門板揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)溯源分析

楊冬梅

（上海樂來汽車分析測試有限公司，上海 201319）

隨著人們生活質(zhì)量的提高，對車內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)注越來越多，而汽車內(nèi)飾件揮發(fā)性有機(jī)物是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要原因之一。隨著科技的進(jìn)步，內(nèi)飾件的材料種類變得更為多元化，對整車VOC的貢獻(xiàn)也將加大，因此內(nèi)飾件供應(yīng)商開展零部件的揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）管控顯得尤為重要。門板作為汽車的重要零部件，對整車的VOC有著較大貢獻(xiàn)，本文通過分解門板內(nèi)飾件的主要部件，研究各組分和原材料對門板VOC的貢獻(xiàn)量，為門板內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物的管控提供參考方向。

1 門板揮發(fā)性有機(jī)物溯源分析注意事項(xiàng)

多方面研究表明，汽車內(nèi)飾材料揮發(fā)性物質(zhì)受時間、溫度、環(huán)境影響較大，在進(jìn)行門板揮發(fā)性有機(jī)物溯源分析時為了保證結(jié)果的可靠性，在各個環(huán)節(jié)均需要嚴(yán)格把控。

1.1 分析過程中樣品的時間及包裝要求

所有的樣品在下線后24h進(jìn)行包裝，統(tǒng)一采樣鋁箔袋進(jìn)行包裝，每個樣品單獨(dú)包裝，確保整個運(yùn)輸過程中不受污染，測試前需要再次確認(rèn)樣品的包裝狀態(tài)完好。

樣品到實(shí)驗(yàn)室后，同一級別的子零件和材料分別同一天進(jìn)行測試。

1.2 分析過程中樣品的溫度要求

樣品生產(chǎn)、儲存、測試環(huán)境控制在室溫，減少溫度對門板揮發(fā)性物質(zhì)的影響。采用同一運(yùn)輸供應(yīng)商，減少運(yùn)輸批次，最大限度地減少運(yùn)輸過程中溫度的差異。

1.3 分析過程中環(huán)境的管控

對樣品敞開狀態(tài)的環(huán)境進(jìn)行揮發(fā)性物質(zhì)的監(jiān)控分析，確保樣品不被污染。

1.4 樣品的進(jìn)樣量

樣品的進(jìn)樣量盡量和零部件的實(shí)際使用量保持一致，塑料板的面積依據(jù)零部件的面積進(jìn)行統(tǒng)一換算。

其中PP門基板面積換算后大約0.686m2，ABS上裝骨架、中嵌骨架、扶手骨架面積換算后大約0.5m2，注塑板材實(shí)際試驗(yàn)按照換算后的面積進(jìn)行。

1.5 樣品的取樣量

一種零部件和材料要在同一批次產(chǎn)品中選擇兩個平行樣，以防分析的失效，進(jìn)一步的驗(yàn)證。

2 門板揮發(fā)性有機(jī)物溯源分析

揮發(fā)性有機(jī)物溯源基本思路是將門板進(jìn)行拆解，門板及拆解后的子零件和材料均采用2 000L袋式法測試，對數(shù)據(jù)以及圖譜進(jìn)行對照分析，從而找到門板各揮發(fā)性有機(jī)物的貢獻(xiàn)源。

本文采用的門板主要拆解成4個子零件及1個二級子零件。拆解后的4個子零繼續(xù)進(jìn)行材料分解歸類，最終分解成6種材料。實(shí)際實(shí)驗(yàn)使用了高、中、低配三種門板，具體的拆解圖見圖1。

圖1 門板拆解圖

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

參照ISO12219—2-2012的測試方法，分析化合物依據(jù)GB/T 27630—2011要求的五苯，TVOC和三醛，包含苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC，甲醛、乙醛、丙烯醛。

所有的零部件以及材料放入2 000L采樣袋中，充入1 200L高純氮?dú)猓?5℃條件下加熱2h，使零部件或材料中的揮發(fā)性有機(jī)物散發(fā)到袋內(nèi)的氣體中，加熱結(jié)束后，采用TENAX管以及DNPH管采集氣體，其中TENAX管以200mL/min的流速采集3L體積的氣體，DNPH管以800mL/min的流速采集12L氣體。使用TDS-GCMS對TENAX管進(jìn)行分析，得到苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、TVOC的含量，使用HPLC對DNPH洗脫液進(jìn)行分析，得到甲醛、乙醛、丙烯醛的含量。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對門板及其分解子零件和材料采用2000L袋式法進(jìn)行測試分析。三種配置的門板分析結(jié)果以及限值要求如表1所示。

表1 不同配置門板VOC結(jié)果

從表1可以看出，門板揮VOC處于較高水平，根據(jù)門板的VOC管控要求，中低配的二甲苯、三種配置的甲醛以及高配的乙醛都超過限值要求，門板揮發(fā)性物質(zhì)的溯源分析需要著重于找到這三種揮發(fā)性有機(jī)物的主要貢獻(xiàn)源。

不同配置的VOC結(jié)果可以看出，高配門板的醛類物質(zhì)明顯高于中低配門板，這可能是因?yàn)楦吲溟T板中使用了真皮材料，真皮包覆工藝中使用了黏膠劑進(jìn)行復(fù)合。

2.2.1 低配門板實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

低配門板分析結(jié)果如表2所示。

表2 低配門板材料及零件的VOC濃度

2.2.2 中配門板實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

中配門板分析結(jié)果如表3。

表3 中配門板材料及零件的VOC濃度

2.2.3 高配門板實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

高配門板分析結(jié)果如表4所示：

表4 高配門板材料及零件的VOC濃度

2.2.4 門板溯源結(jié)果分析

低、中、高配門板檢測結(jié)果顯示，揮發(fā)性有機(jī)物有檢出的有甲苯、二甲苯、乙苯，苯乙烯、甲醛、乙醛，這些揮發(fā)性有機(jī)物由多個子零件及材料共同貢獻(xiàn)。根據(jù)高、中、低配門板各揮發(fā)性有機(jī)物對應(yīng)貢獻(xiàn)源可以看出，不同配置的門板相同揮發(fā)性有機(jī)物的貢獻(xiàn)源大致相同，具體匯總見表5。

表5 不同揮發(fā)性有機(jī)物的各子零件及材料貢獻(xiàn)匯總表

甲苯的主要貢獻(xiàn)材料是泡棉，泡棉實(shí)際生產(chǎn)工藝中封閉于門基板中，復(fù)合成門基板以后甲苯的檢測結(jié)果下降明顯。子零件扶手對甲苯的貢獻(xiàn)明顯大于其他子零件，因此扶手是甲苯的最主要貢獻(xiàn)源。

二甲苯的各部件及材料測試結(jié)果均衡，沒有明顯突出的貢獻(xiàn)源，由TPO皮、扶手PVC皮、TPO上裝、PP門基板、PP板材這些子零件及材料共同作用，TPO的貢獻(xiàn)相對顯著。高配中未采用TPO部件，二甲苯的檢測結(jié)果未有明顯降低，可能是真皮部件生產(chǎn)工藝引入。

乙苯的中低配門板的主要貢獻(xiàn)源是TPO上裝。高配門板由ABS板材、PP門基板共同作用。

苯乙烯產(chǎn)生的主要原因是ABS塑料加熱分解，所以主要貢獻(xiàn)源是ABS板材及注塑件。

甲醛的主要貢獻(xiàn)源是PP門基板以及泡棉，泡棉中含有大量的甲醛，即便是處于封閉的一個狀態(tài)仍然會揮發(fā)出大量甲醛。高配門板引入了真皮材料，真皮部件生產(chǎn)過程中有可能也引入了部分的甲醛，所以導(dǎo)致高配門板的甲醛比中低配的高。

乙醛在中低配的門板中未檢出。高配門板使用了真皮上裝，導(dǎo)致了乙醛的檢出。

門板TVOC的主要揮發(fā)源為PP門基板，PP塑料以及泡棉均有較大貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

門板不同揮發(fā)性有機(jī)物的貢獻(xiàn)源不同，均是由多個子零件及材料共同作用產(chǎn)生，同時生產(chǎn)工藝也會影響揮發(fā)性有機(jī)物。對于不同VOC的管控采取的方式不同，有主要貢獻(xiàn)源的著重管控主要貢獻(xiàn)源零部件，如門板中的甲醛、苯乙烯，沒有主要貢獻(xiàn)源的，所有共同作用的部件及材料均需管控。進(jìn)行溯源分析后可以更加準(zhǔn)確地指導(dǎo)門板生產(chǎn)過程中揮發(fā)物有機(jī)物的管控，為后續(xù)門板揮發(fā)性有機(jī)物的改進(jìn)提供了方向。