汽车备胎盖板材料的VOC溯源研究

周岚,宋景华，屠娟,杜晓阳，解胜凯

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，宁波 315336）

引言

随着生活质量的提高，汽车的需求量越来越大，同时在使用过程中驾驶人员对车内空气质量问题也越来越重视，尤其是乘客能直接感受到的车内异味。车内异味主要来源于汽车内饰，内饰件挥发出的有机物成为影响车内空气质量的主要因素，因此，对内饰材料的关注也越来越多[1]。影响车内异味的物质一般有醛酮类、苯系物、酯类、胺类等化合物，这些物质种类中有的物质具有强烈的刺激性且有毒，长期接触，通过呼吸道等途径进入人体会引起致癌、致突变等，严重危害人体健康[2,3]。备胎盖板暴露在整个行李舱内，是汽车内饰件的重要组成部分之一，其对行李舱的气味性影响较大，同时也严重影响乘车舱的气味性。

本文针对某车型备胎盖板结合主观评价及客观分析方法，通过结合备胎盖板的结构对备胎盖板的材料组份拆解进行气味评价，找出影响总成气味的主要材料，同时结合其生产工艺分析了备胎盖板VOC的散发情况，找出备胎盖板的气味来源及关键性气味物质。通过对备胎盖板总成件的气味溯源研究，为其改善气味性提供参考。

1 试验材料与方法

1.1试验材料

备胎盖板总成，骨架表面层材料，蜂窝纸芯材料，喷胶面料，xx公司。所有样件都采用铝箔完好包装，样品下线后15 d内进行试验并分析。

1.2仪器

TD-GCMS: Marks（unity2）& 美国Agilent 7890A/5975C；高效液相色谱（HPLC）：岛津 LC-20A; 精密烘箱：德国 BINDER ED240。

1.3试验方法

1.3.1气味试验

备胎盖板总成，骨架填充材料，蜂窝纸芯材料，各取（50±5）cm3，喷胶面料10 cm*20 cm*1 mm 置于1 L 无味玻璃瓶中，在70℃条件下密封恒温24 h后，依据Q/JLY J7110538进行主观气味评价（4级-7级之间允许半级出现），气味等级评估见表1。

表1 气味等级说明

1.3.2 VOC试验

1）TD-GCMS分析

热脱附：300 ℃解析5 min，冷阱捕集温度为-15 ℃，冷阱解析温度300 ℃ ，冷阱保持时间5 min，传输线温度180 ℃（气流流量20 mL/min，分流25 mL/min）。

2）HPLC分析

试验过程：试验室收到样件后，在（23±2）℃环境条件下预平衡24 h后，分别放入1 000 L tedlar采样袋中，在（60±1）℃条件下密封培育2 h后，用TENAX管收集3 L气体，采用TD-gcms分析；用醛酮采样管收集12 L气体，采用HPLC分析。

2 结果及讨论

2.1备胎盖板及各原材料的气味结果

根据备胎盖板总成的结构（如图1），可将其拆分为骨架层和包覆层，其中骨架层由夹心层与骨架表层组成，骨架表面层由硬质发泡与玻纤材料构成，夹心层由蜂窝纸芯构成主要起到支撑作用；包覆层由面料与热溶胶材料组成，热熔胶主要是用于粘接面料。

图1 备胎盖板结构示意图

表2为总成及各组份原材料的气味评价结果。从表中可以看出，备胎盖板总成件气味等级味6.0，而备胎盖板原材料气味等级大小排序为： 蜂窝纸芯>骨架表面层材料>喷胶面料材料。备胎盖板中气味较差的是喷胶面料材料，它的气味等级为5.5级，从主观评价来看喷胶面料是引起地毯异味的主要材料。

表2 备胎盖板总成及各原材料的气味评价

2.2 备胎盖板及各原材料的气味物质分析

2.2.1 备胎盖板的气味物质分析

为了找出影响总成气味的主要气味物质，本文首先对备胎盖板总成进行挥气味物质分析，找出关键性气味物质。表3为备胎盖板总成中检测到的影响气味的的主要物质，从表中可以看到备胎盖板总成含有酯类、胺类、醛酮类以及烷烃类气味性物质。浓度最高的是甲基丙烯酸丁酯，其次是甲基丙烯酸甲酯，TOP 6的气味物质气味特性都具有刺激性，而且含量占据了总含量的72.0 %，是影响备胎盖板总成气味的关键性物质。

表3 备胎盖板总成中的主要气味物质

2.2.2 各原材料的气味物质分析

为了进一步研究备胎盖板总成中的主要气味物质的来源，本文对备胎盖板各组份材料逐一进行气味物质分析及对应挥发性物质的气味描述，详见表4、5、6。

表4是骨架表面层材料的气味物质分析。从表中显示的数据可以发现醛酮类化合物约占据骨架表面层材料VOC的69 %，因此醛酮类化合物成为骨架填充材料气味的主要来源。其中甲醛作为合成骨架填充材料的主要原料，是挥发量最大的物质。由此可见总成中的甲醛主要来源于骨架表面层材料中。

表4 骨架表面层材料中的主要气味物质

表5是蜂窝纸芯材料的气味物质分析。从表中数据可以看到蜂窝纸芯材料主要挥发性物质为己醛、乙醛等醛类化合物，由于蜂窝纸芯的生产主要的原材料由原纸与胶粘剂组成，原纸的成分为木浆，因此这些醛类物质主要来源于胶粘剂中[4]。除醛类物质外其他物质浓度都很低，相对于骨架填充材料，纸芯材料中没有发现具有刺激性的胺味物质。

表5 蜂窝纸芯材料中的主要气味物质

表6为喷胶面料的气味物质分析，表中可以看到备胎盖板总成中甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、四甲基丁二腈、甲基吡咯烷酮这四种物质在喷胶面料材料中含量都非常高，其含量占喷胶面料总含量的69.4 %以上，该材料不仅含有四甲基丁二腈、甲基吡咯烷酮，而且还含有N，N-二甲基甲酰胺这种具有鱼腥味的刺激性胺类物质，这些胺类物质严重影响该材料的气味性，因此总成中的这四种物质来自于喷胶面料中。

表6 喷胶面料中的主要气味物质

除此之外，还含有多种醛类物质。由于在制造盖板时，面料包覆工序中需用到聚氨酯热熔胶利用设备对夹心层及面料进行压制包覆[5]，这些物质主要来源于面料包覆过程中所用的聚氨酯类热熔胶，其中甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯作为粘合剂的主要合成原料。 甲基吡咯烷酮、四甲基丁二腈等胺类物质主要作为粘合剂的催化剂，主要起到催化作用。粘合剂中的添加剂和溶剂都具有一定的刺激及挥发性，在使用的过程中胶粘剂中的溶剂和添加剂会释放出甲醛等其他醛类有机物[6]，因此，在喷胶面料材料中检测出了多种醛类化合物。

综上所述，喷胶面料是引起总成异味的主要材料，这与主观评价中喷胶面料气味等级最低相一致，其中影响总成气味的关键气味物质为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、四甲基丁二腈、甲基吡咯烷酮及乙醛等醛类化合物。

3 结论

本文采用主观评价及客观分析方法研究了备胎盖板的气味来源及找出影响气味的关键性物质。结合备胎盖板的结构通过拆解备胎盖板各组份材料，找出影响备胎盖板气味的主要材料，通过对各材料进行气味物质分析，结合备胎盖板的生产工艺找出影响气味的关键性物质。结果发现喷胶面料是直接影响总成气味的材料组份，而引起异味的关键性物质主要来自于面料包覆工艺所用到的热熔胶中，分别为甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、四甲基丁二腈、甲基吡咯烷酮、乙醛作为热熔胶的原材料、催化剂及溶剂。