汽車內(nèi)飾原材料的VOC測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn)

方萬(wàn)漂(中廣核俊爾新材料有限公司，浙江 溫州 325011)

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汽車內(nèi)飾原材料的VOC測(cè)試方法與標(biāo)準(zhǔn)

方萬(wàn)漂
(中廣核俊爾新材料有限公司，浙江 溫州 325011)

摘要：介紹國(guó)內(nèi)外汽車內(nèi)飾原材料的VOC測(cè)試方法與判定標(biāo)準(zhǔn)，介紹國(guó)內(nèi)降低VOC含量的方法，提出汽車內(nèi)飾原材料的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：VOC；法規(guī)；測(cè)試方法

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，公眾對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷提高。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的霧霾、沙塵暴、PM2.5等環(huán)境問(wèn)題的突出，公眾對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量逐漸開始關(guān)注。VOC作為一個(gè)專業(yè)名詞逐漸躥紅于各大品牌汽車4S店。VOC即 “Volatile Organic Compounds” 指揮發(fā)性有機(jī)化合物。常見的如具有致癌性的甲苯、二甲苯、甲醛等，由于汽車內(nèi)部空間狹小，空氣流通緩慢，因此極易使車內(nèi)VOC濃度超標(biāo)。高濃度的VOC會(huì)使駕駛員出現(xiàn)乏力、頭暈等中毒癥狀。VOC可以說(shuō)是隱形的殺手，時(shí)刻威脅著身體健康。為此，國(guó)外制定了相應(yīng)的車內(nèi)空氣質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，防治車內(nèi)VOC含量的超標(biāo)。 國(guó)內(nèi)在2012年推出GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》作為推薦標(biāo)準(zhǔn)，在2014年將其訂制為強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。然而，在國(guó)外則比中國(guó)起步更早，更嚴(yán)格。

1　現(xiàn)行各國(guó)法律法規(guī)

德國(guó)作為工業(yè)強(qiáng)國(guó)，在汽車行業(yè)內(nèi)，由德國(guó)環(huán)保部門聯(lián)合德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)（VDA）、消費(fèi)者協(xié)會(huì)等相關(guān)部門出臺(tái)最早的國(guó)家政策《德國(guó)汽車車內(nèi)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

(1)汽車本身、裝在車內(nèi)的塑料配件、地毯、車頂氈、沙發(fā)等需符合德國(guó)“藍(lán)天使”環(huán)保標(biāo)志的要求。

(2)車內(nèi)裝飾，坐套墊、膠黏劑等裝飾材料含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等必須低于“德國(guó)三級(jí)車內(nèi)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)”，比如車內(nèi)甲醛含量不能超過(guò)0.08 mg/m3。

(3)汽車銷售前還必須經(jīng)過(guò)有毒空氣釋放期。

德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)質(zhì)量管理中心（VDA-QMC）作為汽車生產(chǎn)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，依據(jù)ISO/TS16949中歐洲規(guī)范VDA276在汽車生產(chǎn)的過(guò)程中嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)管執(zhí)行[1]，汽車零配件也需按照VDA276標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。確保汽車的空氣質(zhì)量在整車生產(chǎn)中并不會(huì)出現(xiàn)VOC超標(biāo)情況。

美國(guó)每年因汽車車內(nèi)空氣污染問(wèn)題造成約2 400起未成年人死亡和23 000起兒童呼吸道疾病案例，因此美國(guó)環(huán)保局要求汽車制造廠使用的材料必須申報(bào)，并必須經(jīng)過(guò)環(huán)保部門審查以確保對(duì)環(huán)境和人體危害程度達(dá)到最低點(diǎn)后才能使用，申報(bào)者一旦違反規(guī)定，將負(fù)擔(dān)巨額的罰款，還要召回產(chǎn)品清理污染，主要負(fù)責(zé)人甚至?xí)慌行獭?/p>

日本則以日本汽車工業(yè)協(xié)會(huì)于2005年制定《汽車室內(nèi)VOC（揮發(fā)性有機(jī)污染物）改善自主行動(dòng)綱要》，該規(guī)定的有害物質(zhì)比我國(guó)《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》多五種，其中對(duì)致癌的甲苯含量（260 ug/m3）限值遠(yuǎn)低于我國(guó)甲苯（1 100 ug/m3）限值[2]，且要求進(jìn)行室內(nèi)密封環(huán)境污染物測(cè)定時(shí)，采樣前必須使用加熱燈管照射密閉車體，使其室溫達(dá)到40℃并保持4.5 h，因此該規(guī)定對(duì)甲苯限值要求非常高。

韓國(guó)在2007年部頒布了《新生產(chǎn)汽車的室內(nèi)空氣質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)》，該管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了新生產(chǎn)車的揮發(fā)性污染物排放檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩類有可能致癌的有害物質(zhì)含量限值要求比較高。韓國(guó)汽車通過(guò)高科技自動(dòng)監(jiān)測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，高檔車一般配備AQS空氣質(zhì)量傳感器，一旦車外的空氣質(zhì)量超標(biāo)，AQS會(huì)自動(dòng)切斷風(fēng)門，阻止廢氣流入車內(nèi)。

2　VOC測(cè)試方法

目前，汽車VOC測(cè)試方法主要有整車測(cè)試、零部件測(cè)試和原材料測(cè)試。通過(guò)逐級(jí)測(cè)試的方法控制VOC的含量，以達(dá)到整車測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)一般車廠通過(guò)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)針對(duì)GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》指出的HJ/T400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》進(jìn)行測(cè)試[3]，而零部件測(cè)試和原材料測(cè)試則由供應(yīng)商按照各個(gè)車廠要求的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，沒(méi)有明確的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與限定，全部取決于車廠的要求，因此，國(guó)際汽車內(nèi)飾原材料通用檢測(cè)方法主要分為歐美車系執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和日系車系執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)采樣測(cè)試方法也有所差異。

2.1歐系車系執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的采樣方法與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

歐系車系執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)主要以VDA270(氣味)、VDA275（甲醛）、VDA277（GC）、VDA278 （TDS-GC/MS）和VDA276（TVOC、BTXE/S、醛類、酮類、氨氣、甲醛、苯酚）[4]為主，最常用的采樣方法有檢測(cè)艙法、頂空法、熱解析法和甲醛揮發(fā)法。

VDA270標(biāo)準(zhǔn)是描述在各種氣候下（溫度、濕度）對(duì)氣體進(jìn)行定性的試驗(yàn)方法[5]。測(cè)試時(shí)，將樣品放置在中性味道的玻璃瓶中，用中性味道的密封圈密封，在一定的溫度和濕度下，讓樣品組成成分中的揮發(fā)性有機(jī)物充分揮發(fā)，所產(chǎn)生的氣味根據(jù)一個(gè)氣味的準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)估。一般一次測(cè)試至少又5個(gè)人進(jìn)行測(cè)試。由于消費(fèi)者對(duì)汽車內(nèi)飾VOC的主觀意識(shí)是氣味的大小刺激程度，即使是在VOC合格的情況下，消費(fèi)者也不會(huì)對(duì)氣味大的車內(nèi)環(huán)境買賬。因此該方法適用于各個(gè)車廠、零部件廠和原料供應(yīng)商，由于成本測(cè)試低，也已成為各個(gè)車廠原材料VOC測(cè)試的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。

檢測(cè)艙法是由VDA276標(biāo)準(zhǔn)推薦描述了一種試驗(yàn)箱的檢測(cè)方法，用于測(cè)定汽車駕駛室內(nèi)部組件或者零部件的揮發(fā)性有機(jī)物的濃度（VOC）。要求在一個(gè)密閉的空間內(nèi)（推薦體積為1 m3）并給定測(cè)試條件（如溫度、濕度和空氣交換律）進(jìn)行時(shí)效處理，經(jīng)過(guò)聚集由空氣氣流送至試驗(yàn)儀器，可同時(shí)收集抽取樣品和霧化冷凝樣品進(jìn)行化學(xué)分析檢測(cè)，由于檢測(cè)艙法可以實(shí)時(shí)檢測(cè)車內(nèi)原材料及零部件的VOC含量水平與霧化檢測(cè)，因此檢測(cè)項(xiàng)目多且檢測(cè)成本高，僅適合大規(guī)模的汽車企業(yè)和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

頂空法是VDA277標(biāo)準(zhǔn)推薦一種測(cè)試方法。目前也是歐系汽車檢測(cè)芳烴類有機(jī)物揮發(fā)性物質(zhì)最常用的方法，主要是通過(guò)使用頂空進(jìn)樣器將試樣氣體通入氣相色譜儀進(jìn)行芳烴分析，由于頂空瓶大小有限，因此樣品使用量較少，適合原材料VOC檢測(cè)分析和VOC總碳分析。檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低是頂空法的優(yōu)勢(shì)所在，但由于檢測(cè)儀器只能分析和檢測(cè)總的揮發(fā)性有機(jī)物含量，而不能具體分析其中的芳烴組分含量，因此該法測(cè)得的VOC雖能通過(guò)測(cè)試但在VDA270為標(biāo)準(zhǔn)的氣味測(cè)試可能會(huì)出現(xiàn)氣味不合格情況。

熱解析法是VDA278標(biāo)準(zhǔn)推薦的一種檢測(cè)苯烴類揮發(fā)性有機(jī)化合物的方法。該法是將待測(cè)試樣裝載在熱解析管中，90℃高溫?zé)峤?.5 h，將樣品揮發(fā)出來(lái)的有機(jī)氣體通入氣質(zhì)聯(lián)用儀中，通過(guò)儀器分析，獲得總碳含量和各種苯烴類揮發(fā)物含量。熱解析法使用的分析儀器與國(guó)內(nèi)HJ/T 400《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的醛酮類物質(zhì)——采樣測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析儀器完全一致，因此，熱解析法在國(guó)內(nèi)有較高的普及性與廣泛應(yīng)用性。同時(shí)，熱解析法測(cè)試使用的熱解析管可以重復(fù)使用，檢測(cè)成本低，適用于大批量原材料測(cè)試和分析。

甲醇揮發(fā)法VDA275標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的一種簡(jiǎn)單高效的取樣測(cè)試方法，取樣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是測(cè)試醛酮類揮發(fā)物含量的通用方法，該方法過(guò)程簡(jiǎn)單，使用成本低，通過(guò)使用分光光度計(jì)和液相色譜儀，便可分析試樣的甲醛含量與醛酮揮發(fā)物含量?；緷M足GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》。

2.2日系汽車的采樣方法與標(biāo)準(zhǔn)

日系汽車根據(jù)JASO M902標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的采樣袋法。采樣袋法作為國(guó)內(nèi)VOC檢測(cè)主流方法之一[6]，其主要檢測(cè)項(xiàng)目為醛類與苯烴類物質(zhì)。采樣袋法主要模擬樣品在車內(nèi)的使用情況，在采樣袋中通入適量的氮?dú)夂蜕咭欢ǖ臏囟?，使VOC氣體揮發(fā)至采樣袋中，可以使用TENAX管吸附苯烴類物質(zhì)，用ATD-GC/MS檢測(cè)或是使用DNPH醛酮類吸管洗脫后用HPLC檢測(cè)。采樣袋法取樣根據(jù)樣品的大小，所使用不同規(guī)格的采樣袋，可以分為大袋子法和小袋子法，大袋子法可用來(lái)測(cè)試總成零部件，如儀表盤，方向盤和內(nèi)飾零部件等，而小袋子法可以測(cè)試內(nèi)飾所用原材料的VOC含量，兩種測(cè)試的采樣原理與流程基本一致，僅有操作參數(shù)稍有區(qū)別。因此采樣袋法是一種簡(jiǎn)單方便的測(cè)試方法，不受試樣大小限制，可以同時(shí)收集檢測(cè)苯烴類與醛酮類氣體，檢測(cè)總成VOC含量。

3　低VOC實(shí)現(xiàn)方法

車內(nèi)VOC超標(biāo)主要源于車內(nèi)空氣流通率低、溫度高以及原材料VOC超標(biāo)等。車內(nèi)空氣流通率低導(dǎo)致車內(nèi)揮發(fā)的有機(jī)揮發(fā)性化合物無(wú)法排出導(dǎo)致積累超標(biāo)，因此，面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，汽車廠家在汽車設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該增加空氣流通率，例如汽車天窗。而車內(nèi)溫度過(guò)高引起的VOC超標(biāo)主要是車內(nèi)零部件和黏合劑高溫分解產(chǎn)生，零部件的VOC主要源于原材料的可揮發(fā)性有機(jī)物處于標(biāo)準(zhǔn)值的緣故引起的熱分解揮發(fā)。所以，車內(nèi)VOC的根源就是從原材料進(jìn)行VOC的管控，從源頭降低VOC。

原材料VOC主要來(lái)源：①原料殘留單體；②生產(chǎn)過(guò)程中殘留的溶劑、催化劑等；③助劑殘留小分子；④原料降解產(chǎn)生的小分子。因此正對(duì)這些問(wèn)題，最好的選擇就是選擇更純凈的原料和優(yōu)化后處理工藝。供應(yīng)商從配方角度考慮原材料應(yīng)該選擇小分子含量低的原料，這樣有利于減輕加工過(guò)程中小分子的產(chǎn)生，其次是選擇合適的填料與助劑，填料和助劑在生產(chǎn)過(guò)程中容易發(fā)生分解，因此選擇合適的填料與助劑可以減少VOC的含量。對(duì)于能夠通過(guò)VDA276標(biāo)準(zhǔn)的總碳及揮發(fā)性有機(jī)化合物的測(cè)試，但無(wú)法通過(guò)VDA270標(biāo)準(zhǔn)的氣味測(cè)試，可以適量添加吸附劑和掩蓋劑，使用吸附劑不但可以減少氣味，同時(shí)可以降低VOC含量，而掩蓋劑則只能掩蓋氣味，不能有效降低VOC，因此選擇掩蓋劑需要慎重選擇。在原料成型工藝考慮，適當(dāng)增加擠出機(jī)真空脫揮裝置，盡可能抽走揮發(fā)出的小分子，其次，選擇添加VOC氣提劑和抽提劑也可以在抽真空段增加抽提效果，最后是材料的后處理工藝，可以增加一定的溫度和壓力促進(jìn)原料成品中的VOC排出。

VOC是一個(gè)連接汽車產(chǎn)業(yè)鏈的樞紐，它連接著消費(fèi)者和汽車上下游廠商，為了消費(fèi)者的利益與健康，VOC已然成為很多汽車上游公司的重視與解決的重點(diǎn)對(duì)相，也為此研發(fā)出低VOC內(nèi)飾材料，如中廣核俊爾新材料有限公司的“俊潔”系列。

4　總結(jié)

國(guó)內(nèi)汽車品牌眾多，不同廠家對(duì)原材料的要求并未有統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，由于GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》是測(cè)試整車的總VOC含量，即使現(xiàn)在已經(jīng)作為強(qiáng)制要求，但達(dá)到要求，并不能做到車內(nèi)無(wú)異味，這樣促使國(guó)內(nèi)大型供應(yīng)商無(wú)法通過(guò)一些合資品牌原材料低VOC測(cè)試，即使是達(dá)到國(guó)標(biāo)，且總碳含量非常低，也難以通過(guò)車廠的異味測(cè)試，因此，如果國(guó)內(nèi)供應(yīng)商突破低VOC的技術(shù)瓶頸，除了要達(dá)到國(guó)標(biāo)之外，也要制定一系列芳烴項(xiàng)目和其他刺激性有機(jī)物、有機(jī)溶劑的測(cè)試，以達(dá)到在總碳合格的情況下，同時(shí)保證沒(méi)有異味產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 王亮，黃江玲，劉丹丹，汽車內(nèi)飾零部件及其材料VOC含量分析的采樣方法，汽車工藝與材料，2012，12：12～17.

[5] VDA 270 汽車內(nèi)飾件材料的氣味性質(zhì)[S]，1992.

[6] 孫成武，陳林萍，曹維，采樣袋法檢測(cè)汽車內(nèi)飾零部件VOC及結(jié)果分析[J].檢測(cè)與維修，2014，6：16～18.

(R-03)

VOC test methods and standards of automotive interior materials

中圖分類號(hào)：TQ323.3

文章編號(hào)：1009-797X(2016)12-0068-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.028

作者簡(jiǎn)介：方萬(wàn)漂（1979-），男，高級(jí)工程師，主要從事高分子材料的改性研究。

收稿日期：2016-02-18