淺談汽車焊裝用膠的VOC來(lái)源及控制措施

吳子剛 李建武 高之香 李程 李士學(xué) 閆永杰

摘要：通過(guò)采樣袋法分析了丁苯橡膠、順丁橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二辛酯、PVC糊樹(shù)脂和納米碳酸鈣等原材料的VOC含量，確定其對(duì)汽車焊裝用膠VOC影響順序，分析了貯存時(shí)間對(duì)焊裝用膠VOC含量的影響。結(jié)果表明，VOC含量隨貯存時(shí)間增加不斷衰減。最后從原材料、生產(chǎn)加工工藝、貯存和運(yùn)輸過(guò)程等方面提出建議，

以供焊裝用膠的生產(chǎn)和使用廠家參考。

關(guān)鍵詞：VOC;焊裝用膠;汽車;膠粘劑

中圖分類號(hào)：TQ437文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）04-0015-04

汽車焊裝用膠是汽車主機(jī)廠焊裝車間用的膠粘劑產(chǎn)品。車身焊裝是車身制造的重要工序，是汽車制造水平的重要保證。車身的焊接質(zhì)量對(duì)車輛的制造水平、使用年限和駕駛舒適性有直接的影響。在焊接過(guò)程中車身連接件因加工工藝等因素不可能做到嚴(yán)絲合縫。因此，在汽車制造中，為了防止焊縫處的縫隙不嚴(yán)導(dǎo)致的漏水、透風(fēng)和腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生，提高車身的密封性、防銹性和減振降噪性能，需要在白車身焊接過(guò)程中車身鈑金局部縫隙區(qū)域進(jìn)行必要的涂膠工藝。

汽車焊裝用膠含有丁苯橡膠、順丁橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二異壬酯和PVC樹(shù)脂等高分子材料。這些高分子材料在聚合過(guò)程中，會(huì)殘留一些單體或溶劑等揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞已經(jīng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。由于汽車內(nèi)空間狹小、密閉，車內(nèi)VOC濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室內(nèi)空氣，對(duì)健康造成的危害比室內(nèi)更嚴(yán)重，如果車子在陽(yáng)光下暴曬1h以上，車內(nèi)的有毒分子會(huì)異?；钴S，VOC的濃度會(huì)急劇增加，當(dāng)VOC超過(guò)一定濃度時(shí)，將嚴(yán)重危害人的身體健康。因此，有必要對(duì)汽車焊裝用膠VOC的來(lái)源進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)焊裝用膠的VOC進(jìn)行有效管控。

汽車焊裝用膠的VOC測(cè)試大致可分2種：一種是測(cè)試所有易揮發(fā)的有機(jī)物質(zhì)，如三氯乙烯、四氯乙烯、甲醛、甲苯、苯、二甲苯和烷烴等，此外還有乙醇類和酮類等多個(gè)種類;另外一種是測(cè)試TVOC，TVOC是指總揮發(fā)性有機(jī)化合物，根據(jù)GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，其定義是利用TenaxGC或TenaxTA采樣，非極性色譜柱（極性指數(shù)小于10）進(jìn)行分析，保留時(shí)間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物，常見(jiàn)的檢測(cè)方法有采樣袋法、檢測(cè)艙法、頂空法、熱解析法和甲醛揮發(fā)法。本研究用采樣袋法測(cè)試了焊裝用膠中可能含有VOC的原材料，分析了貯存時(shí)間對(duì)VOC含量的影響。最后從原材料選擇、生產(chǎn)加工工藝、貯存和運(yùn)輸過(guò)程等方面提供了建議，以供焊裝用膠的生產(chǎn)和使用廠家參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原材料

丁苯橡膠、順丁橡膠，中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司;環(huán)氧樹(shù)脂（NPEL-128），南亞電子材料（昆山）有限公司;鄰苯二甲酸二辛酯，山東齊魯增塑劑股份有限公司;PVC糊樹(shù)脂，天津渤天化工有限公司;納米碳酸鈣（KLNM-C04），荊門市東寶區(qū)凱龍礦業(yè)股份有限公司;點(diǎn)焊密封膠（SY-231A-1），三友（天津）高分子技術(shù)有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

V-OV-1000型采樣袋法環(huán)境箱，東莞市升微機(jī)電設(shè)備科技有限公司;LC-5510型高效液相色譜儀，北京東西分析儀器有限公司;GC-MS-3100型氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀，北京東西分析儀器有限公司;JX-5型熱解析儀，北京中惠普分析技術(shù)研究所;聚2，6-二苯基對(duì)苯醚（TENAX）捕集管，北京中惠普分析技術(shù)研究所;2，4-二硝基苯肼（DNPH）捕集管，上海斯信生物科技有限公司。

1.3取樣

測(cè)試原材料VOC含量時(shí)，按照原材料實(shí)際配比分析每種材料的VOC含量，測(cè)試原材料質(zhì)量如表1所示，稱量后馬上進(jìn)行測(cè)試。

分析貯存時(shí)間對(duì)VOC含量的影響時(shí)，在100mm×100mm的載體上均勻涂抹25g焊裝用膠產(chǎn)品，在（23±2）℃、（50±10）%相對(duì)濕度的恒溫恒濕室貯存一段時(shí)間后，取出進(jìn)行烘烤固化，烘烤條件為170℃/20min，自然冷卻至室溫后測(cè)試VOC含量。

1.4VOG含量測(cè)試

按照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(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試[將樣品放入10L采樣袋中，沖入50%氮?dú)?，在放?5℃采樣袋法環(huán)境箱2h后立刻采樣，分別用聚2，6-二苯基對(duì)苯醚（TENAX）捕集管和2，4-二硝基苯肼（DNPH）捕集管捕集VOC（圖1）。TENAX管捕集量為1L;捕集速度為100mL/min;DNPH管捕集量為2L;捕集速度為200mL/min。采樣結(jié)束后分別用氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀和高效液相色譜儀分析苯系物和醛酮含量]。

2結(jié)果與討論

2.1原材料VOC含量

不同原材料的VOC含量如表2所示。不同原材料或多或少均有VOC排出，對(duì)焊裝用膠的VOC含量均有影響。其中醛酮的影響順序依次為丁苯橡膠>順丁橡膠>PVC糊樹(shù)脂>鄰苯二甲酸二辛酯>環(huán)氧樹(shù)脂>納米碳酸鈣;苯系物的影響順序依次為鄰苯二甲酸二辛酯>順丁橡膠>丁苯橡膠>環(huán)氧樹(shù)脂>PVC糊樹(shù)脂>納米碳酸鈣;TVOC的影響順序依次為順丁橡膠>鄰苯二甲酸二辛酯>環(huán)氧樹(shù)脂>丁苯橡膠>PVC糊樹(shù)脂>納米碳酸鈣。從中可以看出不同的原材料對(duì)醛酮、苯系物及TVOC的影響程度不一樣，這就要求設(shè)計(jì)配方時(shí)綜合考慮，對(duì)影響程度大的原材料少選用或者進(jìn)行替代。

原材料中的VOC來(lái)源簡(jiǎn)單分析如下：丁苯橡膠、順丁橡膠等合成橡膠在合成過(guò)程中經(jīng)過(guò)單體的合成和精制、聚合過(guò)程凝聚、脫水、干燥和包裝等步驟不可避免地帶來(lái)一些低分子的產(chǎn)物和單體殘余，導(dǎo)致VOC含量較高。尤其是順丁橡膠，一般采用溶液聚合法，過(guò)程中將聚合單體溶解于溶劑中，然后在催化劑的催化下進(jìn)行聚合反應(yīng)，其中會(huì)殘留少量溶劑;鄰苯二甲酸二辛脂增塑劑是醇在酸（如硫酸）催化劑存在下酯化而成的，其合成過(guò)程常常產(chǎn)生低分子物質(zhì)，較難排出;環(huán)氧樹(shù)脂是以雙酚A和環(huán)氧氯丙烷為單體縮聚反應(yīng)而得，轉(zhuǎn)化率不可能實(shí)現(xiàn)100%，過(guò)程中不可避免地會(huì)生成許多低分子的烴類物質(zhì)副產(chǎn)物，并且會(huì)有一定量單體殘余;PVC糊樹(shù)脂在制備過(guò)程中會(huì)在原料里添加多種助劑，而這些助劑在后期高溫階段易分解出一定的VOC氣體。

2.2貯存時(shí)間對(duì)VOC的影響

選取SY-231A-1焊裝用膠點(diǎn)焊密封膠進(jìn)行測(cè)試，分析貯存時(shí)間對(duì)VOC的影響。分別在室溫下貯存1d、3d、5d、7d、10d、15d、20d、30d、60d和90d后測(cè)試其VOC含量，其中醛酮含量如圖2所示，苯系物含量如圖3所示，TVOC含量如圖4所示。

由圖2-圖4可知：隨著貯存時(shí)間地延長(zhǎng)，焊裝用膠的醛酮及苯系物含量明顯降低，尤其是15d內(nèi)的衰減速率更快。因?yàn)榧兹?、乙醛、苯、甲苯和二甲苯等小分子的沸點(diǎn)較低，在常溫下?lián)]發(fā)速度較快;而TVOC則衰減較慢，這是由于TVOC中包含了大量高沸點(diǎn)物質(zhì)，在常溫下較難揮發(fā)出去。

2.3VOG控制措施

焊裝用膠的生產(chǎn)廠家要從原材料、生產(chǎn)加工工藝、貯存和運(yùn)輸過(guò)程等方面進(jìn)行控制，確保VOC達(dá)到要求，具體控制措施如表3所示。

此外，有條件的主機(jī)廠可以再適當(dāng)延長(zhǎng)焊裝工序的停放時(shí)間，使焊裝用膠的VOC得到一定程度釋放后再轉(zhuǎn)入下道工序。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析焊裝用膠的幾種主要原材料的VOC含量，以確定這些原料對(duì)焊裝用膠VOC的影響大小，從而確定了VOC揮發(fā)源。得出合成橡膠、增塑劑等原材料是焊裝用膠主要的VOC來(lái)源。此外貯存時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)焊裝膠VOC影響較大，貯存時(shí)間越長(zhǎng)，其VOC含量也越低。生產(chǎn)廠家應(yīng)從原材料的篩選、生產(chǎn)加工工藝、貯存條件及時(shí)間、運(yùn)輸過(guò)程等方面對(duì)焊裝用膠的VOC進(jìn)行管控，確保VOC含量滿足主機(jī)廠的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而達(dá)到控制整車VoC含量的最終目的。