智数汽车大数据麦克恒通汽车轻量化在线
查看: 82|回复: 1
收起左侧

[VOC检测] 某车型车内空气质量问题探究

[复制链接]
发表于 2020-7-14 11:16:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

亲,赶快注册吧,有更多精彩内容分享!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
某车型车内空气质量问题探究

石德峥 苏阳 郑虹 张英虹 刘鑫宇

(中国第一汽车股份有限公司研发总院,长春 130011)

【中国汽车材料网】摘要:根据某销售公司在2016 年12 月~2017 年4 月收到F 汽车公司生产的乘用车用户反馈车内异味问题进行研究,以期找到气味物质主要来源,从而为源头控制、过程改进与末端治理相结合的车内空气质量综合管控体系的建立提供参考价值;主要方法为结合重点内饰件的主要用材和生产工艺,探究整车VOC 超标原因;研究结果表明,车内乙醛超标主要是顶棚及座椅引起的,甲苯超标则是顶棚及密封条引起。对相关零部件进行管控,并对供应商提出有效的整改意见,为整车生产商提供整改依据。
关键词:车内异味 整车VOC 乙醛 甲苯
1 前言
近年来,消费者对车内空气质量的关注度持续提高,J.D.Power 的IQS 报告显示,车内异味已连续多年成为中国市场不满意度第一位。车内异味主要与车内散发的多种有害物质息息相关,这些对人体会产生一定的影响,短期内会产生如恶心、头痛等症状,长期甚至会引起一些慢性疾病的发生[1,2]。我国在2011 年发布了国家标准,即GB∕T 27630—2011《乘用车空气质量评价指南》,标准中规定了,苯、甲苯、甲醛、乙醛等八项物质为整车车内空气中需要严格管控的有害物质,并且给出了明确的限值。2016 年,我国对相关标准进行了第一次修订,发布GB 27630—201X《乘用车空气质量评价指南》征求意见稿,将推荐性国家标准变为强制性国家标准。国六标准中明确规定所有M1 类车均应符合27630 的要求及生产一致性检查。同时,新车提车单中会将车内空气质量等级加入至环保单中。
根据某销售公司在 2016 年 12 月~2017 年 4 月收到F 汽车公司生产的乘用车用户反馈车内异味问题进行研究。通过对用户进行走访调研,结果表明车内异味占88%,其他12%。鉴于此调查结果,对投诉比例较高的A 车型进行整车及零部件的VOC 检测,通过数据分析不断溯源,最终找到对整车的车内空气质量影响最为明显的关键因素。
2 实验方法
2.1 试剂及仪器
2.1.1 仪器
a.高效液相色谱仪(美国Aglient 1200),配有C18反相高效液相色谱柱(4.6 mm×150 mm,5 μm)、紫外检测器;
b.Aglient 1200 化学工作站;
c.热脱附-气相色谱-质谱联用仪(美国Perki⁃nElmer)
2.1.2 试剂
a.醛酮类衍生化合物混标,14 种标准物质,购于美国Accustandard 公司;
b.甲醇中9 种VOC 混合系列溶液混标,购于美国Accustandard 公司;
c.乙腈、四氢呋喃,色谱纯,购于美国Thermo Fisher 公司;
d.超纯水,由英国埃尔格(ELGA LabWater)公司生产。
2.2 试验方法
2.2.1 整车VOC 测试方法
试验过程如下。
a.规定目标车辆的下线时间需满足28 d±5 d,同时内部表面无覆盖物;
b.将目标车辆放入规定的测试环境中,车窗、门全部打开,静止放置时间不小于6 h;
c.完成准备阶段后的车辆进入密封状态,关闭所有门窗,时间不少于16 h,安装好采样装置后开始样品采集。
试验条件如下。
a.整车的环境湿度为25.0±1.0 ℃,相对湿度为50±10%;
b.挥发性有机组分,利用Tenax TA 管进行捕集,流量为100 mL∕min,时间为30 min,后续利用热脱附∕气相色谱质谱联用仪(GC∕MS)测定;
c.醛酮类有机组分,利用DNPH 管进行捕集,流量为400 mL∕min,时间为30 min,后续利用高效液相色谱仪(HPLC)测定。
2.2.2 汽车零部件VOC 测试方法
试验过程如下。
a.规定零件总成应在零件生产后15 天内在检测实验室完成采样,供应商送样检测时,应注意不要超过规定天数期限;
b.车内零件总成及取样要求,被测零部件是以整个零件总成为单位进行实验,采用暴露面朝上和尽量摊开的原则。统一采用2 000 L 大小的袋子,以袋式法模拟车内状态;
c.样品放入采样袋中,充入氮气,恒温65 ℃加热使VOC气体散发。安装好采样装置后开始样品采集。
试验条件如下。
有机组分采样及分析要求依据整车VOC 测试方法进行检测[3-6]。
3 结果分析与讨论
3.1 A车型(高配、低配)整车VOC测试结果与分析
根据2.1 中规定的相关测试方法,抽取满足要求的A 车型(高配、低配),对整车车内的VOC 含量进行检验与分析,八项有害物质的含量结果列于表1。
表1 A车型(高配、低配)车内VOC含量 mg∕m3

从表中数据可以看到,A 车型(高配、低配)车内的8 项有害物质中,有6 项满足现行法规标准限值要求,即苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、丙烯醛。在A 车型的2 种配置中,车内含量均超过标准限值要求的有害物质为乙醛,且超标明显,达到了4.94~5.64 倍。A 车型(低配)车内甲苯含量满足标准要求,但A 车型(高配)车内甲苯含量则为正常值的1.35 倍。以整车结果作为依托,继续对不合格的有害物质的来源进行排查,将检测对象由整车分解至28 大类内饰零部件,逐一进行VOC 测试与分析,进而通过零部件的结果来找到整车VOC含量超标的关键原因。具体的溯源方式为,检测28 大类关键零部件的VOC 含量,按照乙醛和甲苯浓度进行排序,从而定位出贡献度最大的一种或几种零部件[7]。
3.2 A车型(高配、低配)零部件VOC测试结果与分析
3.2.1 A 车型(高配、低配)零部件乙醛含量测试结果与分析
为找到整车VOC 中乙醛、甲苯超标的关键原因,对A 车型(高配、低配)的28 大类零部件根据2.2 中规定的方法进行VOC 测试。图1 和图2 列出了含量较高的6 类零部件,从图中可以明显看到,A 车型(高配、低配)的零部件中,乙醛含量高的零部件主要有顶棚、门板、仪表板、地毯、座椅、方向盘,这些零部件的使用提高了乙醛在整车中的含量,进而造成整车VOC 中乙醛超标明显。在这6 个典型零部件中,顶棚和座椅是影响最大的零部件。对零部件本身进行深层剖析,从零部件的制造信息出发,包括材料、工艺等方面,找到乙醛挥发的根本原因。此款车型顶棚采用普通聚酯海绵并添加阻燃剂,在使用过程中会有单体挥发,而乙醛就是其中主要的一种;座椅中的皮革、泡沫占比大,而皮革中的乙醛含量高,主要是因为皮革在加工过程中,将进行鞣制处理,鞣剂中含有醛类化合物。同样的,座椅中的泡沫主要为聚氨酯类,所用的低聚物多元醇中含有一定量的游离醛类物质[8-9]。除此之外,生产工艺、储存条件、副反应等因素均会增加材料中的醛类物质。

图1 A车型(低配)零部件乙醛含量测试结果


3.2.2 A 车型(高配)整车零部件甲苯含量测试结果与分析
根据图3,A 车型高配车内甲苯超标主要是由密封条、顶棚、地毯通道隔热垫、仪表板、门板引起的。其中顶棚和密封条对车内甲苯的影响最大。根据零部件信息。汽车顶棚主要由车顶内饰和基材热压复合成型,除了同样引起乙醛散发的海绵外,在这种热压的过程中,会加速甲苯的挥发。这主要是因为甲苯是一种常见的典型有机溶剂,它经常用于一些高分子材料的生产和加工中。同样的,密封条在生产过程中,会添加大量的增塑剂、表面处理剂,这些将直接导致甲苯散发量的增加[10]。通过以上研究与分析,探究出A(高配、低配)整车车内乙醛、甲苯超标的具体原因。

图2 A(高配)车内零部件乙醛含量测试结果



图3 A(高配)车内零部件甲苯含量测试结果


4 结论
本文从用户对A 车型(高配、低配)车内存在异味产生抱怨的问题进作为出发点,展开引起车内空气质量关键原因的研究工作。通过整车VOC测试,再到零部件VOC 测试,不断溯源,分析并研究发现,整车车内乙醛含量超过标准限值的主要原因是顶棚及座椅,甲苯超标则是顶棚及密封条引起的。根据本文的研究结果,整车生产商可以此为依据,对相关零部件进行管控,并对供应商提出有效的整改意见,根源上解决车内挥发性有机物含量超标问题,从材料本身出发,优化材料配方,提高加工工艺,为消费者创造一个健康舒适的车内环境。
参考文献:
[1]王太海.乘用车内空气质量开发与管控研究[J].环境技术,2014,(4):75-78.
[2]谭辉,黄训.车内空气质量问题的分析与研究[J].环境技术,2018,v.36;No.214(04):92-95.
[3]白雨萍,刁洪军,王静,等.乘用车内饰零部件挥发性有机物含量分析的采样方法[J].汽车工艺与材料,2017,(9):20-23.
[4]吴洁珊,蓝茵,张欣伟,等.内饰件和内饰材料挥发性有机化合物(VOCs)的检测方法[J].汽车工艺与材料,2010,(6):52-55.
[5]刘庆,游锦璋,郭创奇.汽车室内VOC 法规及测试方法介绍[J].汽车零部件,2013(10).
[6]郑勇.浅析车内挥发性有机物的来源及检测[J].纺织科技进展,2017(2):35-39.
[7]戴涟漪,邓大跃,张皙,等.汽车内空气的污染与健康驾驶[J].北京联合大学学报:自然科学版,2004,18(1):60-65.
[8]吕国会.浅谈降低汽车内饰件用聚氨酯材料VOC 的措施[J].化学推进剂与高分子材料,2018(1):1-12.
[9]董志方, 朱维珍.聚氨酯泡沫塑料中的醛类物质检测[J].聚氨酯工业,2017,32(5):72-74.
[10]朱熠,王泽庆.车内污染物的来源及改善车内空气质量的措施[J].汽车工艺与材料,2014,(10):69-72.


微信群
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则