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温度对汽车内饰零部件中VOCs散发的影响研究

发表时间:2022-11-08 作者:admin 阅读数:274

摘要:为探索温度对汽车内饰中VOCs散发的影响,本研究以车门内饰板总成为例,通过袋式法VOCs检测,研究了25℃和65℃下不同挥发性有机物(VOCs)的散发规律。研究发现,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;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。对于同种VOCs组分,65℃下的浓度要明显高于25℃条件下的浓度。

关键词:挥发性有机物 内饰零部件 温度

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。


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。

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。

参考文献:

[1]包景岭,邹克华,王连生.恶臭环境管理与污染控制[M].北京:中国环境科学出版社,2009:5-7.

[2]J.D.Power.中国新车质量研究(IQS)[Z].2016.https://chi⁃na.jdpower.com/zh-hans/press-releases/2016-china-ini⁃tial-quality-study-iqs.

[3]国家质量监督检验检疫总局环境保护部.乘用车内空气质量评价指南:GB/T 27630-2011[S].北京:中国环境科学出版社,2011.

[4]李芳萍,余双平,罗伟杰.加热温度对汽车零部件及材料VOC测试结果的影响[J].质量与认证,2019(7):55-57.

[5]国家环境保护总局.车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法:HJ/T 400-2007[S].北京:中国环境科学出版社,2007.

:期刊(汽车工艺与材料)作者;肖瑶1 郑虹1 白雨萍1 孙东睿1 陈书礼1 朱振宇2(1.中国第一汽车股份有限公司材料