車內(nèi)揮發(fā)性有機物的產(chǎn)生及控制技術(shù) 車內(nèi)空氣質(zhì)量voc

1、車內(nèi)揮發(fā)性有機物的產(chǎn)生及控制技術(shù)作者：黃江玲 劉丹丹 王 亮文章來源：東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心 隨著汽車保有量的增加，車內(nèi)空氣質(zhì)量問題已經(jīng)越來越受到汽車企業(yè)和汽車消費者的關(guān)注和重視。本文對整車和汽車內(nèi)飾零部件及材料的VOC含量進行了較為詳細的分析和比較，指出了需要重點監(jiān)控的汽車內(nèi)飾零部件及材料，簡要地給出了降低和消除車內(nèi)VOC含量的技術(shù)措施和方法。 來自汽車內(nèi)飾零部件及材料的揮發(fā)性有機化合物是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要原因。大多數(shù)內(nèi)飾零部件中都含有一定量的揮發(fā)性有機化合物，如烷烴、烯烴、芳香烴和醛酮類物質(zhì)，其沸點通常在50260的范圍之內(nèi)。當(dāng)車內(nèi)溫度較高時，這些揮發(fā)性物質(zhì)就會釋放出來，有些會形成油霧并

2、凝結(jié)在前擋風(fēng)玻璃上，影響駕駛?cè)说囊暰€；有些則產(chǎn)生令人不舒服的氣味，甚至引起頭疼、干咳和過敏等不適反應(yīng)，對乘員的身體造成傷害。 經(jīng)過反復(fù)的驗證和討論，國家環(huán)保部與國家質(zhì)檢總局于2011年10月27日聯(lián)合發(fā)布了GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對常見的車內(nèi)揮發(fā)性有機物濃度規(guī)定了限值，并于2012年3月1日起正式實施。該標(biāo)準(zhǔn)的實施使得汽車生產(chǎn)企業(yè)開始高度重視汽車內(nèi)飾零部件的選材和生產(chǎn)工藝過程，從源頭上控制車內(nèi)空氣質(zhì)量，以確保滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，維護消費者的健康權(quán)益。車內(nèi)揮發(fā)性有機物的檢測分析1.整車車內(nèi)VOC含量的檢測和分析GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)

3、量評價指南標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了苯、甲苯、二甲苯、乙苯、甲醛、乙醛和丙烯醛等8種揮發(fā)性有機物的限值要求，考慮到總的揮發(fā)性有機物（即TVOC）含量對車內(nèi)的氣味性主觀評價影響較大，且GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對TVOC含量也有要求，因此按照HJ/T 400車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法的檢測方法，分別對7個不同車型的8種揮發(fā)性有機物和TVOC進行檢測，具體檢測結(jié)果見表1。對表1的測試結(jié)果進行分析和比較，可以發(fā)現(xiàn)：車型A的甲苯含量超標(biāo)，并且TVOC含量較高；車型E的甲醛含量略有超標(biāo)；其他車型的苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛和丙烯醛的含量均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；7臺整車的乙醛含量

4、均超出國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。2. 內(nèi)飾零部件及材料VOC含量的檢測針對表1中7臺整車車內(nèi)的VOC含量的測試結(jié)果，選取車型A作為代表車型，對該車型的內(nèi)飾零部件及材料進行了VOC含量檢測。其中，苯類物質(zhì)和TVOC的含量按照熱解析法，采用GCMS進行檢測和分析，醛酮類物質(zhì)按照甲醛揮發(fā)法，采用氣相色譜儀進行檢測和分析，具體檢測結(jié)果見表2和表3。3.內(nèi)飾零部件及材料VOC含量檢測結(jié)果分析針對車型A的內(nèi)飾零部件及材料的VOC檢測結(jié)果，分析不同內(nèi)飾零部件和不同類別的材料所散發(fā)的揮發(fā)性有機物的種類和含量大小，并結(jié)合整車車內(nèi)VOC含量的測試結(jié)果，分析整車車內(nèi)空氣中VOC的主要來源，尋找需要重點監(jiān)控和改善的內(nèi)飾零部件

5、和材料，以確保整車車內(nèi)VOC含量滿足GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南的要求。（1） 苯。從表2和表3的檢測結(jié)果可以看出，車型A的所有內(nèi)飾零部件及材料的苯含量均未檢出（即小于設(shè)備的檢出限0.1g/g）。（2） 甲苯。車型A的內(nèi)飾零部件和材料的甲苯揮發(fā)量檢測結(jié)果對比如圖1所示。可以看出，按照不同材料類別進行比較，PVC人造革材料揮發(fā)的甲苯含量最多，其次是油漆涂層和EPS泡沫材料；按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中甲苯含量貢獻最大的零件是車門內(nèi)護板，其次是座椅總成。（3）二甲苯。車型A的內(nèi)飾零部件和材料的二甲苯揮發(fā)量檢測結(jié)果對比如圖2所示。可以看出，按照不同材料類別進

6、行比較，油漆涂層的二甲苯含量最高，其次是EPS泡沫材料；按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中二甲苯含量貢獻最大的零件是表面噴涂的儀表板上蓋板零件，其次是立柱護板和踏腳墊。（4）乙苯。車型A的內(nèi)飾零部件和材料的乙苯揮發(fā)量結(jié)果對比如圖3所示?？梢钥闯?，按照不同材料類別進行比較，EPS泡沫材料的乙苯含量最高，其次是油漆涂層；按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中乙苯含量貢獻最大的零件是表面噴涂的儀表板上蓋板零件，其次是踏腳墊和立柱護板。（5）苯乙烯。車型A的內(nèi)飾零部件和材料的苯乙烯揮發(fā)量結(jié)果對比如圖4所示。可以看出，按照不同材料類別進行比較，EPS泡沫材料的苯乙烯含量最高，其次是ABS

7、材料；按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中苯乙烯含量貢獻最大的零件是踏腳墊，其他零件的苯乙烯揮發(fā)量可以忽略不計。（6）甲醛。車型A的內(nèi)飾材料和零部件的甲醛揮發(fā)量檢測結(jié)果對比如圖5和圖6所示。從圖5可以看出，按照不同材料類別進行比較，PU泡沫材料的甲醛含量最高，其次是織物和真皮材料；從圖6可以看出，按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中甲醛含量貢獻最大的零件是座椅總成（主要是泡沫和真皮面料），其次是頂蓋內(nèi)飾板總成、乘客艙前圍擋板隔音墊總成和后隔板護板總成等零件，純注塑零件幾乎不散發(fā)甲醛；（7）乙醛。車型A的內(nèi)飾零部件和材料的乙醛揮發(fā)量檢測結(jié)果對比如圖7所示。可以看出，按照不同材料類

8、別進行比較，真皮材料的乙醛含量最高，其次是PU泡沫和紡織復(fù)合材料；按照不同內(nèi)飾零部件的重量進行比較，車內(nèi)空氣中乙醛含量貢獻最大的零件是座椅總成（主要是泡沫和真皮面料），其次是頂蓋內(nèi)飾板總成、左右行李箱護板、前地板地毯、行李箱地毯和乘客艙前圍擋板隔音墊總成，純注塑零件幾乎不散發(fā)乙醛。（8）丙烯醛。從表2和表3的檢測結(jié)果可以看出，車型A的所有內(nèi)飾零部件及材料的丙烯醛含量均未檢出（即小于設(shè)備的檢出限0.1g/g）。（9）TVOC。比較表2和表3中車型A的所有內(nèi)飾材料的TVOC檢測結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)泡沫類材料的TVOC含量最高，例如PU泡沫和EPS泡沫，其次是油漆涂層、PVC人造革和真皮材料。根據(jù)檢測結(jié)果

9、，將不同材料的TVOC含量按照零部件總成進行分類統(tǒng)計（例如座椅總成的TVOC含量是真皮面料、人造革面料和座椅泡沫材料的TVOC含量之和），得出TVOC含量排名前10的零部件。其中，真皮座椅總成（27.1%）的TVOC揮發(fā)量最高，其次是儀表板總成（25.4%）、車門內(nèi)護板總成（16.4%）、立柱護板（12.7%）、副儀表板總成（6.6%）以及頂蓋內(nèi)飾板總成（6.4%）。降低和消除車內(nèi)VOC含量的措施和方法對照GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南標(biāo)準(zhǔn)，比較不同車型的整車車內(nèi)VOC檢測結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)整車車內(nèi)的苯含量和丙烯醛含量很小，完全可以滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求；乙苯、二甲苯和苯乙烯的檢

10、測結(jié)果有一定分散性，需要相對關(guān)注；個別整車的甲苯和甲醛含量不滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求，所有檢測車輛的乙醛含量均不滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，需要從源頭上重點關(guān)注、分析和控制內(nèi)飾零部件和材料的甲苯、甲醛和乙醛的含量和來源。1. 甲苯含量的控制方法車內(nèi)空氣中甲苯有害物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于PVC人造革，其次是油漆涂層和發(fā)泡聚苯乙烯材料。（1）人造革的甲苯含量控制。基于不同的原材料來源和材料配方，PVC人造革的甲苯含量有明顯的區(qū)別。在表2中，車門內(nèi)護板用PVC人造革表皮和座椅蒙皮用PVC人造革表皮來自于不同的材料供應(yīng)商，兩者的甲苯含量相差很大，正因為車門內(nèi)護板用PVC表皮的甲苯含量嚴(yán)重超標(biāo)，從而導(dǎo)致了車型A的整車車

11、內(nèi)甲苯含量和TVOC含量超標(biāo)，因此整車內(nèi)飾應(yīng)盡量少用PVC人造革，或者采購技術(shù)水平相對較高的材料供應(yīng)商的PVC材料。（2）油漆涂層的甲苯含量控制。車內(nèi)裝飾零部件，如儀表板總成和車門內(nèi)護板總成上的裝飾條、中央面板框等應(yīng)盡量少用油漆涂層，表面裝飾可以采用高光澤和消光配方的免噴涂塑料材料，如免噴涂的ABS、PC/ABS、PA/ABS、PA/ASA和PC/ASA等材料。同時，采用這類材料生產(chǎn)的裝飾件比噴涂零件更有成本優(yōu)勢，另外也可以采用模內(nèi)鑲嵌注塑工藝（即IMD工藝）替代油漆噴涂來達到減少和消除甲苯揮發(fā)物的目的。（3）發(fā)泡聚苯乙烯材料的甲苯含量控制。地板地毯下的踏腳墊等零件，可以采用EPP材料替代EP

12、S材料，以達到減少和消除甲苯揮發(fā)物的目的。2.甲醛含量的控制方法車內(nèi)空氣中甲醛有害物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于PU泡沫、織物面料和真皮材料，而且這類材料組成的零件的體積和表面積均較大，如座椅總成、頂蓋內(nèi)飾板和地毯等，因此需要對這些零件的選材和VOC含量進行重點監(jiān)控和管理。目前國內(nèi)外汽車企業(yè)對汽車內(nèi)飾零部件和材料的甲醛含量通常要求為10mg/kg，更嚴(yán)格的要求為2mg/kg。通過嚴(yán)格選擇材料供應(yīng)商，要求零部件供應(yīng)商采用技術(shù)實力強的材料供應(yīng)商的材料，在材料的甲醛含量2mg/kg的前提下，整車車內(nèi)的甲醛揮發(fā)量能夠完全滿足GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南標(biāo)準(zhǔn)的要求。3.乙醛含量的控制方法

13、車內(nèi)空氣中乙醛有害物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于真皮、PU泡沫材料和織物面料，國家標(biāo)準(zhǔn)對車內(nèi)空氣中乙醛含量要求為0.05mg/m3，比甲醛含量（甲醛含量要求0.10mg/m3）的要求嚴(yán)格一倍。實際上，GB/T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南標(biāo)準(zhǔn)對整車的乙醛含量要求是較為苛刻的。但是，從發(fā)展的眼光來看，應(yīng)該精選真皮和紡織面料加工過程所使用的助劑，改善PU泡沫材料的配方和工藝，從根本上降低乙醛含量，使之滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。4.二甲苯和乙苯含量的控制方法車內(nèi)空氣中二甲苯和乙苯有害物質(zhì)的產(chǎn)生主要來源于裝飾件的表面涂層材料和膠粘劑。對于塑料、人造革、織物和真皮這類材料，通過調(diào)整材料配方，完全可以消除二甲苯和乙苯揮發(fā)物。對于裝飾件，可以采用高光澤和消光配方的免噴涂塑料材料，它們將更具有成本優(yōu)勢，另外也可以采用模內(nèi)鑲嵌注塑工藝（即IMD工藝）替代油漆噴涂達到改善和消除甲苯揮發(fā)物的目的。對于膠粘劑的使用，建議車內(nèi)復(fù)合零件盡量采用機械固定方式，或者采用二次注塑、雙色注塑工藝以及鑲嵌注塑工藝來實現(xiàn)不同材料之間的連接，在必須采用膠粘劑的情況下，應(yīng)選用水基型膠粘劑或熱熔膠，以達到改善和消除二甲苯和