推移其散发里会逐渐趋于平衡,其中苯系物和醛类物质在2h时趋于平衡,而胺类物质在(8~10)h左右才达到平衡。

目前随着人们生活水平的不断提高,对汽车的需求量也在的不断增加,同时汽车车内空气质量的问题也逐渐被消费者所重视｡车内VOC是影响车内空气质量的主要因素,且GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》明确规定车内空气质量必须满足GB/T27630-2011《实用车内空气质量评价指南》及后续版本要求,所以对车内空气质量的管控势在必行｡

汽车内饰作为汽车的重要组成部分,其主要用料为非金属材料,例如:塑料､真皮､PVC､发泡等,这些非金属材料受热之后便会散发各种挥发性有机物,如:烷烃烯烃､醇醚类､醛酮类､羧酸类､酯类､胺类和芳香族化合物等物质,这些物质多数具有特殊气味,比较容易引起人们的反感,而且这些物质中部分物质具有毒性,长期接触,会对人体健康造成一定危害[1,2]｡

目前行业内对整车VOCs的测试主要有常温试验和高温试验,分别模拟了车辆过夜停放和车辆高温暴晒两种状态下VOCs的释放量｡由于车内气味和挥发性有机物主要是由汽车内饰非金属材料带来的,因此,本文通过研究零部件及材料在常温和高温状态下VOCs的散发趋势来预测模拟整车状态下车内挥发性有机物的变化趋势,为企业VOCs检测和管控提供参考依据｡

试验原理

将待测零部件放置在密封的采样袋中,充入适量氮气,将采样袋在一定温度下加热一定时间,使零部件或材料中的挥发性有机物散发到袋内气体中,与袋内气体充分混合均匀,用SIFT-MS(选择离子流动管-质谱)对采样袋中气体有机挥发物进行分析,并实时监测记录袋内零部件或材料挥发性有机物释放量随时间推移的变化趋势｡

试验部分

仪器与设备

Tedlar采样袋:100L､500L､2000L;零部件VOC采样舱:要求温度偏差±2℃;SYFT-MS(选择离子流动管-质谱)｡

试验方法

加热温度对挥发性有机物的影响

取同一批次的顶棚总成和车门内饰板用铝箔及PE膜包装好,然后置于温度(23±2)℃,湿度(50±10)%RH的恒温恒湿舱中平衡24h以上,使样品内部VOCs分布均匀,按照表1中测试条件进行测试,使用SYFT-MS在2h时采样分析,测定样件在测试袋中散发出的挥发性有机物浓度｡

加热时间对挥发性有机物的影响

本文针对零部件或材料中挥发性有机物随时间的变化趋势的研究,采用60℃加热试验;试验选取车内顶棚总成､备胎､发泡材料等零部件和材料并使用铝箔及PE膜包装好,然后置于温度(23±2)℃,湿度(50±10)%RH的恒温恒湿舱中平衡24h以上,使样品内部VOC分布均匀;按照表2中测试条件进行分析试验,使用SYFT-MS在(1､2､3､4､6､8､10､16､24)h时采样分析,测定样件在测试袋中释放的的挥发性有机物浓度｡

结果分析

加热温度对挥发性有机物的影响分析

同批次顶棚总成和车门内饰板样件加热2h的结果见表3､表4｡

因为胺类物质仅存在含有PU发泡､EPDM发泡､EVA发泡等材料的零部件中,如:座椅､座椅面套､顶盖内饰板､地毯､密封条等,所以由表3的结果可知胺类物质在高温时的释放量大约为常温时的1.9~3.0倍,由表3､表4结果可知苯系物高温时的释放量大约为常温时的1.6~3.6倍,醛类物质在高温时的释放量大约为常温时的5.6~7.0倍｡

综上,同种零部件或材料在相同的测试时间､体积下,加热温度越高,VOCs散发量越大,使用高温测试能更有效的对车内VOCs进行评估;且醛类物质随着温度的升高释放增量要远高于其他物质,可以得出醛类物质对温度的敏感度要远大于苯系物,推测其主要的原因是醛类的沸点较低,受热容易挥发,随着温度的升高释放增量要远高于其他物质｡如甲醛沸点为-19.5℃,在常温状态下即为气体,极易挥发｡

搪塑工艺

从图1~图3三种零部件和材料的VOCs结果来看,零部件或材料在一定的封闭体积内,其挥发性有机物释放量跟时间并不成正比关系,其释放量在达到某一浓度时会达到动态平衡状态,趋于稳定,而并非随时间的推移而持续升高｡

另外从图1~3的检测结果也可以看出,苯系物和醛类物质在2h和24h时浓度并未有太大波动,其释放量在2h时已趋于平衡;但其中胺类物质在2h时的释放量并未达到峰值,而是在(8~10)h左右其释放量趋于平衡｡所以在60℃加热下,加热2h就可以有效评估被检测样件的苯系物和醛酮类物质的释放量,而对于胺类物质,试验时间延长至(8~10)h能更准确评估其释放量｡

结论

本文主要通过对车门内饰板､顶棚､备胎､发泡材料等零部件及材料进行了VOCs散发物质的监测及记录,研究结果发现同一种零部件或材料在相同的测试时间､测试体积下,加热温度越高,其VOCs散发量越大,且其中醛类物质对温度的敏感性要远高于苯系物与胺类物质;且在60℃加热温度下,一定的密闭体积中,零部件或材料VOCs随加热时间的增加,其中苯系物､醛酮物质和胺类物质随时间的推移其散发量会逐渐趋于平衡,其中的苯系物和醛酮类物质在2h时已趋于平衡,而胺类物质要到(8~10)h左右才可以达到平衡｡

综上所述,对于零部件VOCs的管控,高温测试能更有效的对车内VOCs进行评估;且若是只针对苯系物与醛酮类物质管控,那么在60℃加热下,加热2h就可以有效评估被检测样件的苯系物和醛酮类物质的释放量,若是对胺类物质进行管控要求,建议试验时间延长至(8~10)h能更准确评估其释放量｡