一种固体香氛的性能研究.pdf

安徽科技2023 年 5 月第5 期一尧引言J.D.Power 开展的新车质量调查结果显示，车内异味问题连续多年排名靠前，已成为各主机厂和消费者共同关注的焦点问题。近几年，江淮汽车集团从原材料、生产工艺、结构设计等方面进行整车空气质量正向开发1，2，整车及零部件 VOC、气味性达标率有所提升，但是仍然有部分消费者抱怨车内存在异味。因此，在整车空气质量达标的前提下，如何进一步改善车内气味成为一个亟待解决的课题。通过对行业产品进行调研发现，开发固体香氛精品是一个较好的解决措施。二尧实验部分1.样品及检测标准试验所用瓶子体积为 1 L。3 类精油各 20 g，固体香氛 4 个其中载体为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）材质的有 2 个，尺寸均为 50 mm10 mm5 mm，样品生产完成后放置时间不超过 3 d。整车应为下线（285）d 的车辆，内饰件完整且内饰座舱无污染，其 VOC 及气味性检测按照 乘用车内空气质量评价指南（GB/T 276302011）及江淮企业标准开展。2.主要仪器设备气相色谱质谱联用仪（GC-MS）和高效液相色谱仪（HPLC），安捷伦科技有限公司；整车 VOC 环境舱，东莞市升微机电设备科技有限公司；零部件 VOC 环境舱，东莞市升微机电设备科技有限公司；2000 L 袋子，宁波环测实验器材有限公司。3.实验方案（1）不同精油挥发速率测试的实验方案：三种精油静置于 1 L 瓶子中（敞口）分别称取三种精油与瓶子的质量25 条件放置 60 天每隔 10 天称取质量实验结果分析总结。（2）精油在不同载体中挥发速率测试的实验方案：一种固体香氛的性能研究文/胡隽隽许明春姚其海洪丽李丽凤（安徽江淮汽车集团股份有限公司）摘 要：为改善车内空气质量袁通过在载体中添加精油开发出一种固体香氛遥 针对不同精油的挥发速率尧同种精油在不同载体中的挥发速率及固体香氛对整车空气质量影响进行了试验验证遥通过验证该固体香氛对整车的气味性尧挥发性有机化合物渊VOC冤的改善效果袁结果表明袁整车气味性由 3.5 级提升至 4.0 级袁优于整车气味性设计要求渊3.5 级冤袁说明该固体香氛对气味性改善明显曰该固体香氛对整车 VOC 无改善效果遥关键词院固体香氛曰空气质量曰汽车曰气味性曰挥发性有机化合物 企业创新48安徽科技2023 年 5 月第 5 期三种固体香氛静置于 1 L 瓶子中（敞口）分别称取三种固体香氛与瓶子的质量25 条件放置 500 h，0.5CFM（即 0.85 m3/h）风速吹扫每隔 100 h 称取质量实验结果分析总结。（3）固体香氛对整车 VOC、气味性影响的实验方案：整车开门 6 h整车关门 16 h常温 VOC 采样及气味性评价共 1 h35 高温加热 4 h高温 VOC 采样及气味性评价共 1 h开启空调 5 min怠速通风VOC 采样及气味性评价共 1 h开门通风 2 h车内放入固体香氛关门，开启空调 0.5 h关闭空调，整车关门 16 h二次常温 VOC 采样及气味性评价共 1h35 高温加热 4 h二次高温 VOC 采样及气味性评价共 1 h开启空调 5 min二次怠速通风 VOC 采样及气味性评价共 1 h实验结果分析总结。三尧结果与讨论1.不同精油挥发速率测试结果分析针对 3 类精油（各 5 g）室温敞口放置于 1 L 气味瓶中，放置时间为 60 d，每隔 10 d 测试精油的质量损失。第 1 类精油（清新早晨）放置 30 d、60 d 质量损失分别为 19 mg、37.5 mg；第 2 类精油（天使之吻）放置30 d、60 d 质量损失分别为 86.5 mg、148 mg；第 3 类精油（晚秋风铃）放置 30 d、60 d 质量损失分别为 247.5mg、367.5 mg（图 1）。其主要原因是精油的挥发速率与分子量、与溶剂的分子间作用力均呈反比：精油的分子量越小越容易挥发，其挥发速率越快；精油与溶剂的分子间作用力越大，精油分子越不容易从溶剂中逃逸，挥发速率越小。第 1 类精油分子量较大，且与溶剂（甘油三酯）的分子间作用力较大，因此同等条件下其挥发速率最小。2.精油在不同载体中的释放速率测试结果分析针对 3 个固体香氛，精油均采用清新早晨，载体分别为陶瓷片、纤维片、EVA，尺寸均为 50 mm10mm5 mm，敞口常温放置于 1 L 气味瓶中，同时采用0.5 CFM 自然风吹扫，放置时间为 500 h，每隔 100 h 测试精油的质量损失。图 1不同精油的挥发速率测试结果企业创新时间/d49安徽科技2023 年 5 月第5 期陶瓷香氛放置 100 h、300 h、500 h 后精油质量损失比例分别为 60%、92%、98%；纤维香氛放置 100 h、300 h、500 h 后精油质量损失比例分别为 80%、95%、99%；EVA 香氛放置 100 h、300 h、500 h 后精油质量损失比例分别为 20%、69%、73%（图 2）。其原因为 EVA香块采用高温熔融技术将精油融入 EVA 中，精油分子的固-气扩散系数较小，不易脱离载体，因此持香时间长。陶瓷香氛和纤维香氛是采用常温浸泡的方式将精油融入陶瓷或 EVA 中，精油和载体之间的分子间作用力非常小，在载体表面有风吹扫的情况下易脱离载体，因此陶瓷香块和纤维香氛的持香时间短。陶瓷与纤维相比，陶瓷分子间孔隙较纤维孔隙小，精油在陶瓷中的扩散系数较纤维香氛小，因此陶瓷香氛持香时间较纤维香氛持香时间长3。3.固体香氛对整车 VOC尧气味性影响分析（1）VOC 结果分析：采用 1 个固体香氛（载体为EVA 材质，尺寸为 50 mm10 mm5 mm），放置于某款 MPV 空调出风口处，密闭车门窗，分别在常温、高温、怠速通风 3 种工况下测试固体香氛对整车 VOC、气味性的影响，结果分析如下：固体香氛对苯系物影响：从常温、高温、怠速通风 3 种工况检测结果进行分析，加入固体香氛对整车苯系物浓度影响较小，总体呈现降低的趋势，浓度降低幅度9.7%，其原因是两次加热处理导致苯系物加速挥发；同时，加入固体香氛前后苯系物检测结果均可满足现行国标 乘用车内空气质量评价指南（GB/T276302011）的限值要求。固体香氛对醛类影响：3 种工况下加入固体香氛后，对甲醛、丙烯醛影响较小，浓度最大变化为0.016 mg/m3；对乙醛影响较大，浓度变化0.007mg/m3，常温静置工况下乙醛浓度上升幅度为 53.8%，高温工况下上升幅度为 28.2%。3 种工况下醛类结果均满足国标要求。其原因是固体香氛中含有丙三醇等成分，当高温加热时，醇类反应生成小分子醛类，导致整车醛类物质浓度上升（表 1）。（2）气味性结果分析：针对常温、高温、怠速通风 3种工况检测结果进行分析，加入固体香氛后，对整车气味性有改善，改善等级为 0.5 级，改善幅度为14.3%，其原因是座舱内座椅、地毯、备胎盖板、顶棚等部件均含有吸附性材料，有利于香气分子附着，而固体香氛本身引入的醛类物质非常有限，导致整车气味性提升；同时，加入固体香氛前后整车气味性均能满足江淮企标限值要求（表 2）。四尧结论（1）精油的挥发速率与分子量、分子间作用力成反比。（2）同种精油在 EVA 载体中挥发速率较低，在陶瓷、纤维载体中挥发速率较高。（3）固体香氛对整车 VOC 无改善效果；导致苯系物及醛类浓度小幅度上升，但仍满足国标限值要求；气味性改善 0.5 级，改善效果较明显。（4）该固体香氛对整车气味性改善效果较明显，可作为精品开发，用于解决后市场车内异味问题。企业创新图 2数据推荐模型时间/h50安徽科技2023 年 5 月第 5 期测评工况产品检测结果及国标限值/渊mg/m3冤苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛常温加固体香氛前ND0.011ND0.009ND0.0260.013ND加固体香氛后ND0.009ND0.009ND0.0160.02ND变化幅度-18.2%-0-38.5%53.8%-高温加固体香氛前ND0.0310.0080.037ND0.0790.039ND加固体香氛后ND0.0280.0080.041ND0.0950.05ND变化幅度-9.7%010.8%-20.3%28.2%-怠速通风加固体香氛前ND0.0180.0090.023ND0.0210.014ND加固体香氛后ND0.0110.0040.016ND0.0220.014ND变化幅度-38.9%-55.6%-30.4-4.8%0.0%-GB/T 27630-2011限值0.111.11.51.50.260.10.050.05测评工况限值要求及产品检测数据/级主驾驶位副驾驶位二排右座常温加固体香氛前3.5-3.5加固体香氛后4.0-4.0变化幅度14.3%-14.3%高温加固体香氛前3.5-3.5加固体香氛后3.5-4.0变化幅度0-14.3%怠速通风加固体香氛前3.53.53.5加固体香氛后3.53.53.5变化幅度000企标限值逸3.5逸3.5逸3.5参考文献1 胡隽隽,许明春,姚其海,等.一种气味性溯源方案及实车验证结果J.汽车工程师,2020(9):11-12,16.2 许明春,洪丽,胡隽隽,等.VOC 提升策略分析J.汽车工程师,2021(5):15-17.3 邵方方,刘茜,郭吟竹.车载香氛系统性能研究J.汽车实用技术,2020(14):115-117.特约编辑院李志成表 1固体香氛对某款 MPV 整车 VOC 影响结果表 2固体香氛对某款 MPV 整车气味性影响结果企业创新51