温度对汽车内饰零部件中VOCs散发的影响研究

肖瑶 郑虹 白雨萍 孙东睿 陈书礼 朱振宇

（1.中国第一汽车股份有限公司材料与轻量化研究院，长春 130011 2.中汽数据有限公司，天津 300300）

1 前言

车内空气中的挥发性有机物（VOCs）对人体具有一定的健康危害[1]，引起了社会的极大关注[2]。为保护消费者的身体健康，我国车内空气质量标准管控苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等八项物质[3]。研究表明，车内VOCs的散发速率和散发量与环境因素密切相关，尤其是温度因素[4]。随着温度的升高，内饰零部件中的VOCs散发速率显著增大，随着温度的降低，内饰零部件中的VOCs散发速率明显降低。然而，在温度一定的情况下，内饰零部件中VOCs的散发量如何随着散发时间的增长而变化，何时能达到散发平衡？这是本研究希望解决的问题。

我国环境保护行业标准HJ/T 400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》[5]中规定的整车VOCs检测条件为整车在环境舱内25℃下停放16 h后，对车内VOCs散发量进行检测。而目前我国汽车行业对内饰零部件中VOCs散发量的检测条件为内饰零部件置于采样袋中于65℃散发2 h后，对内饰零部件的VOCs散发量进行检测。由此可知，整车检测条件和内饰零部件的检测条件在检测温度、检测时间、检测方法等多个方面存在较大差异，其中检测温度、检测时间的差异尤为明显。

为研究温度对汽车内饰中VOCs散发的影响，本研究选取25℃和65℃两个温度条件对内饰零部件进行VOCs检测，探索不同温度下内饰零部件VOCs的散发规律。

2 试验条件和分析方法

2.1 样品选取

为考察内饰零部件中VOCs随时间的散发规律，需要选取具有代表性的内饰零部件作为研究对象。内饰零部件的代表性表现在两个方面，一方面选择的内饰零部件必须是车舱内重点管控的内饰零部件，另一方面选择的内饰零部件在材质上有代表性，其散发行为在一定程度上反应车内VOCs的散发规律。基于以上两方面考虑，选择车门内饰板总成作为研究对象。

2.2 检测方法

使用汽车行业常用的袋子法对车门内饰板总成散发的VOCs进行检测，具体方法如下。

a.将2个同批次的车门内饰板总成分别放入2 000 L的聚氟乙烯采样袋中，密封采样袋。

b.连接导管，用真空泵将袋内的空气抽出，向袋子中充入其体积30%左右高纯氮气，再将气体抽出，重复2次，最后向袋中准确充入袋体积50%的高纯氮气。

c.将一个袋子放入25℃的空调房中恒温保存，分别在1 h、2 h、4 h、7 h、10 h、24 h处翻动袋子混匀，分别用Tenax TA采样管和DNPH采样管采集袋子中的空气样品，采样时使用恒流气体采样器进行样品采集，Tenax TA管采样流量为0.2 L/min，采样体积为3 L，DNPH管采样流量为0.8 L/min，采样体积为12 L。

d.将另一个袋子放入65℃的恒温箱中加热，分别在1 h、2 h、4 h、7 h、10 h、24 h处翻动袋子混匀，分别用Tenax TA采样管和DNPH采样管采集袋子中的空气样品，采样流量与25℃保持一致。

2.3 分析方法

VOCs的分析依据HJ/T 400—2007《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》进行。

3 检测结果

3.1 25℃条件下VOCs散发特征

由于该车门内饰板总成中苯、苯乙烯、丙烯醛的检出浓度较低，因此只研究甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙酸的散发规律。车门内饰板总成在25℃下各项VOCs浓度随时间变化见图1～图5。

图1 25℃下甲苯浓度随时间的变化

图2 25℃下乙苯浓度随时间的变化

图3 25℃下二甲苯浓度随时间的变化

图5 25℃下乙醛浓度随时间的变化

图4 25℃下甲醛浓度随时间的变化

根据亨利定律拟合曲线的方程为：Ca=Cequ×（1-α×e-βt），Ca为不同的时间点测量的VOC浓度，Cequ为平衡时的VOC浓度，α为无量纲数，β为无量纲数，t为散发时间。

由图1～图5可知，由于车门内饰板总成中VOCs组分的初始含量不同，因此各VOCs组分浓度随时间的变化差别较大。但从总体散发趋势看，除乙醛外，其他VOCs均呈现在前10 h内散发浓度增长速度较快，而10 h～24 h时间段内，不同VOCs散发浓度增长速度减缓甚至趋于稳定。车门内饰板总成在25℃下散发24 h时，不同VOCs的浓度排序为甲醛＞乙醛＞二甲苯＞乙苯＞甲苯。

3.2 65℃条件下VOCs散发特征

车门内饰板总成在65℃下各项VOCs浓度随时间变化见图6～图10。

图10 65℃下乙醛浓度随时间的变化曲线

由图6~10可知，65℃条件下车门内饰板总成中VOCs组分浓度随时间的变化规律与25℃条件下相似，均表现为，除乙醛外，其他VOCs均呈现在前10 h内散发浓度增长速度较快，而10 h到24 h时间段内，VOCs散发浓度增长速度减缓甚至趋于稳定。车门内饰板总成在65℃下散发24 h时，不同VOCs的浓度排序为甲醛＞乙醛＞二甲苯＞乙苯＞甲苯，与25℃条件下表现相一致。此外，对于同种VOCs组分，65℃下的浓度要明显高于25℃条件下的浓度。

图6 65℃下甲苯浓度随时间的变化

图7 65℃下乙苯浓度随时间的变化

图8 65℃下二甲苯浓度随时间的变化

图9 65℃下甲醛浓度随时间的变化

4 结论

本研究以车门内饰板总成为例，研究了25℃和65℃下不同VOCs的散发规律，结论如下。

a.25℃和65℃下，车门内饰板总成中VOCs组分浓度随时间的变化规律均表现为：除乙醛外，其他VOCs均呈现在前10 h内散发浓度增长速度较快，而10 h到24 h时间段内，VOCs散发浓度增长速度减缓甚至趋于稳定。

b.25℃和65℃下，散发24 h时，车门内饰板总成中不同VOCs的浓度排序均为甲醛＞乙醛＞二甲苯＞乙苯＞甲苯。

c.对于同种VOCs组分，65℃下的浓度要明显高于25℃条件下的浓度。