（竹）香味塑料板揮發(fā)性能的研究

宋景華，汪海豐，周嵐，顧娟

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，寧波 315336）

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，對(duì)車內(nèi)氣味VOC 也十分關(guān)注，尤其是可主觀感受到的車內(nèi)氣味。在購(gòu)買新車時(shí)，大多數(shù)車主會(huì)發(fā)現(xiàn)車內(nèi)或多或少都會(huì)有一些異味，有的甚至是嗆鼻的刺激性氣味。

香味塑料由于其在制造過(guò)程中加入了一定比例的香料成分，使成品在使用過(guò)程中可以長(zhǎng)期散發(fā)出香味，能夠調(diào)節(jié)人的大腦神經(jīng)，消除疲勞，屬于新型功能性制品。它不僅有普通塑料所具備的硬度、強(qiáng)度、抗老化等性能，而且還能釋放芳香。目前市場(chǎng)上已有車型在車內(nèi)使用帶有香味的塑料材料。而對(duì)于車內(nèi)香味塑料的揮發(fā)性能（氣味、VOC）并未有相關(guān)報(bào)道，本試驗(yàn)主要對(duì)香味塑料的揮發(fā)特性做了相關(guān)分析研究。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品

竹香型加香塑料板（下線3 天內(nèi)），XX 牌號(hào)，xx 公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

熱脫附-氣相色譜質(zhì)譜分析儀（TD-GCMS）: marks（unity2）& agilent（7890A-5975C）；

精密烘箱：BINDER ED240。

1.3 試驗(yàn)方法

1）主觀氣味評(píng)價(jià)

試驗(yàn)室收到樣件后，在23±2 ℃環(huán)境條件下預(yù)平衡24 h 后，取兩塊10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar 測(cè)試袋中，在25±2 ℃環(huán)境條件下密封靜置16 h 后，依據(jù)Q/JLY J7111020B-2018 進(jìn)行主觀氣味評(píng)價(jià)（4 級(jí)～7 級(jí)之間允許半級(jí)出現(xiàn)）；此后評(píng)價(jià)員根據(jù)表1 的10 個(gè)等級(jí)說(shuō)明每周進(jìn)行一次評(píng)價(jià)。

2）氣相色譜-質(zhì)譜分析

色譜柱：Ultra-2:0.32 mm×50 m×0.52 μm；載氣為高純氦氣（純度≥99.999 %），流速2 mL/min；進(jìn)樣口溫度：280 ℃；離子源溫度：230 ℃；質(zhì)量掃描范圍：35～350；升溫程序：50 ℃（3 min）、10 ℃/min 100 ℃（4 min）、10 ℃/min 280 ℃（5 min）。

3）TVOC（總揮發(fā)性有機(jī)物）含量測(cè)定

TVOC 以甲苯作為基準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行半定量分析（scan模式下甲苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線為定量曲線）。

4）香味物質(zhì)成分分析

試驗(yàn)室收到樣件后，在23±2 ℃環(huán)境條件下預(yù)平衡24 h 后，取兩塊10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar測(cè)試袋中，在65±1 ℃環(huán)境條件下密封靜置2 h 后，用TENAX 管采集1 L 氣體，上TD-GCMS 設(shè)備分析。由GCMS 的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)NIST17 標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)的檢索匹配，結(jié)合保留時(shí)間、質(zhì)譜圖譜等參數(shù)對(duì)組分進(jìn)一步分析，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)核對(duì)確定其化學(xué)成分，同時(shí)采用甲苯作為基準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行半定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主觀氣味評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從圖1 中可以明顯看到，氣味等級(jí)隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸增加，說(shuō)明加香塑料板由剛下線時(shí)的濃重香味，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間室溫靜置后，其香味越來(lái)越淡，也越來(lái)越令人舒適。

2.2 TVOC 含量結(jié)果分析

從圖1 中可以看出，(竹)香味塑料板TVOC 含量隨時(shí)間增加明顯降低。說(shuō)明揮發(fā)性香味物質(zhì)含量明顯降低，從而TVOC 含量明顯降低。

2.3 揮發(fā)性物質(zhì)成分分析

通過(guò)對(duì)(竹)香味塑料板質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，共得到33 種揮發(fā)性物質(zhì)，詳見(jiàn)表2。其中不飽和烯烴12 種，烷烴類3 種，醇類6 種，醛類3 種，酯類3 種，酚類3 種，硅氧烷類2 種，其他類1 種。

2.4 氣味等級(jí)、TVOC 和揮發(fā)性物質(zhì)之間的相關(guān)性分析

表1 評(píng)價(jià)等級(jí)說(shuō)明

圖1 （竹）香味塑料板常溫氣味評(píng)價(jià)結(jié)果變化趨勢(shì)圖

對(duì)氣味等級(jí)和揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算，氣味等級(jí)和烷烴類、酚類呈顯著負(fù)相關(guān)（P ＜0.05），和α-松油醇、別羅勒烯、香茅醇呈顯著負(fù)相關(guān)（P ＜0.05）。

對(duì)TVOC 和揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算，TVOC 和不飽和烯烴（β-蒎烯、羅勒烯、萜品油烯/異松油烯、松油烯、（E）-B-羅勒烯、α-水芹烯、γ-松油烯、別羅勒烯）、醇類（芳樟醇）分別呈極顯著正相關(guān)（P ＜0.01），和醛類（鈴蘭醛）、酯類（乙酸橙花酯/橙花醇乙酸酯、乙酸苯乙酯、乙酸苯甲酯）、酚類物質(zhì)（2，4-二叔丁基苯酚）分別呈顯著正相關(guān)（P ＜0.05）。

2.5 揮發(fā)性物質(zhì)主成分分析（PCA）

表2 （竹）香塑料板香味成分分析結(jié)果

主成分分析（PCA）主要通過(guò)比較原始數(shù)據(jù)的相似性及差異性，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，在不影響結(jié)果的同時(shí)，使數(shù)據(jù)變得更簡(jiǎn)潔［1，2]。采用IBM SPSS Statistics 23.0 軟件對(duì)不同下線時(shí)間加香塑料板的33 種揮發(fā)性物質(zhì)的相對(duì)含量進(jìn)行PCA 分析，分析得到各主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率見(jiàn)表3。前兩個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)93.582 %，其中主成分1 的貢獻(xiàn)率為80.797 %，主成分2 的貢獻(xiàn)率為12.786 %。主成分貢獻(xiàn)率累計(jì)超過(guò)85 %時(shí)，說(shuō)明主成分反映了原始變量的絕大部分信息，可以使用主成分代替原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析［3]。因此這兩個(gè)主成分可以客觀地反應(yīng)（竹）香塑料板隨時(shí)間其香味成分的變化，因此選前兩個(gè)主成分代替原33 個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行分析，這也說(shuō)明了選用主成分分析達(dá)到降維的目［4]。

圖2 所示為（竹）香塑料板33 種揮發(fā)性物質(zhì)的PCA分析載荷得分圖，該圖反映出各種不同的揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)主成分的影響。PC1 中載荷較高的正影響揮發(fā)性物質(zhì)主要有別羅勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等，PC2中載荷較高的正影響揮發(fā)性物質(zhì)主要有莰烯、苯酚。

圖2 （竹）香味塑料板33 種揮發(fā)性物質(zhì)主成分載荷得分圖

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)（竹）香塑料板進(jìn)行氣味VOC 試驗(yàn)得出，在下線一定時(shí)間內(nèi)，其香味濃度隨時(shí)間推移變淡，TVOC逐漸下降，氣味等級(jí)越來(lái)越好。

表3 主成分方差貢獻(xiàn)率

通過(guò)對(duì)（竹）香塑料板色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到其揮發(fā)性物質(zhì)包括烷烴類、不飽和烯烴、醇類、酯類、醛類、酚類等物質(zhì)共計(jì)33 種。通過(guò)對(duì)33 種物質(zhì)進(jìn)行主成分分析得到兩組主成分，影響（竹）香塑料板揮發(fā)特性的主要物質(zhì)有別羅勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等。

影響（竹）香塑料板揮發(fā)特性的物質(zhì)不僅與揮發(fā)性物質(zhì)的含量有關(guān)，還與揮發(fā)性氣味物質(zhì)的閾值有極大的關(guān)系。完全通過(guò)含量數(shù)據(jù)分析仍有一定的局限性，無(wú)法完全真實(shí)的反映出對(duì)氣味貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)，因此可以考慮氣味閾值、電子鼻、數(shù)據(jù)處理軟件等結(jié)合分析氣味物質(zhì)的貢獻(xiàn)度。本次研究主要分析(竹)香味塑料板下線后的揮發(fā)特性變化，為香味塑料新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)，且為香味塑料的綜合開(kāi)發(fā)利用提供參考。