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汽車內(nèi)飾材料與車內(nèi)空氣污染

2018-12-08 06:29郭瑞華孫翰林胡玢黃燕娣宋媛媛
汽車零部件 2018年11期
關(guān)鍵詞:丁基揮發(fā)性甲基

郭瑞華,孫翰林,胡玢,黃燕娣,宋媛媛

(北京市勞動保護(hù)科學(xué)研究所,北京 100054)

0 引言

有機(jī)化合物廣泛存在于室內(nèi)外空氣中,被認(rèn)為是空氣污染物的重要組成部分[1-6]。據(jù)報(bào)道,多數(shù)有機(jī)化合物會對人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響,并且它們在室內(nèi)空氣中的濃度高于室外空氣[7]。世界衛(wèi)生組織(WHO)將吸附在固體吸附劑上的有機(jī)室內(nèi)污染物按下述沸點(diǎn)范圍分為4類:高揮發(fā)性有機(jī)物(VVOC),沸點(diǎn)范圍為小于0 ℃至50~100 ℃;揮發(fā)性有機(jī)物(VOC),沸點(diǎn)范圍為50~100 ℃至240~260 ℃;半揮發(fā)性有機(jī)物(SVOC),沸點(diǎn)范圍為240~260 ℃至380~400 ℃;與顆粒物及顆粒有機(jī)物(POM)有關(guān)的有機(jī)化合物,沸點(diǎn)范圍為大于380 ℃[8]。其中,可以被人類察覺到氣味的揮發(fā)性有機(jī)物沸點(diǎn)范圍為50~260 ℃。

現(xiàn)今,人們由于通勤、商務(wù)出行、旅行和購物等需要停留在車內(nèi)的時(shí)間越來越長[9-13],車內(nèi)空間已被認(rèn)為是一種特定的室內(nèi)微環(huán)境。其內(nèi)部由不同材料裝配而成,主要包括塑料、橡膠、天然或合成皮革、織物、纖維、膠黏劑、地毯、泡沫墊等[7,14-19],這些內(nèi)飾材料在制造過程中可能會保留某些揮發(fā)性有機(jī)污染物,在長時(shí)間使用過程中,隨著內(nèi)飾材料的老化降解、加熱(夏季)/冷卻等過程而被大量釋放出來[13]。由于汽車內(nèi)飾材料體積與內(nèi)部空間體積之比高于普通住宅[7],并且夏季時(shí)車內(nèi)溫度極易升高,因此車內(nèi)污染物濃度通常高于普通住宅[14-17,20-25]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),新車車內(nèi)空氣中包含有162種不同的揮發(fā)性有機(jī)物,這些物質(zhì)混合在一起會導(dǎo)致車內(nèi)產(chǎn)生異味,并且半揮發(fā)性有機(jī)物會在車內(nèi)玻璃凝結(jié)產(chǎn)生霧化膜,影響車輛使用的舒適性、愉悅性和安全性[7,26-27],對長時(shí)間暴露于這些污染物的駕乘人員的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,研究車用內(nèi)飾材料釋放的揮發(fā)性有機(jī)污染物種類及其釋放來源是非常有必要的,有利于汽車行業(yè)從源頭上(內(nèi)飾材料)控制車內(nèi)空氣污染。

本文作者從揮發(fā)性有機(jī)污染物種類、釋放來源及內(nèi)飾件/材料有機(jī)物釋放測試方法等方面對由車用內(nèi)飾材料引起的車內(nèi)空氣污染進(jìn)行了總結(jié)。

1 揮發(fā)性有機(jī)污染物種類及其釋放來源

汽車行業(yè)將大量非金屬材料,大致包括聚氨酯(PU,Polyurethane)、聚丙烯(PP,Polypropylene)、聚氯乙烯(PVC,Polyvinyl Chloride)、聚乙烯(PE,Polyethylene)、聚苯乙烯(PS,Polystyrene)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS,Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymers)、聚酰胺(PA,Polyamide)、纖維織物等,用于方向盤、儀表板、地板、門/內(nèi)飾板、座椅、操縱桿、控制臺、立柱及頂棚襯里等內(nèi)飾[28]。在車艙內(nèi)部裝配過程中,由于不同材料之間的粘附力不同,所以需要用各種膠黏劑來連接門板的各種部件。例如,用聚氯丁二烯型通用型膠黏劑將皮革連接在底板上,然后再連接到門板框架(主要由PP制成)的中部;用PU/異氰酸酯型膠黏劑將門板上部(包括PVC表面和底層泡沫)固定在面板框架上[17]。上述材料及各種膠黏劑會向車內(nèi)空間中釋放出大量揮發(fā)性有機(jī)污染物,尤其是新車,其車內(nèi)空氣會受到內(nèi)飾材料釋放的各種高濃度有機(jī)化合物的污染。這些污染物包括脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、萜烯、酯、羰基化合物(醛酮類)、其他(醇和二醇類、醌類、酚類、醚類、呋喃類、磷酸鹽類、乙二酸類、鄰苯二甲酸酯類、含氮化合物)等,它們的濃度會隨時(shí)間而下降,隨車內(nèi)溫度升高而增加,并且溫度升高,污染物種類也會發(fā)生變化。其中高濃度的脂肪烴和芳香烴是車內(nèi)空氣的主要污染物,大致可占到所有污染物的45%,它們中大多數(shù)在測試車的車內(nèi)空氣中被檢出頻率非常高,醇類和酯類的檢出頻率僅次于脂肪烴和芳香烴[16]。這些揮發(fā)性有機(jī)污染物主要來源于以下幾個方面:(1)非金屬材料本身具有一定的毒性;(2)非金屬材料在生產(chǎn)加工時(shí)殘留有有機(jī)溶劑,包括苯、甲醛、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物,這種原因引起的污染在新購買的車輛中尤其突出;(3)非金屬材料的裂解物、老化產(chǎn)生的有毒物質(zhì);(4)塑料制品表面吸附的雜質(zhì)及在制作過程中添加的穩(wěn)定劑、增塑劑、發(fā)泡劑、著色劑、阻燃劑等添加劑帶來的毒性;(5)回收塑料中的不明污染物等[28]。這些復(fù)雜的污染物來源使車用內(nèi)飾在不同的汽車使用條件下釋放出不同種類及濃度的揮發(fā)性有機(jī)污染物。若不考慮空氣溫度,乙苯和苯乙烯是聚苯乙烯材料存在的特定化合物。室溫時(shí),聚氨酯泡沫主要散發(fā)甲苯、苯酚、癸烷、壬醛、苯甲醛、鄰苯二甲酸二乙酯等。23 ℃時(shí),聚乙烯散發(fā)出苯甲醛、壬醛、十三烷、癸醛和鄰苯二甲酸二乙酯,而在70 ℃時(shí),另外還可檢測到2-乙基-1-己醇。聚丙烯通常散發(fā)出的主要物質(zhì)為2,2,4,6,6-五甲基庚烷。

1.1 烷烴

BRODZIK等[29]在車內(nèi)空氣中測到的烷烴有鏈烷烴(癸烷、十一烷、十二烷)和環(huán)烷烴(甲基環(huán)己烷、丁基環(huán)戊烷、1-甲基-2-丙基環(huán)己烷)。GRABBS等[14]在4輛測試車中均檢測到了十一烷,其中3輛車中的濃度水平較高,同時(shí)在4輛車中還測到了高沸點(diǎn)的癸烷、十二烷、4-甲基癸烷和2,6-二甲基十一烷。十一烷和十二烷的存在與車內(nèi)飾中使用的黏合劑、地毯及PVC內(nèi)飾件有關(guān)。部分車輛會配有天窗,但是天窗在組裝中會使用額外的密封材料和黏合劑,從而釋放出更多的烷烴類物質(zhì),使車內(nèi)空氣中總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)濃度增加30%。3-甲基戊烷和正己烷均主要來自于黏合劑和溶劑[30-31],正十三烷可能來自于乙烯基材料[32]。

車內(nèi)空氣中還可以檢測出多種“重”烷烴,即長鏈烷烴。在多數(shù)潤滑劑樣品中均可以檢測出長鏈烷烴,尤其是C14至C17烴(即十四烷、十五烷、十六烷和十七烷)。通過對車輛內(nèi)部進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn),座椅下方的導(dǎo)軌上使用了大量的潤滑劑用于潤滑機(jī)械部件,所以會釋放出長鏈烷烴[14]。這種現(xiàn)象在小型貨車中更為顯著,因?yàn)樾⌒拓涇囍凶桓?,使用的潤滑劑也更多。而其他的長鏈烷烴,如二十烷和二十二烷,通常作為增塑劑或合成材料應(yīng)用于地毯和后面板樣品中[17]。

1.2 芳香烴

甲苯是汽車內(nèi)外飾、汽車涂料、空氣清新劑等油漆和表面涂層溶劑的主要成分[10,33-34]。二甲苯由于溶解力強(qiáng),揮發(fā)速度適中,是醇酸樹脂、乙烯樹脂、氯化樹脂和聚氨酯樹脂的主要溶劑,對人體損傷極其嚴(yán)重[28]。BRODZIK等[29]在裝配有黑白合成的纖維面料和其他合成皮革材料的車內(nèi)空氣中均檢測到甲苯和二甲苯,以及1-乙基-4-甲基苯等物質(zhì)。CHIEN[17]從零部件制造商提供的3種膠黏劑樣品中鑒定出了4~38種化學(xué)物質(zhì),膠黏劑平均含溶劑40%,使用中釋放的苯系物是車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物的重要來源[28],其中均含有甲苯和二甲苯。車內(nèi)空氣中的三甲苯及后面樣品中檢測出的萘同樣也來自車用黏合劑中。因此,用于制造車用內(nèi)飾件的黏合劑是車內(nèi)空氣中甲苯、二甲苯及其他芳香烴的主要來源。

由于車內(nèi)使用的新地毯及內(nèi)部塑料組件的有機(jī)物釋放,GRABBS等[14]在4輛測試車的3輛車中均檢測到了苯乙烯。另外,裝配有皮革方向盤的車內(nèi)空氣與裝配有聚氨酯方向盤的車內(nèi)空氣相比,前者含有高濃度的苯乙烯[12]。

1.3 羰基化合物

甲醛是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量最常見的有機(jī)化合物之一[8,35],它被用作樹脂、防腐劑、膠合板和刨花板黏合劑的原材料[36-37],在裝配有木質(zhì)產(chǎn)品、地毯、皮革和油漆等內(nèi)飾材料的車內(nèi)空氣中含有較高的濃度。車內(nèi)空氣中乙醛來自于織物內(nèi)飾及裝配用的染料,在皮革內(nèi)飾的車內(nèi)空氣中測得的乙醛濃度較低[13]。ZHANG等[10]通過研究內(nèi)飾材料與醛酮類物質(zhì)濃度之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),新車及裝配有低質(zhì)量內(nèi)飾材料的車內(nèi)空氣中醛酮類物質(zhì)濃度較高。甲醛和乙醛會對人體眼睛和肺部產(chǎn)生刺激[38]。另外甲醛、乙醛和丙烯醛均有毒,可以致突變或致癌[39]。

車內(nèi)空氣中甲基乙基酮和甲基異丁基酮的濃度在羰基化合物中均較高。YOSHIDA等[16]在101輛測試車的車內(nèi)空氣中都可以發(fā)現(xiàn)這2種物質(zhì),它們主要用作合成樹脂、黏合劑、橡膠黏合劑、清漆及亮漆的溶劑[40]。BAUHOF等[41-42]研究也證明這2種物質(zhì)是新車車內(nèi)空氣中的主要化合物,在車內(nèi)空氣中普遍存在。但是甲基乙基酮很少單獨(dú)應(yīng)用于工業(yè)中,通常以與丙酮、乙酸乙酯、己烷、甲苯或醇的混合物存在[12]。

環(huán)己酮在制革工藝中被用作溶劑,是一種可用于醋酸纖維素、乙烯基樹脂、粗制橡膠及蠟的多用途溶劑,也是尼龍生產(chǎn)中的中間體,在車用皮革(天然及合成)和門板樣品中可以檢測到環(huán)己酮[17,40]。YOSHIDA等[12]研究發(fā)現(xiàn),與裝配有聚氨酯方向盤的車輛相比,裝配有皮革方向盤的車內(nèi)空氣中含有高濃度的環(huán)己酮和3-甲基-2-丁酮。

1.4 萜烯和酯

車內(nèi)空氣中可以檢測到大量萜烯和酯類物質(zhì),但這類化合物多數(shù)只在某些車內(nèi)空氣樣品中被檢測到,檢測頻率較低。大多數(shù)低頻(<15%)出現(xiàn)的化合物是空氣清新劑的主要揮發(fā)性組分,如1,8-桉葉素、β-芳樟醇、二氫月桂烯醇、β-香茅醇、異丁酸乙酯、乙酸異丁酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基戊酸乙酯、乙基己酸乙酯、3-己烯基乙酸酯、正己基乙酸酯、異戊丁酸酯、乙酸龍腦酯、醋酸異冰片酯、4-叔丁基環(huán)己基乙酸酯,而沒有使用空氣清新劑的車內(nèi)空氣中未檢測到這些物質(zhì)[16]。

在檢測到高濃度檸檬烯、β-芳樟醇和二氫月桂烯醇的汽車中,一直到進(jìn)行車內(nèi)空氣檢測前都在使用含有這些物質(zhì)的空氣清新劑。雖然在移除空氣清新劑后才進(jìn)行采樣,但其揮發(fā)性組分已經(jīng)影響了車內(nèi)空氣質(zhì)量。因此,駕乘人員很可能在駕車時(shí)接觸到高濃度的來自空氣清新劑的香氣組分。由于車內(nèi)紡織品具有強(qiáng)的吸附能力,可以作為存儲介質(zhì),并作為化學(xué)物質(zhì)的可逆臨時(shí)存儲器[43],因此車內(nèi)地板墊、座椅和織物天花板很可能是空氣清新劑產(chǎn)生的萜烯和酯類物質(zhì)的主要來源。

1.5 醇

YOSHIDA等[16]在測試過的所有車內(nèi)空氣樣品中發(fā)現(xiàn),1-丁醇的中值濃度在醇類物質(zhì)中是最高的,它被用作樹脂、蠟、清漆和亮漆的溶劑[36]。在新車交付后的第二天,車內(nèi)空氣中的1-丁醇濃度就已經(jīng)為151 μg/m3[7]。YOSHIDA等[12]研究還發(fā)現(xiàn),與紡織座椅內(nèi)飾的車輛相比,具有皮革座椅內(nèi)飾的車內(nèi)空氣中含有高濃度的2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇和1-癸醇。2-乙基己醇由于其低揮發(fā)性,會在擋風(fēng)玻璃上被檢測到,它來自于車用座椅的聚氨酯泡沫中[29]。在黑白合成纖維面料中也測到大量的2-乙基己醇[29]。

1.6 其他有機(jī)污染物

YOSHIDA等[16]研究發(fā)現(xiàn),在多數(shù)車內(nèi)空氣樣品中都測到了屬于醌類、酚類和含氮化合物的特征化學(xué)物質(zhì),如2,5-二叔丁基-對苯醌、2,6-二叔丁基-對苯醌、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、異硫氰酸環(huán)己酯、2,2’-偶氮二異丁腈、己內(nèi)酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、1,4-二疊氮雙環(huán)[2,2,2]辛烷等。

2,5-二叔丁基-對苯醌和2,6-二叔丁基-對苯醌分別是2,5-二叔丁基氫醌和2,6-二叔丁基氫醌的氧化產(chǎn)物,后二者被用作橡膠抗氧化劑[16]。2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚通常也被用作石油產(chǎn)品、合成橡膠和塑料的抗氧化劑[36,44]。車內(nèi)空氣中的2,6-二叔丁基-對苯醌、2,6-二-叔丁基-4-乙基苯酚和異硫氰酸環(huán)己酯已經(jīng)在橡膠制造廠中被檢測到[45]。2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚對眼睛和呼吸道有刺激作用[40];2,5-二叔丁基氫醌具有致癌作用[46]。

在部分測試車內(nèi)測得的高濃度2,2’-偶氮二異丁腈,被用作乙烯基化合物的聚合引發(fā)劑及彈性體和塑料的發(fā)泡劑[36]。在新車交付后的第二天,車內(nèi)空氣中的2,2’-偶氮二異丁腈就高達(dá)429 μg/m3[7],它被人體吸入后,具有中等的毒性,但是其分解產(chǎn)物四甲基丁二腈是一種強(qiáng)效驚厥劑[40,47-48]。因此,2,2’-偶氮二異丁腈及其分解產(chǎn)物四甲基丁二腈都被認(rèn)為是車內(nèi)空氣中最值得注意的有機(jī)化合物。

車內(nèi)空氣中測到的己內(nèi)酰胺[16]主要被用作合成纖維、塑料、涂料、增塑劑和油漆載體的單體,以及聚氨酯的交聯(lián)劑,還可用作一些高分子量聚合物的溶劑[40]。己內(nèi)酰胺粉塵對皮膚有刺激作用[40]。1,4-二疊氮雙環(huán)[2,2,2]辛烷和1-甲基-2-吡咯烷酮分別被用作制備座椅聚氨酯泡沫的催化劑、增塑劑和聚合物溶劑及合成樹脂表面涂層的溶劑[36,44]。FEDORUK等[18]在一輛新的1997福特金牛座的車內(nèi)空氣中測到了1-甲基-2-吡咯烷酮和己內(nèi)酰胺,在由合成纖維和PU泡沫制成的頂棚襯里樣品中測到了1,4-二疊氮雙環(huán)[2,2,2]辛烷[17]。1-甲基-2-吡咯烷酮在裝配有皮革方向盤和皮革座椅的車內(nèi)空氣中比在裝配有聚氨酯方向盤和紡織座椅的車內(nèi)空氣中濃度高[12]。車內(nèi)空氣樣品中無法準(zhǔn)確定量1,4-二疊氮雙環(huán)[2,2,2]辛烷、N,N-二甲基-正十二烷胺和二苯胺,因?yàn)樗鼈冊诓蓸悠魑絼┥系谋A粜实蚚7]。BAUHOF等[41]研究認(rèn)為采用硅膠填充的采樣器可以完全收集空氣中的這些胺。盡管它們的保留效率低,但是在交付后第二天的車內(nèi)空氣中測得的N,N-二甲基-正十二烷胺的濃度卻為120 μg/m3,因此可推測出車內(nèi)空氣受到了高濃度N,N-二甲基-正十二烷胺的污染[7]。

上述醌類、酚類和含氮化合物在居民室內(nèi)空氣中被檢測到的頻率較低。因此,它們是塑料、橡膠和樹脂被大量使用的車內(nèi)空氣中的特征化合物[16]。

鄰苯二甲酸酯廣泛應(yīng)用于塑料部件中,但是其在塑料中并非化學(xué)結(jié)合,而是可以自由移動且浸出的,因此隨著時(shí)間的推移,它們可以從軟塑料制品釋放到環(huán)境中[49]。盡管車內(nèi)裝飾中大量用到塑料和樹脂,但是主要被用作乙烯基樹脂或塑料增塑劑及阻燃劑[36]的半揮發(fā)性有機(jī)物磷酸鹽,己二酸和鄰苯二甲酸酯在車內(nèi)空氣中的濃度卻相對較低,大部分都小于0.1 μg/m3(中值濃度),不會對車內(nèi)空氣污染造成影響[16]。因此,低蒸氣壓的半揮發(fā)性有機(jī)物需要比揮發(fā)性有機(jī)物更長的時(shí)間才能完全從車內(nèi)空氣中消除[7]。但是高溫(例如車輛停放在陽光下)可以促進(jìn)內(nèi)飾材料中揮發(fā)性有機(jī)物的釋放,也可以誘導(dǎo)揮發(fā)性有機(jī)物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成新的揮發(fā)性有機(jī)物,從而影響車內(nèi)污染物濃度。在門板和膠黏劑樣品中鑒定出的鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)可以通過水解和熱降解轉(zhuǎn)化成2-乙基己醇[50-51]。車輛在交付后車內(nèi)污染物濃度顯著升高[7],并且車內(nèi)溫度會從37oC上升至63oC[18],因此不認(rèn)為2-乙基己醇完全來源于車用內(nèi)飾件/材料。

四氫呋喃為人造革的涂飾劑[44],所以與裝配有聚氨酯方向盤的車輛相比,裝配有皮革方向盤的車內(nèi)空氣中含有高濃度的四氫呋喃[12]。由于其低揮發(fā)性,會在擋風(fēng)玻璃上測到苯甲酸和三乙烯二胺,而它們來自于用于制造車用座椅的聚氨酯泡沫中[29]。

2 內(nèi)飾件/材料有機(jī)物釋放測試方法

一種車型的生產(chǎn)周期可以持續(xù)數(shù)年,在此期間,每輛新車內(nèi)的空氣質(zhì)量都會有一定的波動,其中一個主要原因是所用內(nèi)飾材料的變化。這些材料釋放的揮發(fā)性有機(jī)污染物會使駕乘人員出現(xiàn)頭痛、乏力等癥狀,嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)皮炎、哮喘、免疫力低下、白細(xì)胞減少,甚至是致癌[26,49]。因此,監(jiān)測車內(nèi)空氣成分和測量內(nèi)飾材料釋放的揮發(fā)性有機(jī)物對于確保生產(chǎn)高品質(zhì)的汽車和照顧人類健康和舒適至關(guān)重要。

研究人員對用于確定內(nèi)飾材料釋放的有機(jī)物的儀器分析方法給予了極大的關(guān)注[29]。靜態(tài)條件下,內(nèi)飾材料釋放的有機(jī)物可以使用頂空法來測量,例如標(biāo)準(zhǔn)VDA 277;動態(tài)條件下,內(nèi)飾材料釋放的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物可以通過直接熱解析法來測量,例如標(biāo)準(zhǔn)VDA 278;另外,整個內(nèi)飾部件可以在密封艙室內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物釋放測試,例如標(biāo)準(zhǔn)VDA 276(1 m3艙法)、ISO 12219-2-2012(氣袋法)、ISO 12219-3-2012(微小測試艙法)、ISO 12219-4-2013(小環(huán)境艙法)和ISO 12219-5-2014(靜態(tài)箱法)。汽車制造商通常都有自己的內(nèi)飾件/材料有機(jī)物釋放測試程序,大致可分為3組:(1)小材料樣品的釋放測試;(2)整個內(nèi)飾部件的釋放測試;(3)車內(nèi)空氣分析。然而,即使所有車用內(nèi)飾材料都經(jīng)過釋放測試并且結(jié)果都是可接受的,但是材料種類的變化及釋放的有機(jī)物的變化也會對車內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。這一點(diǎn)尤其重要,因?yàn)榧词箍諝獬煞值奈⑿∽兓加锌赡軐?dǎo)致車內(nèi)空氣有異味,從而影響顧客的接受度。

一般而言,車內(nèi)空氣中某種污染物的濃度是所有內(nèi)飾材料來源的貢獻(xiàn)之和,很難將污染水平歸因于單個內(nèi)飾件/材料,并在車輛設(shè)計(jì)階段預(yù)測車內(nèi)空氣污染水平。因此,這就促進(jìn)了環(huán)境艙測試方法的發(fā)展。在這種方法中,車用內(nèi)飾材料逐個在環(huán)境艙中進(jìn)行測試。測試期間,艙室環(huán)境條件可以被精確控制(如溫度、相對濕度和空氣交換率)。另外,還可單獨(dú)測量內(nèi)飾材料的散發(fā)特性(即濃度、散發(fā)率和關(guān)鍵參數(shù)),并將所有內(nèi)飾材料的這些散發(fā)特性通過數(shù)據(jù)建模來評估在設(shè)計(jì)和使用階段的車內(nèi)空氣污染水平,這對工程應(yīng)用是非常具有意義的。

但是在實(shí)際車內(nèi)空間中多種內(nèi)飾材料共同存在,多個揮發(fā)性有機(jī)物來源對內(nèi)飾材料釋放的揮發(fā)性有機(jī)物濃度會產(chǎn)生影響。BRODZIK等[52]采用1 m3艙法單獨(dú)對遮陽板、車頂襯里和手剎桿蓋及“三合一”(3個內(nèi)飾件一起)進(jìn)行了揮發(fā)性有機(jī)物釋放測試。通過使用TD-GC/FID-MS檢測方法(熱脫附-氣相色譜/氫火焰離子-質(zhì)譜檢測),在收集的空氣樣品中共檢測到377種揮發(fā)性化合物,其中:從單一內(nèi)飾件收集的空氣樣品中檢測到142種化合物,從兩兩內(nèi)飾件測試時(shí)收集的樣品中檢測到92種化合物,從“三合一”測試時(shí)收集的樣品中檢測到74種化合物,在所有測試中共檢測到69種揮發(fā)性有機(jī)物。測試結(jié)果還發(fā)現(xiàn),“三合一”測試時(shí)釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物不是單一內(nèi)飾件測試時(shí)釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物的簡單加和,不僅在物質(zhì)數(shù)量上有明顯的差別,物質(zhì)信號強(qiáng)度及化合物性質(zhì)也有明顯不同。有些化合物僅在單一內(nèi)飾件測試時(shí)出現(xiàn),而有些化合物僅在“三合一”測試時(shí)才被檢測出來。其中醚類、芳香類、酚類和醇類的測試結(jié)果會有較大的差異??紤]到遮陽板測得的總揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度最高,而車頂襯里的濃度最低,并且車頂襯里較另外兩個內(nèi)飾件表面積和體積均最大,且為多孔材料,因此在“三合一”測試時(shí),其他內(nèi)飾件釋放的物質(zhì)可能被吸附在車頂襯里上,從而影響揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度。

車內(nèi)空間由不同內(nèi)飾材料裝配而成,釋放的有機(jī)物種類也因內(nèi)飾材料的特性不同而不同,又由于不同材料孔隙率不同,且環(huán)境溫濕度不同而使釋放的特定揮發(fā)性有機(jī)物濃度發(fā)生變化,最終導(dǎo)致整車車內(nèi)空氣質(zhì)量發(fā)生變化。因此,在車輛設(shè)計(jì)或生產(chǎn)階段,為了更準(zhǔn)確評估整車空氣污染水平、還原整車環(huán)境,采用與車內(nèi)空間環(huán)境相近的環(huán)境艙(例如3 m3艙或5 m3艙),對車輛所需的所有內(nèi)飾件/材料同時(shí)進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物釋放測試,考慮不同材料之間的相互影響,避免有機(jī)物濃度簡單加和帶來的誤差,將整車和內(nèi)飾件/材料揮發(fā)性有機(jī)物測試更有效地關(guān)聯(lián)起來,提高測試的參考價(jià)值。

3 結(jié)束語

車內(nèi)空氣中檢測到的大多數(shù)污染物均來自于內(nèi)飾材料,尤其是新車,其車內(nèi)空氣主要受到內(nèi)飾材料釋放的不同種類的高濃度化學(xué)物質(zhì)的污染,其中烷烴和芳香烴類物質(zhì)在污染物中占比較大。內(nèi)飾材料材質(zhì)、顏色、成分等不同及內(nèi)飾材料之間的相互影響均會引起車內(nèi)空氣污染物種類及性質(zhì)的變化。

汽車內(nèi)飾件/材料位于汽車產(chǎn)業(yè)鏈的上游,零部件供應(yīng)商及汽車制造商在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)階段應(yīng)使用先進(jìn)工藝,采用合理的污染物釋放測試方法,研發(fā)并選用低散發(fā)環(huán)保型材料,力求最大限度地減少車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物的來源。

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