汽车内饰件挥发性有机化合物散发的影响因素研究.pdf

汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 74 汽车内饰件挥发性有机化合物散发的影响因素研究 王惠丽（天津华测检测认证有限公司 天津 300300）摘 要文章主要从温度变化、多种材料种类、差异性零件质量与表面积这三方面入手，选取代表性汽车内饰件总成，对汽车内饰件挥发性有机化合物的散发情况的因素展开探究，确定汽车内饰件中挥发性有机物散发的主要特点与规律性内容，并以此为参考提出优化汽车内饰件生产制造的建议。关键词汽车内饰件；挥发性有机物；挥发量 引言 分析会对汽车内饰件挥发性有机化合物散发性产生主要影响的因素有着极高的现实价值，以此能够实现对汽车内饰件挥发性有机化合物实际散发规律的挖掘与把控，达到更新汽车内饰件制作工艺、降低挥发性有机化合物实际挥发量的效果，支持车内环境的优化改善。一、试验设计（一）试验材料选择 本次试验的主要目标在于针对可能影响汽车内饰件中挥发性有机物散发情况的因素展开探究，确定汽车内饰件中挥发性有机物散发的主要特点与规律性内容。基于这样的目标，设定试验对象为仪表板总成、座椅总成、行李箱地毯总成、前地板地毯总成、密封条总成以及顶棚总成。试验中需要投放的零件及其材料组成如下所示：第一，仪表板总成，其主要材料包括改性聚丙烯、PU 泡沫、搪塑 PVC、喷漆件、ABS 等1。第二，座椅总成，其主要材料包括织物面料、PU 泡沫、毛毡等。第三，行李箱地毯总成，其主要材料包括 PET 毛毡。第四，前地板地毯总成，其主要材料包括 PET 毛毡+EVA。第五，密封条总成，其主要材料包括EPDM。第六，顶棚总成，其主要材料包括 PU。另外，本次试验中需要引入的其他设备仪器与工具主要有聚四氟乙烯采样袋、环境舱、Tesnax 管、DNPH 管、热脱附仪-气相色谱质谱联用仪、高效液相色谱仪等。（二）试验条件设定 在本次针对汽车内饰件挥发性有机化合物散发的影响因素展开试验探究的过程中，所设定的试验条件主要如下：第一，设定采样袋容积为 2000 升，填充比例控制在 60%，填充氮气的体积为 1200 升，试验温度分别设定为 402、652以及 802，试验时间维持在 4.5 小时左右。第二，设定采样袋容积为 2000 升，填充比例控制在60%，填充氮气的体积为 1200 升，试验温度设定为 252，试验时间维持在 16 小时左右。第三，设定采样袋容积为 10 升，填充比例控制在 50%，填充氮气的体积为 5 升，试验温度设定为 652，试验时间维持在 2 小时左右。（三）试验方案设计 在密封的聚四氟乙烯采样袋内投放试验零件总成（汽车内饰件样品），并同时向其中填充氮气，填充体积设定为60%；在环境舱中放置采样袋，依照试验条件中的时间规定实施高温处理；利用 Tesnax 管，完成对采样袋内挥发性有机物的采集；引入热脱附仪-气相色谱质谱联用仪，针对集中在 Tesnax 管内包含挥发性有机物的气体展开定性分析以及定量分析；利用 DNPH 管，完成对采样袋内醛酮类物质的采集；引入高效液相色谱仪，针对集中在 DNPH 管内包含醛酮类物质的气体展开定性分析以及定量分析。需要注意的是，本次试验主要对汽车在外界暴晒的条件进行模拟，因此在探究温度与挥发性有机化合物散发之间的关系时，主要针对车身腰线以上这部分对于温度更为敏感区域内所存在着的试验零件总成（汽车内饰件样品）设定试验温度为 60或 65；主要针对车身腰线以下这部分对于温度一般敏感区域内所存在着的试验零件总成（汽车内饰件样品）设定试验温度为 402。出于对保证试验结果精准程度以及可靠性程度的考量，设定的试验温度段主要为 40与 65、65与 80。二、试验结果与分析（一）温度与挥发性有机化合物散发之间的关系 1、温度为 40与 65时挥发性有机化合物散发的影响 在试验温度段设定为 40与 65时，主要针对汽车的前地板地毯总成以及顶棚总成中挥发性有机化合物散发变化情况进行探讨，所得到的试验结果表明，对于汽车的前汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 75 地板地毯总成而言，在环境温度发生变化的条件下，该汽车内饰件总成中所包含着的甲苯、苯乙烯、甲醛以及乙醛所显现出的散发性（挥发量）产生的变化更为明显；对比40与 65这两种条件下的有机物挥发量情况来看，苯乙烯、甲醛以及乙醛的挥发量在环境温度由 40提升至 65时挥发量均表现出 10 倍增长水平；在 40条件下未检测出苯乙烯，但是在 65条件下则能够检测到苯乙烯，含量为每立方米 139 微克。对于汽车的前地板地毯总成而言，在环境温度未发生变化的条件下，随着时间的持续延长，该汽车内饰件总成中所包含着的有机物所显现出的散发性均有所提高，但是实际变化趋势没有温度变化时的变化趋势（上升趋势）更加明显。对于汽车的顶棚总成而言，在环境温度发生变化的条件下，该汽车内饰件总成中所包含着的甲苯、苯乙烯、甲醛以及乙醛所显现出的散发性（挥发量）产生的变化更为明显，表现出逐步提升的趋势。为实现对汽车内顶棚总成中有机物挥发量的有效控制，应当着重确保所应用水性胶黏合剂能够满足现行的挥发性有机物管控要求。2、温度为 65与 80时挥发性有机化合物散发的影响 在试验温度段设定为 65与 80时，主要针对汽车的座椅总成中挥发性有机化合物散发变化情况进行探讨，所得到的试验结果表明，在环境温度发生变化的条件下，该汽车内饰件总成中所包含着的甲醛所显现出的散发性（挥发量）产生的变化更为明显，表现出成倍增长的状态；在环境温度由 65提升至 80时，甲苯、乙苯、乙醛均有不同程度的提升；在 65条件下检测出的乙苯极低，但是在80条件下则能够明确检测到乙苯。对于汽车的座椅总成而言，在环境温度未发生变化的条件下，随着时间的持续延长，该汽车内饰件总成中所包含着的有机物所显现出的散发性均有所提高，但是实际变化趋势没有温度变化时的变化趋势（上升趋势）更加明显。3、温度对汽车内部总体挥发性有机化合物散发的影响 参考相关标准要求，对汽车整体和零部件常温与高温条件下的挥发性有机化合物散发情况实施对比分析，所得到的试验结果表明，在环境温度发生变化的条件下，该汽车整体中所包含着的挥发性有机物所显现出的散发性（挥发量）产生的变化更为明显，呈现出增高状态，与前期零部件试验结果保持一致。（二）材料类型与挥发性有机化合物散发之间的关系 1、复合材料对挥发性有机化合物散发的影响 在探索复合材料对挥发性有机化合物散发的影响时，主要选取汽车的行李箱地毯总成作为试验零部件，细化出的材料包含纤维板、PP 蜂窝板，并与 PHC 材料进行对比分析，所得到的试验结果表明，这三种材料中所包含着的挥发性有机物所表现出的散发性有着较为明显的差异性；相比于 PHC 材料，纤维板、PP 蜂窝板的挥发性有机物挥发量维持在更高水平，特别是在甲醛、甲苯以及 TVOC（总挥发性有机化合物）方面，有着更为明显的差异性。纤维板材料在试验过程中显现出的甲苯、甲醛以及 TVOC 挥发量更高；在乙醛挥发检测中，纤维板材料所提取到的挥发量结果可以忽略不计，PHC 材料以及 PP 蜂窝板均未检测到乙醛的挥发。2、塑料材料对挥发性有机化合物散发的影响 在探索塑料材料对挥发性有机化合物散发的影响时，主要选取汽车的行李箱装饰件总成作为试验零部件，细化出的材料包含的毛毡以及改性热塑性材料，对两者进行对比分析，所得到的试验结果表明，这两种材料中所包含着的挥发性有机物所表现出的散发性有着较为明显的差异性，特别是在甲醛方面，毛毡所产生的甲醛挥发量极高，但是改性热塑性材料的甲醛挥发量极低；从苯乙烯方面来看，毛毡以及改性热塑性材料所获取到的苯乙烯挥发量均维持在较低水平，可以忽略不计；从二甲苯方面来看，毛毡材料所获取到的二甲苯挥发量较低，而改性热塑性材料未检测出二甲苯挥发。3、汽车内部总体对挥发性有机化合物散发的变化 针对汽车内部材料实施变更处理，投放低气味材料、低挥发性有机物材料，并与未进行材料变更的汽车实施整车挥发性有机化合物散发情况的对比，所得到的试验结果表明，在完成材料变更后，汽车内部的甲苯、苯乙烯、甲醛以及乙醛挥发量均表现出明显下降的水平，特别是甲苯挥发量的下降幅度最高，能够降低至未变更材料前整车内部甲苯挥发量的五分之三以下；完成汽车内部材料的变更处理后，苯乙烯挥发量极低，可以忽略不计。（三）内饰件质量及表面积与挥发性有机化合物散发之间的关系 1、仪表板 在针对内饰件质量及表面积与挥发性有机化合物散发之间的关系展开试验探究的过程中，主要选取三个不同车型内的仪表板总成为试件，对相同试验条件下这三种不同的仪表板总成挥发性有机物散发情况进行对比分析，所得到的试验结果表明，在汽车内饰件质量有所增高的条件下，该汽车内饰总成中所包含着的甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛以及乙醛呈现出的散发性均表现出明显的提升趋势。同汽车研发 Automobile Research and Development 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 76 时，进一步针对这三种仪表板总成的表面积展开计算，并探索其与挥发性有机物挥发量之间的关系，发现苯系物与仪表板总成表面积之间并不存在着规律性明显的对应关系，但是，在仪表板总成表面积增加的条件下，甲醛以及乙醛所呈现出的挥发量有所增加。试验中所选用的三种仪表板总成中在材料与工艺方面存在着较为明显的差异性，具体如下：第一，在车型 A 中提取的仪表板总成 1 主要应用改性聚乙烯材料制作而成，所应用的生产制作工艺为注塑工艺。第二，在车型 B 中提取的仪表板总成 2 主要应用 TPO 表皮以及 PP 材料制作而成，所应用的生产制作工艺为吸塑成型工艺。第三，在车型 C 中提取的仪表板总成 3 主要应用搪塑 PVC 材料制作而成，所应用的生产制作工艺为发泡工艺。设定同种试验条件，对这三种不同的仪表板总成挥发性有机物散发情况进行对比分析，所得到的试验结果表明，醛类有机物挥发情况受到零件表面积的影响程度相对明显，一般在仪表板总成表面积增大的条件下，汽车内部醛类有机物的挥发量也随之提高。2、密封条 汽车内部密封条总成主要应用 EPDM 材料制作而成，且在实际的生产与成型过程中，投放的助剂材料相对较多，包括润滑剂、增塑剂等等，相应助剂材料投放的主要目的在于对密封条总成的耐老化性能、耐溶剂性能实施优化改善。而由于这些助剂材料普遍包含在小分子化合物的范畴内，所以在环境温度相对较高时，会在空气内实现缓慢释放。在针对内饰件质量及表面积与挥发性有机化合物散发之间的关系展开试验探究的过程中，主要选取两个不同车型的密封条总成为试件，对相同试验条件下这两种不同的密封条总成挥发性有机物散发情况进行对比分析，所得到的试验结果表明，在汽车内饰件质量有所增高的条件下，该汽车内饰总成中所包含着的二甲苯、苯乙烯、乙苯呈现出的散发性均表现出明显的提升趋势；甲苯、苯与密封条总成质量之间并不存在着规律性明显的对应关系。同时，进一步针对这两种密封条总成的表面积展开计算，并探索其与挥发性有机物挥发量之间的关系，分析结果表明，在汽车内部密封条表面积有所增高的条件下，该汽车内饰总成中所包含着的甲醛、乙醛呈现出的散发性均表现出明显的提升趋势。造成这一结果的主要原因在于，在进行汽车内部密封条制作过程中，所投放于合成橡胶中的防老剂、硫化剂等配方会对 EPDM 材料产生影响，从而促使释放于空气中的甲醛、乙醛含量增大。（四）结论与建议 第一，前文试验结果表明，在环境温度发生变化的条件下，汽车内部中所包含着的挥发性有机物所显现出的散发性（挥发量）产生的变化更为明显，呈现出增高状态。基于这一结果，可以应用的应对措施主要如下：确保所应用水性胶黏合剂能够满足现行的挥发性有机物管控要求；在后排座椅的制作过程中，尽可能利用高分子量、低挥发性的聚醚多元醇材料，或是高品质、低挥发性的多元醇材料替代聚醚低聚物材料制作座椅泡沫，并减少偶氮二异丁腈这一引发剂的使用量，也可以将其替换为 AC 发泡剂。第二，前文试验结果表明，在完成材料变更后，汽车内部的甲苯、苯乙烯、甲醛以及乙醛挥发量均表现出明显下降的水平。基于这一结果，可以应用的应对措施主要如下：使用 PHC 材料替代纤维板材料、PP 蜂窝板材料完成汽车内饰件的制作；使用改性热塑性材料替代 PET 毛毡材料完成汽车内饰件的制作；重点投放低气味材料、低挥发性有机物材料完成汽车内饰件的制作。第三，前文试验结果表明，在汽车内饰件质量有所增高的条件下，该汽车内饰总成中所包含着的挥发性有机物散发性均表现出明显的提升趋势，而内饰零件表面积与挥发性有机物散发性之间的关系并不一致。基于这一结果，可以应用的应对措施主要如下：在保证汽车内饰件能够发挥出其性能的条件下，尽可能降低相应内饰件的质量水平，以此避免产生更大的挥发性有机物挥发量。同时，要结合不同内饰件挥发性有机物散发的特点，对其表面积实施合理性、针对性调整。总结 综上所述，针对不同温度条件、材料类型条件、零件质量与表面积条件下的汽车内饰件挥发性有机物散发情况实施对比分析，所得到的结果表明：环境温度升高、汽车内饰件质量增大时，挥发性有机物散发性随之提升；在应用材料种类不同的情况下，挥发性有机物显现出的散发性不尽相同。这些结论为汽车内饰件的优化制作提供了有力支持与参考。参考文献：1钱佳燕.改性活性炭吸附空气中挥发性有机化合物的研究进展J.科技与创新,2022,(06):152-154+158.2陈鑫,张博宇,王丹灵,杜振霞,吴友平.不同温度下天然橡胶中挥发性有机化合物的释放J.合成橡胶工业,2022,45(01):1 7-22.作者简介：王惠丽（1985.09-），性别：女，民族：汉，籍贯：天津市，学历：研究生，现有职称：中级工程师，研究方向：汽车内饰件挥发性及车内空气质量检测。