顶空-气相色谱法密封胶中总碳测试的研究*

盛磊，陈晓娅

顶空-气相色谱法密封胶中总碳测试的研究*

盛磊，陈晓娅

（重庆车辆检测研究院有限公司排放节能实验研究部，重庆 400000）

采用顶空－气相色谱法测定总碳挥发性有机物，研究了密封胶的固化时间、颗粒大小对总碳挥发性有机物的影响。试验结果表明：以氦气作为载气，在120℃下平衡5h，密封胶的固化时间及固化后经处理的颗粒大小对总碳测试结果影响较大。

顶空－气相色谱；密封胶；总碳

前言

随着物质和生活水平的提高，汽车作为人们的第三生活空间，车内空气质量污染已成为重要的公共健康问题之一，究其原因，座舱内的各种非金属材料所散发的挥发性有机物（如甲醛、苯系物等）对人的神经系统、免疫系统、内分泌系统等造成侵害，严重的还可能致癌，因此研究这些挥发性有机物的测定方法是解决车内空气质量问题的关键之一。

密封胶作为汽车生产所必需的辅助材料，使用越来越广泛，比如：用于底板粘结、底板与蒙皮接缝、绒布皮革粘结、线束过孔密封、行李舱覆膜板接缝密封等等。密封胶在座舱内普遍使用，其在固化过程中及固化后的一段时间都会对车内空气质量产生影响，由于密封胶属于辅助材料往往容易被忽略。笔者采用顶空－气相色谱法在一定的测试条件[1]下对不同固化时间的密封胶以及试样颗粒的大小对总碳挥发的影响进行测试、分析和探讨。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

仪器：赛默飞TRIPLUS 500顶空仪，赛默飞TRACE 1300气相色谱仪，带有火焰离子化检测仪。

顶空瓶：20mL，CNW。

色谱柱：内径0.25mm，膜厚：0.25um，长度：30m，TG-WAXMS，赛默飞。

分析天平：分度值0.1mg。

微量注射器：5uL。

试剂：丙酮、正丁醇（均为HPLC）。

1.2 测试条件

1.2.1顶空条件

温度：加热炉温度120℃，环/样品管路温度150℃。

时间：平衡时间5h，环平衡时间：0.5min。

压力：瓶压105kPa，环压：75kPa。

1.2.2色谱条件

GC柱温：50℃保持3min，以15℃/min的速率升温到140℃，以30℃/min的速率升温到230℃保持1min。

进样口温度：200℃。

检测器温度：250℃。

分流模式：不分流。

载气：氦气。

载气流速：1.2mL/min。

1.3 标准溶液的配置及校准曲线绘制

（1）以正丁醇为溶剂，配置7个不同浓度的标准溶液，分别为（单位：g/L）：0.1，0.5，1，5，10，50，100。

（2）分别将每个浓度的标准溶液用5uL的微量进样器抽取4uL注入20mL顶空瓶中，以浓度为横坐标，总峰面积为纵坐标绘制标准曲线。

1.4 总碳的计算

单位：ugC/g

系数2，产生于2，产生于“以每g试样为基准”而1g试样为2ul标准液在10ml瓶中；

系数0.624指碳在丙酮中的质量含量。

1.5 密封胶的预处理

采用3种不同型号的单组分密封胶[2]，分别为S1，S2，S3。使用相同的制片模具制样，制作厚度为2mm±0.2mm，将样品放置在23℃±2℃，50%±10%环境中，在室温条件下自然固化。分别在固化时间为一周、两周、三周、四周时对3种样品取样测试。将样品剪裁成10~25mg颗粒，称量0.5g试样于顶空瓶中，每种样品三个平行样，在1.2测试条件下进行上机测试。

2 结论与讨论

2.1 不同固化时间对密封胶总碳含量的影响

由图可以看出，密封胶在前三周，随着固化时间的增加，总碳含量具有明显的降低；从第三周到第4周密封胶的总碳含量变化不大。

表1 四种密封胶在不同固化条件的总碳含量

图1显示，随着固化时间的延长，样品总碳含量的检测结果的总体呈下降趋势。其中前两周随着固化时间的延长，总碳含量的检测结果显著下降，后两周固化时间对总碳含量检测结果的影响不明显。

经分析，在前两周，一方面密封胶内的有机小分子挥发较快，另一方面，空气中的水分与密封胶胶样内的有效成分接触，胶样由外到内逐渐发生湿气固化反应，使得密封胶交联固化，因此在前两周，随着固化时间的延长，密封胶中的总碳含量检测结果不断降低；在后两周密封胶的总碳含量变化不大，主要是由于密封胶中的有机小分子挥发趋势降低，再者，密封胶中的有效成分已基本固化，此时密封胶固化程度较高。因此，在使用顶空气相色谱法测定密封胶中的总碳含量时，要根据密封胶的类别及性质选择不同的预处理方案进行制样，而选择合适的固化时间尤为重要。

2.2 颗粒大小对密封胶中总碳含量的影响

将固化后的密封胶剪成不同大小的颗粒（5mg、10mg、15mg、20mg、25mg、30mg），每种颗粒大小的样品准确称取0.5g两份进行上机测试。

图2显示，样品颗粒大小影响总碳含量的检测结果。样品颗粒在5~30mg范围内，总碳含量检测结果整体趋势为样品颗粒越大总碳含量检测结果越小。5~20mg范围内，颗粒大小对总碳的测试结果影响显著，20~30mg范围内，颗粒大小对总碳的测试结果影响不明显。

图2 总碳含量随颗粒大小的变化曲线

经分析，颗粒越小的样品比表面积越大，比表面积越大的样品在孵化过程中挥发出的有机物越多，总碳含量检测结果越高。因此，在使用顶空气相色谱法测试总碳含量时，要按照要求严格控制样品剪裁颗粒的大小。

[1] Determination of Organic Emission of Non-metallic materials from vehicles Interior VDA 277[S].

[2] 汽车用单组分聚氨酯密封胶QC/C 1024-2015[S].

Study on Dtermination of Total Volatile Organic Content in Sealant by Headspace-Gas Chromatography*

Sheng Lei, Chen Xiaoya

( Chongqing vehicle Test & Research Institute Co., Ltd.. Energy-saving Emission est & Research department,Chongqing 400000 )

Headspace-gas chromatography was used to determine the TVOC, and the effects of the curing time and particle size of the sealant on the TVOC were studied. The test results show that the curing time of the sealant and the particle size after curing have a great influence on the test results under the condition that the sample is equilibrated at 120°C for 5 hours with helium as the carrier gas.

Headspace-gas chromatography; Sealant; Total carbon

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.044

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

盛磊，学士，助理工程师，就职于重庆车辆检测研究院有限公司排放节能实验研究部，研究方向：车内挥发性有机物检测、材料散发性。

客车车内空气质量测评研究基金（或项目）（20AKC8）资助。