车内空气质量提升实践

2018-03-06袁磊磊薛振荣李俊贤

汽车实用技术 2018年3期

袁磊磊，薛振荣，李俊贤

（1.北京汽车股份有限公司，北京 101300；2.长城汽车股份有限公司，河北保定 071000）

前言

汽车给人们生活带来方便的同时，车内空气污染也会危害驾驶员与乘客的身体健康。2012年《乘用车内空气质量评价指南》的标准发布，标准规定了车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八项物质的最高浓度，对车内挥发性有机物提出了明确的限值要求，促使汽车生产企业更加重视车内空气质量问题。加强对产品VOC（挥发性有机化合物）的管控力度。我国企业在管控产品VOC时普遍存在整车、零部件、材料企业面临管控成本高、追本溯源难、数据管理差等难题。

1 整车车内空气质量现状

整车在进行VOC试验时受检汽车采样分为准备阶段、封闭阶段、采样阶段三个阶段。准备阶段是将车窗、门打开，静止放置时间不小于6h，封闭阶段关闭所有门窗，受检车辆保持封闭状态 16h，采样阶段安装好采样装置，打开恒流气体采样器采集气体。将试验车辆放入整车VOC环境舱中。其中整车VOC环境舱应满足以下条件：

（1）环境温度：25.0℃±1.0℃；

（2）环境相对湿度：50%±10%；

（3）环境气流速度：≤0.3m/s；

（4）环境背景：甲苯≤0.02mg/m3、甲醛≤0.02mg/m3。以某车型为例，整车VOC检测结果如表1所示：

表1 某车型VOC检测结果

从以上结果得知，该车型乙醛不满足要求，国标限值要求0.05mg/m3，实测值为0.062mg/m3。

2 零部件VOC现状

整车VOC主要来源于汽车内饰零部件，如座椅、顶棚、地毯、车门内护板零部件，遵循控制污染源头的原则，希望零部件向企标负责，整车向国标负责，把整车控制目标分解到各个零部件，经过对量产整车和零部件大量的摸底试验与数据分析，组织相关零部件厂商进行研讨，制订了关于零部件 VOC管控的企业标准《车内非金属零部件挥发性有机物及醛类物质限值要求》。

零部件 VOC检测方法为袋子法，是将待测的样品放入聚氟乙烯采样袋中，该采样袋本身要求不含有VOC，然后将密封的采样袋放入步入式恒温箱中在65℃下加热2h，用固相吸附剂进行吸附后，利用气质联用（GC-MS）和高效液相色谱（HPLC）分别对苯类物质和醛酮类组分定性、定量分析。通过整理上述整车各内饰零部件乙醛得知，内饰零部件乙醛均满足我司企标要求，零部件的挥发贡献比如下图1所示：

图1 某车型内饰零部件乙醛挥发贡献比

从图1可以看出，对整车乙醛贡献最大的零部件是座椅总成，为确认座椅总成与整车乙醛的关联关系，将该车型的前后座椅总成拆除后进行VOC试验，试验结果见表2：

表2 拆除座椅后的整车VOC检测结果

从拆除座椅后的 VOC试验结果看出，整车乙醛由0.062mg/m3变为0.027mg/m3，满足国标0.05mg/m3的要求。由此可知，座椅总成是整车VOC不满足国标的关键因素。

3 座椅总成整改实施

以左前座椅总成为例，其主要由以下非金属零部件组成：头枕、发泡、面套、塑料装饰板组成，各个材料的乙醛挥发值如表3所示。

表3 座椅总成中各材料的乙醛挥发值

从表3中看出座椅发泡乙醛贡献量较其他材料较大。座椅发泡主要是通过将异氰酸酯和组合聚醚进行混合，然后利用高压浇注机使混合，并注入座椅模具中，在一定温度条件下异氰酸根（-NCO）与组合聚醚中的羟基（-OH）在催化剂的作用下发生化学反应，生成聚氨酯。组合聚醚由接枝聚醚、普通聚醚、凝胶催化剂、发泡催化剂、扩链（交联）剂、表面活性剂组成。其中凝胶催化剂促进多元醇和异氰酸酯反应,发泡催化剂能够促进水和异氰酸酯反应，扩链剂是指能使分子链延伸、扩展或形成空间网状交联的低分子量醇类、胺类化合物，表面活性剂控制开孔闭孔程度与控制泡孔尺寸的物质。

普通聚醚是主链含有醚键、端基或侧基含有大于2个羟基的低聚物。是以含有活性氢的化合物为起始剂、以环氧丙烷为聚合单体合成的聚合物。醚键和羟基对氧的作用十分敏感，尤其在高温时，其被氧化会生成醛酮物质。

普通聚醚中醛的产生主要是聚醚生产过程中副反应及氧化产生的结果，因此在聚醚生产中添加抗氧剂十分重要。抗氧剂的主要作用是防止聚醚多元醇在生产、运输和储存过程中被氧化，因此抗氧剂的加入在一定程度上可减少醛的产生。此次座椅发泡改善的方向为抗氧剂的改善，分别对改善前后的抗氧剂配方体系进行试验，测试结果如表4所示。从中可见，改善后发泡较改善前发泡乙醛挥发下降3.5倍左右。