VOC提升策略分析

許明春 洪麗 胡雋雋 姚其海

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心）

車內空氣質量一直是中國市場抱怨的主要問題，一方面是持續(xù)的空氣污染使得消費者非常關注空氣質量，無論是車內還是車外；另一方面，由于裝修導致重病或者是健康問題的持續(xù)報道和新聞使得消費者更加關注空氣質量。隨著國內汽車保有量逐年增加，車內環(huán)境成了非常主流場景，越來越多地顧客在購買新車時，將車內空氣質量作為重要的衡量標準之一。目前我國已制定GB/T 27630—2011《乘用車內空氣質量評價指南》[1]（強標修訂中）進行管控，各大汽車主機廠也在進行車內VOC提升相關技術研究。經過多次的調研和相關驗證，文章提出以下幾種VOC提升策略及凈化效果。

1 材料提升措施

內飾零部件絕大多數均為非金屬有機材料組成，還會使用膠水等輔材[2]。不同內飾材料的VOC散發(fā)不同,通過使用低VOC環(huán)保原材料可以快速提升零部件VOC品質。以備胎蓋板為例，較早的車型采用PET針刺地毯+木纖維板材料，由于木纖維板是大量木屑及纖維成分通過脲醛膠熱壓而成，因此不可避免的會釋放出大量的醛類和其他物質。針對木纖維板的醛類散發(fā)較高問題，尋求PP蜂窩板來替代。表1是某款車型采用2種不同板材的備胎蓋版VOC測試數據，從表中數據來看，材料的提升，可以有效達成零部件VOC性能。

表1 某車型備胎蓋板材料提升前后VOC散發(fā)對比 μg/m3

2 靜置通風處理

通過近幾年的研究，表明VOC的散發(fā)是個持續(xù)的過程。因此零部件生產完成后不同的時間其殘留的VOC含量也不同。表2列舉了在高危部件儀表臺和座椅的VOC含量隨零部件下線時間的關系。從表中的結果來看，從下線1天到下線28天VOC散發(fā)總體呈下降趨勢，因此，零部件下線后，確保一定的儲藏及流傳周期對VOC的散發(fā)有較顯著的作用，且無需額外成本，汽車主機廠可依據生產情況，規(guī)定零部件企業(yè)倉儲要求。

表2 儀表臺及座椅VOC隨時間變化情況 μg/m3

3 加熱通風處理

零部件VOC的散發(fā)與溫度有極大的相關性，特別醛類物質。有數據表明35℃時乙醛的散發(fā)速度是25℃時的6～12倍，因此對零部件進行適當的升溫處理，且保持通風，可以促進膠水等的固化，加速零部件VOC的散發(fā)，減少出廠時殘留。

“加熱通風”處理適用于VOC高危部件[3]，如包覆件、植絨件等，表3是某車型有包覆的車門內飾板凈化處理（65℃加熱+通風）后的對比驗證數據。由數據可知，因包覆過程中使用大量的膠水，導致車門內飾板的甲苯、乙苯和二甲苯的檢測值較高。通過凈化處理（65℃加熱+通風）后，可大幅降低苯系物的檢測值。

表3 加熱通風對車門內飾板VOC的影響 μg/m3

4 VOC消除劑

VOC消除劑，又叫除醛劑，是一類含有氨基的且具有較高反應活性的小分子化合物，主要針對含有羰基的VOC化合物，如甲醛、乙醛、丙酮等。因此對整車醛類風險具有較好的改進作用。VOC消除劑主要是通過化學反應的方法消除甲醛、乙醛等物質，主要適用于地毯、頂棚、前圍隔音墊、座椅等醛類物質散發(fā)較為嚴重的高危零部件反應原理如下：

表4為除醛劑在內飾典型零部件中驗證的結果。從結果來看，采用除醛劑處理過的PU發(fā)泡和地毯，VOC均有一定程度下降，特別是醛類物質，下降明顯，其中甲醛僅為未處理前的10%左右。

表4 除醛劑對高危零部件VOC的影響 μg/m3

5 后吸附/凈化裝置

后吸附/凈化裝置主要是通過一些無機礦物對VOC的吸附作用來降低車內VOC，這些無機礦物大多為多孔結構。增加后吸附/凈化裝置，可有效降低零部件、整車的VOC含量，同時改善整車氣味性[4]。圖1為在車內加裝活性炭不織布，并按行標HJ/T 400—2007對加裝前后的整車進行試驗驗證的結果。

圖1 活性炭不織布對整車VOC的凈化效果

從圖中可以看出，加裝活性炭不織布的整車較未加裝的整車，VOC有較明顯的下降，尤其對苯系物凈化性能較好，這是由于活性炭不織布經有機纖維碳化和活化，比表面積大、孔徑小，具有較快的吸附效率和吸附容量。

6 臭氧后處理

臭氧是一種強氧化劑，在常溫下具有不穩(wěn)定性，通過活氧O3分子對病毒雜菌直接進行氧化反應，從而達到祛臭效果，同時O3還和空氣中的水分子反應后，生成氧化能力更強的OH羥基自由基，OH羥基自由基大大提高了O3的氧化反應能力。

臭氧是利用其氧化性分解有害氣體和異味分子的，它與物理吸附方式截然不同。由于是氣體分子的作用，臭氧的殺毒滅菌和凈化空氣的效果顯著。表5就是臭氧對整車后處理前后VOC祛除效果的驗證，從結果來看，臭氧對車內有毒有害物質都有明顯的祛除效果，對苯系物的凈化效果更加顯著，苯的凈化效率達到42%；對醛類的凈化效率略差，但對甲醛也有10%的祛除效率,可見臭氧對車內VOC的凈化和消除，有明顯的效果。

表5 臭氧對整車VOC的影響mg/m3

7 結論

工信部已在最新的國VI排放標準中將整車VOC納入，并適時啟動管控，整車VOC即將成為強制性法規(guī)，零部件及整車VOC控制及削減已經成為重中之重。6種VOC提升策略，其中材料提升、靜置通風、加熱通風及臭氧處理，對VOC所有揮發(fā)物質都有凈化效果，VOC消除劑對醛類削減最為有效，而后吸附/凈化裝置對苯系物削減最為有效。提升策略可以視具體情況單獨使用或幾種同時采用，在兼顧成本和生產效率的基礎上，降低零部件及整車的VOC散發(fā)，提升整車車內空氣質量。