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）

一、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、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 mm×10 mm×5 mm]，样品生产完成后放置时间不超过3 d。

整车应为下线（28±5）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 27630—2011）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：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，0.5 CFM（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 h→35 ℃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1 h→35 ℃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、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247.5 mg、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。

图1 不同精油的挥发速率测试结果

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 mm×10 mm×5 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。

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]。

图2 数据推荐模型

3.固体香氛对整车VOC、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 mm×10 mm×5 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：

①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/T 27630—2011）的限值要求。

②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≥0.007 mg/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）。

表1 固体香氛对某款MPV 整车VOC 影响结果

（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）。

表2 固体香氛对某款MPV 整车气味性影响结果

四、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。