车内乙醛发生量影响因素的研究

2021-07-29胡雅晰大下直纪野坂巳徐太田

天津科技 2021年7期

胡雅晰，大下直纪，野坂巳，徐太田

(一汽丰田技术开发有限公司天津 300457)

0 引言

近年来，随着消费者自身健康意识的逐步提高，除房屋以外，人们对车内的空气质量也越来越关注。其中，车内的挥发性有机物质(VOC)对人体健康的影响最受重视。根据此现状，中国也出台了相关法规(GB/T 27630—2011)[1]，规定了苯、甲苯、乙苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛(俗称“五苯三醛”)8种污染物质的限值。在这8种物质当中，醛酮类物质与苯系物相比，除了直接添加以外，还能通过降解产生。特别是乙醛物质，其产生机理复杂，超标风险较高，故其管控方法一直是行业内的研究热点。析了其原因。除此以外，测试结果还表明，在同一季节，不同车型的发生量也有所不同。通过研究发现，除了目前业界认识到的由于原材料本身造成的影响以外，气密性对其影响度也非常高，与发生量呈负相关。项目研究结果对行业中乙醛的管控具有指导以及实际应用意义。

1 实验设备及实验方法

1.1 实验设备

实验设备如表1所示。

表1 实验设备Tab.1 Experimental equipment

1.2 实验方法

1.2.1 整车VOC测试

为了明确乙醛发生量的影响因素，本文通过对多种车型一年内的乙醛散发结果进行研究，明确了乙醛发生量受季节影响，明确了冬季时发生量较高，并分

按照GB/T 27630—2011中引用的测试方法HJ/T 400—2007[2]进行实施，但车辆开放前处理时长为24 h，温度为(25±1)℃，湿度(50%±10%)RH，密闭16 h后进行采样，使用HPLC进行分析。

1.2.2 材料VOC测试

按照袋式法VOC测试标准实施。采样袋体积10 L，样品加热温度65℃，加热时长2 h后进行采样，使用HPLC进行分析。

1.2.3 车辆气密性实验

使用VOC环境舱，参考整车VOC实验方法，车辆开放前处理时长为24 h，温度为(25±1)℃，湿度(50%±10%)RH，但在密闭阶段升高舱内湿度至80%RH，通过测定密闭16 h后的车内湿度，衡量车辆气密性好坏。湿度越低，气密性越好。

2 实验结果

2.1 不同车型各月份测试结果

通过图1可以看出，同一车型(织物式样)不同季节下的乙醛发生量不同，冬季(12月至转年2月)测试结果较高，夏季测试结果较低(6月至8月)。考虑到季节变化引起温湿度变化，对某一织物车型的发生量分别和温度、湿度进行了拟合，结果发现相关度都较高，R2分别为0.82以及0.80(图2)。对原因进行分析，很多研究结果表明，高温能促进车内VOC物质的释放[3]，同时也有最新研究成果表明，高湿度能促进乙醛的发生[4]。因此推测，由于车辆制造所在城市A的夏季温度、湿度较高(图3)，在零部件以及车辆生产过程中，乙醛发生量散发较多，导致测试时剩余量较少，测试结果较低。

图1 不同车型各个月份测试的乙醛结果Fig.1 Acetaldehyde of various vehicles in different months

图2 某车型乙醛发生量和温度以及湿度的关系Fig.2 Relationship between acetaldehyde and temperature and humidity in a vehicle

图3 夹芯结构的剪切和压缩破坏Fig.3 Shear and compression failure of sandwich structure

图3 A城市全年温度以及湿度结果Fig.3 Annual temperature and humidity results of city A

对上述推测，进行了温度条件的验证。验证方法如下：使用聚氨酯发泡材作为实验对象，模拟各季节生产条件，对其进行下述条件(表2)的2 h平衡后，再进行材料VOC实验。VOC结果如图4所示，如推测所示，模拟夏季平衡后的VOC测试结果最低，验证了推论。

表2 样品平衡条件Tab.2 Experimental equilibrium conditions of samples

图4 温度条件验证的结果Fig.4 Results of temperature condition verification

2.2 车型和乙醛发生量的关系

由图1还可以看出，对于B、C、D、E车型，同一月份的乙醛结果也不尽相同。除了原材料本身的散发量以外，考虑到气密性对整车乙醛的扩散量也有影响，即发生量＝散发量(材料)－扩散量(气密性)。因此研究了整车气密性和乙醛的关系。

为了衡量不同车辆的气密性，测试了不同车辆的高湿度下的车内结果，车内湿度结果如表3所示。可以看出B车型的湿度结果明显高于其他车型，即气密性最差。通过图1可以看出，B车型的发生量也最低。据此推测气密性会影响乙醛的发生量。

表3 车内湿度结果Tab.3 Humidity in vehicle

为了验证推测，我们使用同一台车辆，通过改变其气密性(如：摘掉密封盖等降低气密性，或通过密封车门等升高气密性)进行了3次VOC测试，每次放置相同量的聚氨酯发泡作为发生源，测试结果如图5所示。从图5可以看出，气密性越好，乙醛发生量越高。与上述车型的结果一致。由于气密性同时与车内空调以及异音性能息息相关，今后，对于车辆开发来说，需要考虑不同项目的开发目标的相互影响。