肖瑤 鄭虹 白雨萍 孫東睿 陳書(shū)禮 朱振宇

（1.中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司材料與輕量化研究院，長(zhǎng)春 130011 2.中汽數(shù)據(jù)有限公司，天津 300300）

1 前言

車(chē)內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）對(duì)人體具有一定的健康危害[1]，引起了社會(huì)的極大關(guān)注[2]。為保護(hù)消費(fèi)者的身體健康，我國(guó)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管控苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等八項(xiàng)物質(zhì)[3]。研究表明，車(chē)內(nèi)VOCs的散發(fā)速率和散發(fā)量與環(huán)境因素密切相關(guān)，尤其是溫度因素[4]。隨著溫度的升高，內(nèi)飾零部件中的VOCs散發(fā)速率顯著增大，隨著溫度的降低，內(nèi)飾零部件中的VOCs散發(fā)速率明顯降低。然而，在溫度一定的情況下，內(nèi)飾零部件中VOCs的散發(fā)量如何隨著散發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)而變化，何時(shí)能達(dá)到散發(fā)平衡？這是本研究希望解決的問(wèn)題。

我國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》[5]中規(guī)定的整車(chē)VOCs檢測(cè)條件為整車(chē)在環(huán)境艙內(nèi)25℃下停放16 h后，對(duì)車(chē)內(nèi)VOCs散發(fā)量進(jìn)行檢測(cè)。而目前我國(guó)汽車(chē)行業(yè)對(duì)內(nèi)飾零部件中VOCs散發(fā)量的檢測(cè)條件為內(nèi)飾零部件置于采樣袋中于65℃散發(fā)2 h后，對(duì)內(nèi)飾零部件的VOCs散發(fā)量進(jìn)行檢測(cè)。由此可知，整車(chē)檢測(cè)條件和內(nèi)飾零部件的檢測(cè)條件在檢測(cè)溫度、檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)方法等多個(gè)方面存在較大差異，其中檢測(cè)溫度、檢測(cè)時(shí)間的差異尤為明顯。

為研究溫度對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾中VOCs散發(fā)的影響，本研究選取25℃和65℃兩個(gè)溫度條件對(duì)內(nèi)飾零部件進(jìn)行VOCs檢測(cè)，探索不同溫度下內(nèi)飾零部件VOCs的散發(fā)規(guī)律。

2 試驗(yàn)條件和分析方法

2.1 樣品選取

為考察內(nèi)飾零部件中VOCs隨時(shí)間的散發(fā)規(guī)律，需要選取具有代表性的內(nèi)飾零部件作為研究對(duì)象。內(nèi)飾零部件的代表性表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面選擇的內(nèi)飾零部件必須是車(chē)艙內(nèi)重點(diǎn)管控的內(nèi)飾零部件，另一方面選擇的內(nèi)飾零部件在材質(zhì)上有代表性，其散發(fā)行為在一定程度上反應(yīng)車(chē)內(nèi)VOCs的散發(fā)規(guī)律?；谝陨蟽煞矫婵紤]，選擇車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成作為研究對(duì)象。

2.2 檢測(cè)方法

使用汽車(chē)行業(yè)常用的袋子法對(duì)車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成散發(fā)的VOCs進(jìn)行檢測(cè)，具體方法如下。

a.將2個(gè)同批次的車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成分別放入2 000 L的聚氟乙烯采樣袋中，密封采樣袋。

b.連接導(dǎo)管，用真空泵將袋內(nèi)的空氣抽出，向袋子中充入其體積30%左右高純氮?dú)?，再將氣體抽出，重復(fù)2次，最后向袋中準(zhǔn)確充入袋體積50%的高純氮?dú)狻?/p>

c.將一個(gè)袋子放入25℃的空調(diào)房中恒溫保存，分別在1 h、2 h、4 h、7 h、10 h、24 h處翻動(dòng)袋子混勻，分別用Tenax TA采樣管和DNPH采樣管采集袋子中的空氣樣品，采樣時(shí)使用恒流氣體采樣器進(jìn)行樣品采集，Tenax TA管采樣流量為0.2 L/min，采樣體積為3 L，DNPH管采樣流量為0.8 L/min，采樣體積為12 L。

d.將另一個(gè)袋子放入65℃的恒溫箱中加熱，分別在1 h、2 h、4 h、7 h、10 h、24 h處翻動(dòng)袋子混勻，分別用Tenax TA采樣管和DNPH采樣管采集袋子中的空氣樣品，采樣流量與25℃保持一致。

2.3 分析方法

VOCs的分析依據(jù)HJ/T 400—2007《車(chē)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類(lèi)物質(zhì)采樣測(cè)定方法》進(jìn)行。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 25℃條件下VOCs散發(fā)特征

由于該車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成中苯、苯乙烯、丙烯醛的檢出濃度較低，因此只研究甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙酸的散發(fā)規(guī)律。車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成在25℃下各項(xiàng)VOCs濃度隨時(shí)間變化見(jiàn)圖1～圖5。

圖1 25℃下甲苯濃度隨時(shí)間的變化

圖2 25℃下乙苯濃度隨時(shí)間的變化

圖3 25℃下二甲苯濃度隨時(shí)間的變化

圖5 25℃下乙醛濃度隨時(shí)間的變化

圖4 25℃下甲醛濃度隨時(shí)間的變化

根據(jù)亨利定律擬合曲線的方程為：Ca=Cequ×（1-α×e-βt），Ca為不同的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量的VOC濃度，Cequ為平衡時(shí)的VOC濃度，α為無(wú)量綱數(shù)，β為無(wú)量綱數(shù)，t為散發(fā)時(shí)間。

由圖1～圖5可知，由于車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成中VOCs組分的初始含量不同，因此各VOCs組分濃度隨時(shí)間的變化差別較大。但從總體散發(fā)趨勢(shì)看，除乙醛外，其他VOCs均呈現(xiàn)在前10 h內(nèi)散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度較快，而10 h～24 h時(shí)間段內(nèi)，不同VOCs散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度減緩甚至趨于穩(wěn)定。車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成在25℃下散發(fā)24 h時(shí)，不同VOCs的濃度排序?yàn)榧兹疽胰径妆剑疽冶剑炯妆健?/p>

3.2 65℃條件下VOCs散發(fā)特征

車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成在65℃下各項(xiàng)VOCs濃度隨時(shí)間變化見(jiàn)圖6～圖10。

圖10 65℃下乙醛濃度隨時(shí)間的變化曲線

由圖6~10可知，65℃條件下車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成中VOCs組分濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律與25℃條件下相似，均表現(xiàn)為，除乙醛外，其他VOCs均呈現(xiàn)在前10 h內(nèi)散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度較快，而10 h到24 h時(shí)間段內(nèi)，VOCs散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度減緩甚至趨于穩(wěn)定。車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成在65℃下散發(fā)24 h時(shí)，不同VOCs的濃度排序?yàn)榧兹疽胰径妆剑疽冶剑炯妆?，與25℃條件下表現(xiàn)相一致。此外，對(duì)于同種VOCs組分，65℃下的濃度要明顯高于25℃條件下的濃度。

圖6 65℃下甲苯濃度隨時(shí)間的變化

圖7 65℃下乙苯濃度隨時(shí)間的變化

圖8 65℃下二甲苯濃度隨時(shí)間的變化

圖9 65℃下甲醛濃度隨時(shí)間的變化

4 結(jié)論

本研究以車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成為例，研究了25℃和65℃下不同VOCs的散發(fā)規(guī)律，結(jié)論如下。

a.25℃和65℃下，車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成中VOCs組分濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律均表現(xiàn)為：除乙醛外，其他VOCs均呈現(xiàn)在前10 h內(nèi)散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度較快，而10 h到24 h時(shí)間段內(nèi)，VOCs散發(fā)濃度增長(zhǎng)速度減緩甚至趨于穩(wěn)定。

b.25℃和65℃下，散發(fā)24 h時(shí)，車(chē)門(mén)內(nèi)飾板總成中不同VOCs的濃度排序均為甲醛＞乙醛＞二甲苯＞乙苯＞甲苯。

c.對(duì)于同種VOCs組分，65℃下的濃度要明顯高于25℃條件下的濃度。