轨道车辆用胶粘剂主客观气味评价分析

李雅彬，冯 妙，王咏祥

(广州广电计量检测股份有限公司，广东 广州 510656)

目前，轨道交通行业胶粘剂气味评价主要参考汽车标准VDA 270，分6个层级对胶粘剂固化物进行主观气味强度评判，简单快捷，但有时无法准确评判高低，且未将人的心理感受程度考虑进来。为此，有学者引入了愉悦度评价体系[1-2]，用令人愉悦或厌恶的心理感受程度来描述气味，既包含了气味特性，也反映了人对气味的情绪感受。但是，涉及到了深层次的气味溯源与整改，主观维度的评价却显得无能为力。针对这一问题，本文选取氯丁胶、聚氨酯胶、弹性体胶和丙烯酸胶4大类共12种轨道车辆常用胶粘剂，建立了轨道车辆胶粘剂综合气味指数评价体系，并对比了其与愉悦度评价结果的匹配性，以期为胶粘剂环保性能提升提供指导。

1 试验部分

1.1 试验材料

甲醇(纯度为99.9%，北京百灵威科技有限公司)，乙腈(纯度为99.9%，北京百灵威科技有限公司)，苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、正己烷和正十六烷(纯度均为99.5%，美国ChemService公司)，甲醛-2,4-二硝基苯肼标准物(纯度99.5%，美国Supelco公司)。

1.2 试验仪器

电子天平(德国赛多利斯集团)，气相色谱-质谱联用仪(美国安捷伦科技公司)，热解析仪(意大利DANI公司)，高效液相色谱仪(日本岛津公司)，全自动标样制备器(广州市莱创科技应用发展有限公司)，气体流量校准计(美国BIOS公司)，恒流气体采样泵(美国Gilian公司)。

1.3 试样制备

称取3 g胶粘剂，按实际工艺，在10 cm×10 cm的铝箔上制成干样，之后利用袋式法[3]进行VOC测试；测试条件：10 L聚氟乙烯采样袋中充入5 L纯度为99.999%的氮气，25 ℃下平衡16 h。

1.4 试验方法

1.4.1袋式法测试

分别用Tenax-TA管和DNPH管采集袋内气体，前者采集流速为200 mL/min，共采集1 L气体，之后后利用热解析-气相色谱-质谱联用仪进行VOCs全谱分析；后者采集流速为500 mL/min，共采集2 L气体，之后利用高效液相色谱进行醛酮类物质分析。

1.4.2主观愉悦度评价

采样完毕后，由7名专业嗅辨员按9级度量法[4](如表1所示)对袋内空气进行愉悦度评价，稍微打开采样袋阀门，离鼻尖1.5～2.5 cm，给出各自评价结果；最终愉悦度取各结果的平均值。

表1 愉悦度9级度量标准Tab.1 9 hedonic scale for odors

2 结果与讨论

2.1 各胶粘剂样品主观愉悦度评价

由7名专业的嗅辨员分别对上述4大类共12种胶粘剂样品进行主观愉悦度评价，评价结果如表2所示。

表2 各胶粘剂样品愉悦度评价结果Tab.2 Results of hedonic tone for adhesive samples

由表2可知，各胶粘剂样品愉悦度评价结果均为负值，表明其均是不同程度令人厌恶的气味。其中，3款氯丁胶和3款弹性体胶样品愉悦度平均值十分接近，若按1.0一个级差进行判别，结果均为-1(稍感厌恶)，无法区分气味厌恶程度大小；4款聚氨酯胶样品气味令人厌恶程度大小排序依次分别为D、B、A、C，且聚氨酯胶D和聚氨酯胶B气味分别接近于-4(非常厌恶)和-3(厌恶)；而丙烯酸胶A令人厌恶感也明显高于丙烯酸胶B。

2.2 各胶粘剂样品客观物质评价

2.2.1各胶粘剂样品中重点气味物质分析

2018年，文献[5]基于气味物质嗅阈值建立了汽车车内重点气味物质筛选方法，该法通过气味物质浓度与其嗅阈值的比值计算出各物质的阈稀释倍数，并利用某物质阈稀释倍数越大代表对混合气味的贡献度越大这一原理，最终将阈稀释倍数大于等于1且有明显气味的物质作为车内重点气味物质。

基于上述方法，我们得到了各胶粘剂样品中的重点气味物质及其阈稀释倍数，结果如表3所示。

由表3可知，3款氯丁胶样品中的重点气味物质主要以芳烃类和烷烃类为主，且各物质的阈稀释倍数差异较小；4款聚氨酯胶样品中的重点气味物质主要是醛类、酯类和芳烃类，其中醛类和酯类的阈稀释倍数往往比芳烃类的大1～3个数量级；3款弹性体胶样品中以正丁醇、醛类和芳烃类为重点气味物质，且各物质的阈稀释倍数差异较小；2款丙烯酸胶样品中的重点气味物质则主要是苯系物、酯类和醛类，其中胶A中以苯乙烯的气味贡献度最大，而胶B中气味由甲基丙烯酸甲酯和乙醛共同主导。

表3 各胶粘剂样品中的重点气味物质Tab.3 Key odor substances in each adhesive sample

2.2.2各胶粘剂样品综合气味指数

韦伯-费希纳定律表明，人的嗅觉感知量与气味物质刺激量的对数成正比[7]，计算公式如下：

OI=k×lgC

(1)

式中：OI为气味强度；C为物质浓度；k为常数。

基于韦伯-费希纳定律，我们将胶粘剂样品中各重点气味物质的阈稀释倍数之和进行对数化，从客观物质维度反映综合气味对人体嗅觉感知的影响，建立胶粘剂综合气味指数评价体系，计算公式：

(2)

式中：N为胶粘剂样品综合气味指数；Di为胶粘剂样品中第i种重点气味物质的阈稀释倍数；m为胶粘剂样品中重点气味物质的个数。

基于式(2)和表3的结果，计算各胶粘剂样品的综合气味指数，结果如图1所示。

图1 各胶粘剂样品综合气味指数Fig.1 Composite odor index of each adhesive sample

从图1可以看出，3款氯丁胶样品综合气味指数大小排序依次分别为C、B、A，且均接近于1.78；4款聚氨酯胶样品综合气味指数大小排序依次分别为D、B、A、C，其中前3款聚氨酯胶的综合气味指数均在2.73以上，而聚氨酯胶C的综合气味指数只有1.36；3款弹性体胶样品综合气味指数大小排序依次分别为B、A、C，且都在(1.32±0.27)内；而丙烯酸胶样品A和B的综合气味指数分别为2.65和2.16。

2.3 各胶粘剂样品主客观气味评价对比分析

将氯丁胶、聚氨酯胶、弹性体胶和丙烯酸胶综合气味指数评价结果与前述2.1节相应的主观愉悦度评价结果进行对比，可以发现两者评价结果不仅具有较好的一致性，如：聚氨酯胶样品气味大小排序依次分别为D、B、A、C、丙烯酸胶样品A气味高于B，利用综合气味指数评价方法可以实现气味的溯源和主观愉悦度维度无法区分的气味大小判别。

3 结语

研究发现，综合气味指数评价结果不仅与愉悦度评价结果有很好的一致性，而且能判别主观愉悦度维度无法区分的胶粘剂气味大小，有较好的实际应用价值。