汽車內(nèi)飾材料有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的檢測與評價

孟 娜，袁愛春，袁 泓

（1.上海曠達(dá)篷墊汽車內(nèi)飾件有限公司，上海200070；2.上汽大眾汽車有限公司，上海201815）

汽車內(nèi)飾材料有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的檢測與評價

孟 娜1，袁愛春2，袁 泓2

（1.上海曠達(dá)篷墊汽車內(nèi)飾件有限公司，上海200070；2.上汽大眾汽車有限公司，上海201815）

汽車內(nèi)飾中存在一定量的揮發(fā)性氣體，這些氣體中常含有甲醛、苯等危害人體健康的物質(zhì)。對汽車內(nèi)飾材料有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的測試包含整車的揮發(fā)性有機(jī)物含量測試和內(nèi)飾材料的揮發(fā)性有機(jī)物測試。介紹了常用采樣袋法、檢測艙法、頂空法、熱分析法和甲醛揮發(fā)法對車輛內(nèi)飾材料揮發(fā)性有機(jī)物檢測的五種方法，并對各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了評價。

采樣袋法；揮發(fā)性有機(jī)物；汽車內(nèi)飾

Abstract:There is a certain amount of volatile gas in the automotive interior materials of the car,which contains formaldehyde,benzene and other substances that are harmful to human health.The test of organic volatile substances in automotive interior materials includes the testing of volatile organic substances in the whole vehicle and the interior materials.The common detection methods such as sample bags,detection module,head space method,thermal analysis method and formaldehyde volatilization method to detectthe volatile organic substances of vehicle interior materials are introduced.The advantages and disadvantages of various detection methods are evaluated.

Key words:sampling bag method,organic volatile substances,automotive interior materials

0 引言

汽車內(nèi)飾部件主要有隔熱墊、遮陽板、頂蓬、整車地墊、前艙隔熱墊、尾箱墊、天窗滑板等，這些汽車內(nèi)飾中存在一定量的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC），此類有機(jī)化合物氣體對人體有害，會影響駕駛者和乘坐人員的身體健康，如吸入過量的苯類物質(zhì)會引起白血病，而這類物質(zhì)主要來源于汽車內(nèi)飾的黏合膠、人造皮革、噴漆面等材料，汽車內(nèi)飾中的座椅套及車門襯板等針織品則會產(chǎn)生甲醛。上述揮發(fā)性物質(zhì)不但造成人體危害，而且還可以在汽車擋風(fēng)玻璃以及窗戶上凝集，對駕駛員的視野造成影響，嚴(yán)重的威脅到行車安全。所以，要嚴(yán)格控制揮發(fā)性有機(jī)物的產(chǎn)生，對汽車內(nèi)飾材料進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)測試也是十分必要的。

1 汽車VOC含量檢測

不同車系對VOC含量檢測采用不同的測試標(biāo)準(zhǔn)，日系車輛則使用《車內(nèi)VOC試驗(yàn)方法》，德國車系使用德國大眾PV3938標(biāo)準(zhǔn)，俄羅斯車輛使用俄羅斯GOST R 51206—2004《車內(nèi)空氣污染物評價標(biāo)準(zhǔn)及測試》標(biāo)準(zhǔn)。目前我國的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)為2007年推出的《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測試方法》。

2008年國家環(huán)境保護(hù)總局頒布了HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛類物質(zhì)采樣測定方法》測試標(biāo)準(zhǔn)[1]。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試環(huán)境溫度為（25.0±1.0）℃，測試相對濕度為（50±10）%。該測試標(biāo)準(zhǔn)有以下5點(diǎn)注意事項(xiàng)：①待檢測的車輛所處的測試環(huán)境需要符合相關(guān)規(guī)定；②待檢測車輛須為檢驗(yàn)合格后下線約28日的，車輛內(nèi)部不能覆蓋物品；③需要將車輛的車門、車窗全部打開后靜置6 h以上；④受檢車輛在測試前的準(zhǔn)備期間安裝好采樣裝置并符合規(guī)定的測試條件；⑤受檢車輛測試期間需要關(guān)閉所有門窗，密閉16 h后開始采集。

2 檢測方法與評價

為了保證車輛內(nèi)飾材料的空氣質(zhì)量符合GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》要求，車輛企業(yè)需控制汽車內(nèi)飾材料及零部件的VOC釋放量，這就需要對汽車內(nèi)飾進(jìn)行采樣及樣品檢測分析。在不同的車輛企業(yè)中對于測定不同的有機(jī)化合物有著不同的檢測手段。目前主要有采樣袋法、檢測艙法、頂空法、熱分析法和甲醛揮發(fā)法。

2.1 采樣袋法

日系車輛企業(yè)常使用采樣袋法檢測總成、零部件或材料的VOC釋放量，并且可以同時檢測醛酮類物質(zhì)和苯烴類物質(zhì)。具體采樣方法和要求可參照HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中關(guān)于空氣VOC含量分析的標(biāo)準(zhǔn)，這樣總成、零部件或材料的VOC釋放量就可以與整車空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)建立對應(yīng)關(guān)系[2]。

采樣袋法簡單易行，但是測試需要消耗的DNPH吸附管為一次性材料，因而除檢測艙法外，采樣袋法的檢測成本最高，并且使用的次數(shù)也有限制?？偟膩碚f，簡便的采樣袋法適合汽車企業(yè)或零部件供應(yīng)商的例行監(jiān)測與產(chǎn)品質(zhì)量安全控制。

2.2 檢測艙法

大多數(shù)德國系車（大眾、寶馬和奔馳公司）、美系車（通用公司）及合資企業(yè)習(xí)慣于使用檢測艙法來檢測汽車內(nèi)飾釋放的VOC含量。試驗(yàn)空間采用一個體積為（1±0.05）m3、且可以調(diào)節(jié)空氣均勻度裝置的密封空間，并在內(nèi)部安裝有樣品支架[3]。試驗(yàn)箱體安裝上有進(jìn)氣管及排氣管以改變內(nèi)部的空氣交換率。進(jìn)入檢測艙的壓縮空氣需要調(diào)節(jié)控制濕度，且在檢測前需要利用氮?dú)饧氨檫M(jìn)行火焰離子探測儀的校準(zhǔn)。

檢測艙法能夠檢測的有機(jī)化合物種類是最多的，不僅能夠檢測苯烴類、醛酮類有機(jī)化合物外，而且能夠進(jìn)行霧化檢測。但是，檢測艙法對密封要求很高，且艙體內(nèi)部的表面材料要求使用既不能吸附VOC，也不能產(chǎn)生VOC的不銹鋼材料，所以檢測艙法的投資成本及使用成本都是最高的，配置這類設(shè)備一般只有實(shí)力較強(qiáng)的大汽車企業(yè)或第三方實(shí)驗(yàn)室。

2.3 頂空法

歐系汽車企業(yè)及國內(nèi)部分自主品牌汽車企業(yè)常使用頂空法檢測內(nèi)飾材料中苯烴類揮發(fā)性有機(jī)物，檢測分析在項(xiàng)空進(jìn)樣器和氣相色譜儀中完成。具體操作過程為：首先裁取2 g材料樣品投入20 mL的頂空瓶中，置于溫度為120℃條件下恒溫1 h，然后利用注射器從頂空瓶中抽取足量氣體，最后使用氣相色譜儀和FID檢測器檢測分析得到材料樣品的VOC釋放量[4]。

頂空法的取樣檢測簡單，投資成本低，頂空瓶可以重復(fù)利用，檢測成本也低，且頂空法的檢測結(jié)果比熱解析法更具有一致性和代表性。但是目前市面上流行的頂空法分析設(shè)備只包含氣相色譜儀與FID檢測器，而FID檢測器只能檢測汽車內(nèi)飾材料中總揮發(fā)性有機(jī)物的成分含量，卻很難分析出每一種苯烴類組分含量。

2.4 熱解析法

歐系汽車企業(yè)除使用頂空法測試內(nèi)飾材料中苯烴類揮發(fā)性物質(zhì)外，還采用熱解析法檢測汽車內(nèi)飾材料的苯烴類VOC釋放量。以標(biāo)志雪鐵龍集團(tuán)（PSA）公司的D 10 5495《熱解析/色譜/質(zhì)譜分析法對汽車座艙內(nèi)飾材料的揮發(fā)性有機(jī)化合物的量化評價》為例對熱解析法的檢測過程進(jìn)行說明：首先裁取10～30 mg的內(nèi)飾材料樣品投入至熱解析管里，然后將其放入相應(yīng)儀器中，在90℃恒溫條件下保持30 min，這個過程中樣品散發(fā)出的VOC通過傳輸線通入氣質(zhì)聯(lián)用儀，最終各種苯烴類揮發(fā)性物的含量和總的VOC含量即可通過氣質(zhì)聯(lián)用儀分析得到[5]。

用熱解析法來檢測汽車內(nèi)飾材料有機(jī)揮發(fā)物含量，可以節(jié)約分析測試成本，儀器耗材重復(fù)利用率高，同時也降低了檢測成本，對批量生產(chǎn)的樣品檢測和分析十分有利，因而也適用于國內(nèi)汽車企業(yè)對VOC含量的檢測。

2.5 甲醛揮發(fā)法

檢測汽車內(nèi)飾材料中醛酮類揮發(fā)物含量常采用甲醛揮發(fā)法。甲醛揮發(fā)法的具體操作為：將50 mL去離子水注入干凈的500 mL廣口瓶；汽車內(nèi)飾材料或零部件裁取尺寸大小為60 mm×30 mm的樣品，并在廣口瓶內(nèi)懸掛1根細(xì)鐵絲，樣品放置時可接觸瓶子內(nèi)壁和去離子水；密封廣口瓶使用酚醛樹脂瓶塞，將廣口瓶置于溫度為60℃的恒定溫烘箱中3 h，并在室溫條件下靜置4 h后，從中吸取9 mL溶液注入容量為10 mL試管中，同時注入濃度為6.1 mol/L的DNPH溶液1 mL使其充分反應(yīng)，然后用吸液管移取反應(yīng)后的溶液并注入液相色譜儀中進(jìn)行分析檢測。

甲醛揮發(fā)法是目前汽車內(nèi)飾材料揮發(fā)物質(zhì)檢測手段中最為常用的一種方法，檢測分析所使用的儀器為分光光度計(jì)，但得到的檢測結(jié)果只顯示甲醛類物質(zhì)的成分。如果所用分析儀器為液相色譜儀，則可以同時實(shí)現(xiàn)對樣品中醛酮類揮發(fā)物質(zhì)的檢測。

3 結(jié)論

總體來講，當(dāng)前汽車內(nèi)飾材料有機(jī)揮發(fā)物檢測標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)取樣程序過于繁雜，檢測設(shè)備投資成本和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較高。因而應(yīng)加強(qiáng)測試手段的研究和檢測程序的簡化，尋找一種簡單易行的VOC測試方法，從而降低檢測成本、提高檢測準(zhǔn)確性和縮短檢測時間。同時還可以借鑒國外相關(guān)行業(yè)對汽車內(nèi)飾材料VOC的檢測經(jīng)驗(yàn)，并與我國汽車內(nèi)飾揮發(fā)性有害物質(zhì)現(xiàn)狀結(jié)合起來，使我國汽車內(nèi)飾材料的VOC檢測逐漸實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和高效化。

[1] 王玉,于淼.檢測汽車內(nèi)飾非金屬材料揮發(fā)物質(zhì)單體氣味的方法,CN104807904A[P].2015.

[2] 韓璐.基于層次分析法的汽車內(nèi)飾材料揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）的表征與綜合評價[D].東華大學(xué),2015.

[3] 陳林,朱慧敏.頂空法檢測汽車內(nèi)飾材料VOC方法探討[J].廣東化工,2015,42（23）:180-181.

[4] 楊欣卉,劉麗琴.汽車裝飾用皮革材料揮發(fā)性有害物質(zhì)（VOCs）的測定[J].西部皮革,2011,33（2）:18-21.

Detection and evaluation of organic volatile substances in automotive interior materials

MENG Na1，YUAN Aichun2，YUAN Hong2

(1.Shanghai Kuangda Pengdian Automobile Interiors Co.,Ltd.,Shanghai 200070,China;2.Shanghai Volkswagen Co.,Ltd.,Shanghai 201815,China )

TS107

A

1001-7046（2017）04-0005-03

2017-06-12

孟娜（1983-），女，工程師，碩士研究生，主要從事汽車內(nèi)飾紡織品的研發(fā)和管理工作。