（竹）香味塑料板挥发性能的研究

宋景华，汪海丰，周岚，顾娟

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，宁波 315336）

引言

随着人们生活水平的不断提高，人们环保意识也逐渐增强，对车内气味VOC 也十分关注，尤其是可主观感受到的车内气味。在购买新车时，大多数车主会发现车内或多或少都会有一些异味，有的甚至是呛鼻的刺激性气味。

香味塑料由于其在制造过程中加入了一定比例的香料成分，使成品在使用过程中可以长期散发出香味，能够调节人的大脑神经，消除疲劳，属于新型功能性制品。它不仅有普通塑料所具备的硬度、强度、抗老化等性能，而且还能释放芳香。目前市场上已有车型在车内使用带有香味的塑料材料。而对于车内香味塑料的挥发性能（气味、VOC）并未有相关报道，本试验主要对香味塑料的挥发特性做了相关分析研究。

1 试验材料与方法

1.1 试验样品

竹香型加香塑料板（下线3 天内），XX 牌号，xx 公司。

1.2 试验仪器

热脱附-气相色谱质谱分析仪（TD-GCMS）: marks（unity2）& agilent（7890A-5975C）；

精密烘箱：BINDER ED240。

1.3 试验方法

1）主观气味评价

试验室收到样件后，在23±2 ℃环境条件下预平衡24 h 后，取两块10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar 测试袋中，在25±2 ℃环境条件下密封静置16 h 后，依据Q/JLY J7111020B-2018 进行主观气味评价（4 级～7 级之间允许半级出现）；此后评价员根据表1 的10 个等级说明每周进行一次评价。

2）气相色谱-质谱分析

色谱柱：Ultra-2:0.32 mm×50 m×0.52 μm；载气为高纯氦气（纯度≥99.999 %），流速2 mL/min；进样口温度：280 ℃；离子源温度：230 ℃；质量扫描范围：35～350；升温程序：50 ℃（3 min）、10 ℃/min 100 ℃（4 min）、10 ℃/min 280 ℃（5 min）。

3）TVOC（总挥发性有机物）含量测定

TVOC 以甲苯作为基准物质进行半定量分析（scan模式下甲苯的标准曲线为定量曲线）。

4）香味物质成分分析

试验室收到样件后，在23±2 ℃环境条件下预平衡24 h 后，取两块10 cm*15 cm*3 mm 置于10 L tedlar测试袋中，在65±1 ℃环境条件下密封静置2 h 后，用TENAX 管采集1 L 气体，上TD-GCMS 设备分析。由GCMS 的质谱数据，经过NIST17 标准谱库的检索匹配，结合保留时间、质谱图谱等参数对组分进一步分析，再结合相关文献核对确定其化学成分，同时采用甲苯作为基准物质进行半定量分析。

2 结果与分析

2.1 主观气味评价结果分析

从图1 中可以明显看到，气味等级随时间延长而逐渐增加，说明加香塑料板由刚下线时的浓重香味，经过一段时间室温静置后，其香味越来越淡，也越来越令人舒适。

2.2 TVOC 含量结果分析

从图1 中可以看出，(竹)香味塑料板TVOC 含量随时间增加明显降低。说明挥发性香味物质含量明显降低，从而TVOC 含量明显降低。

2.3 挥发性物质成分分析

通过对(竹)香味塑料板质谱数据进行分析，共得到33 种挥发性物质，详见表2。其中不饱和烯烃12 种，烷烃类3 种，醇类6 种，醛类3 种，酯类3 种，酚类3 种，硅氧烷类2 种，其他类1 种。

2.4 气味等级、TVOC 和挥发性物质之间的相关性分析

表1 评价等级说明

图1 （竹）香味塑料板常温气味评价结果变化趋势图

对气味等级和挥发性物质成分进行相关系数计算，气味等级和烷烃类、酚类呈显著负相关（P ＜0.05），和α-松油醇、别罗勒烯、香茅醇呈显著负相关（P ＜0.05）。

对TVOC 和挥发性物质成分进行相关系数计算，TVOC 和不饱和烯烃（β-蒎烯、罗勒烯、萜品油烯/异松油烯、松油烯、（E）-B-罗勒烯、α-水芹烯、γ-松油烯、别罗勒烯）、醇类（芳樟醇）分别呈极显著正相关（P ＜0.01），和醛类（铃兰醛）、酯类（乙酸橙花酯/橙花醇乙酸酯、乙酸苯乙酯、乙酸苯甲酯）、酚类物质（2，4-二叔丁基苯酚）分别呈显著正相关（P ＜0.05）。

2.5 挥发性物质主成分分析（PCA）

表2 （竹）香塑料板香味成分分析结果

主成分分析（PCA）主要通过比较原始数据的相似性及差异性，对原始数据进行压缩，在不影响结果的同时，使数据变得更简洁［1，2]。采用IBM SPSS Statistics 23.0 软件对不同下线时间加香塑料板的33 种挥发性物质的相对含量进行PCA 分析，分析得到各主成分的特征值、方差贡献率、累计贡献率见表3。前两个主成分累计方差贡献率达93.582 %，其中主成分1 的贡献率为80.797 %，主成分2 的贡献率为12.786 %。主成分贡献率累计超过85 %时，说明主成分反映了原始变量的绝大部分信息，可以使用主成分代替原始数据进行分析［3]。因此这两个主成分可以客观地反应（竹）香塑料板随时间其香味成分的变化，因此选前两个主成分代替原33 个挥发性物质成分进行分析，这也说明了选用主成分分析达到降维的目［4]。

图2 所示为（竹）香塑料板33 种挥发性物质的PCA分析载荷得分图，该图反映出各种不同的挥发性物质对主成分的影响。PC1 中载荷较高的正影响挥发性物质主要有别罗勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等，PC2中载荷较高的正影响挥发性物质主要有莰烯、苯酚。

图2 （竹）香味塑料板33 种挥发性物质主成分载荷得分图

3 结论与讨论

通过对（竹）香塑料板进行气味VOC 试验得出，在下线一定时间内，其香味浓度随时间推移变淡，TVOC逐渐下降，气味等级越来越好。

表3 主成分方差贡献率

通过对（竹）香塑料板色谱数据进行分析，得到其挥发性物质包括烷烃类、不饱和烯烃、醇类、酯类、醛类、酚类等物质共计33 种。通过对33 种物质进行主成分分析得到两组主成分，影响（竹）香塑料板挥发特性的主要物质有别罗勒烯、α-水芹烯、2-甲基-1-苯基丙烯、乙酸苯乙酯、2-甲基-2-丙烯基苯、乙酸苯甲酯等。

影响（竹）香塑料板挥发特性的物质不仅与挥发性物质的含量有关，还与挥发性气味物质的阈值有极大的关系。完全通过含量数据分析仍有一定的局限性，无法完全真实的反映出对气味贡献最大的物质，因此可以考虑气味阈值、电子鼻、数据处理软件等结合分析气味物质的贡献度。本次研究主要分析(竹)香味塑料板下线后的挥发特性变化，为香味塑料新产品开发提供理论依据，且为香味塑料的综合开发利用提供参考。