汽車內飾原材料的VOC測試方法與標準

方萬漂(中廣核俊爾新材料有限公司，浙江 溫州 325011)

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汽車內飾原材料的VOC測試方法與標準

方萬漂
(中廣核俊爾新材料有限公司，浙江 溫州 325011)

摘要：介紹國內外汽車內飾原材料的VOC測試方法與判定標準，介紹國內降低VOC含量的方法，提出汽車內飾原材料的發展趨勢。

關鍵詞：VOC；法規；測試方法

隨著社會經濟的發展與進步，公眾對環保意識的不斷提高。近年來，國內的霧霾、沙塵暴、PM2.5等環境問題的突出，公眾對車內空氣質量逐漸開始關注。VOC作為一個專業名詞逐漸躥紅于各大品牌汽車4S店。VOC即 “Volatile Organic Compounds” 指揮發性有機化合物。常見的如具有致癌性的甲苯、二甲苯、甲醛等，由于汽車內部空間狹小，空氣流通緩慢，因此極易使車內VOC濃度超標。高濃度的VOC會使駕駛員出現乏力、頭暈等中毒癥狀。VOC可以說是隱形的殺手，時刻威脅著身體健康。為此，國外制定了相應的車內空氣質量技術標準，防治車內VOC含量的超標。 國內在2012年推出GB/T 27630—2011《乘用車內空氣質量評價指南》作為推薦標準，在2014年將其訂制為強制標準。然而，在國外則比中國起步更早，更嚴格。

1　現行各國法律法規

德國作為工業強國，在汽車行業內，由德國環保部門聯合德國汽車工業協會（VDA）、消費者協會等相關部門出臺最早的國家政策《德國汽車車內環境標準》。該標準規定：

(1)汽車本身、裝在車內的塑料配件、地毯、車頂氈、沙發等需符合德國“藍天使”環保標志的要求。

(2)車內裝飾，坐套墊、膠黏劑等裝飾材料含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等必須低于“德國三級車內環保標準”，比如車內甲醛含量不能超過0.08 mg/m3。

(3)汽車銷售前還必須經過有毒空氣釋放期。

德國汽車工業協會質量管理中心（VDA-QMC）作為汽車生產的監管機構，依據ISO/TS16949中歐洲規范VDA276在汽車生產的過程中嚴格進行監管執行[1]，汽車零配件也需按照VDA276標準進行檢測。確保汽車的空氣質量在整車生產中并不會出現VOC超標情況。

美國每年因汽車車內空氣污染問題造成約2 400起未成年人死亡和23 000起兒童呼吸道疾病案例，因此美國環保局要求汽車制造廠使用的材料必須申報，并必須經過環保部門審查以確保對環境和人體危害程度達到最低點后才能使用，申報者一旦違反規定，將負擔巨額的罰款，還要召回產品清理污染，主要負責人甚至會被判刑。

日本則以日本汽車工業協會于2005年制定《汽車室內VOC（揮發性有機污染物）改善自主行動綱要》，該規定的有害物質比我國《乘用車內空氣質量評價指南》多五種，其中對致癌的甲苯含量（260 ug/m3）限值遠低于我國甲苯（1 100 ug/m3）限值[2]，且要求進行室內密封環境污染物測定時，采樣前必須使用加熱燈管照射密閉車體，使其室溫達到40℃并保持4.5 h，因此該規定對甲苯限值要求非常高。

韓國在2007年部頒布了《新生產汽車的室內空氣質量管理標準》，該管理標準規定了新生產車的揮發性污染物排放檢測方法和標準，對兩類有可能致癌的有害物質含量限值要求比較高。韓國汽車通過高科技自動監測車內空氣質量，高檔車一般配備AQS空氣質量傳感器，一旦車外的空氣質量超標，AQS會自動切斷風門，阻止廢氣流入車內。

2　VOC測試方法

目前，汽車VOC測試方法主要有整車測試、零部件測試和原材料測試。通過逐級測試的方法控制VOC的含量，以達到整車測試標準。國內一般車廠通過第三方檢測機構針對GB/T 27630—2011《乘用車內空氣質量評價指南》指出的HJ/T400—2007《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》進行測試[3]，而零部件測試和原材料測試則由供應商按照各個車廠要求的規定標準進行測試，沒有明確的測試標準與限定，全部取決于車廠的要求，因此，國際汽車內飾原材料通用檢測方法主要分為歐美車系執行標準和日系車系執行標準。根據執行標準不同，對采樣測試方法也有所差異。

2.1歐系車系執行標準的采樣方法與企業標準

歐系車系執行標準使用的標準主要以VDA270(氣味)、VDA275（甲醛）、VDA277（GC）、VDA278 （TDS-GC/MS）和VDA276（TVOC、BTXE/S、醛類、酮類、氨氣、甲醛、苯酚）[4]為主，最常用的采樣方法有檢測艙法、頂空法、熱解析法和甲醛揮發法。

VDA270標準是描述在各種氣候下（溫度、濕度）對氣體進行定性的試驗方法[5]。測試時，將樣品放置在中性味道的玻璃瓶中，用中性味道的密封圈密封，在一定的溫度和濕度下，讓樣品組成成分中的揮發性有機物充分揮發，所產生的氣味根據一個氣味的準則進行評估。一般一次測試至少又5個人進行測試。由于消費者對汽車內飾VOC的主觀意識是氣味的大小刺激程度，即使是在VOC合格的情況下，消費者也不會對氣味大的車內環境買賬。因此該方法適用于各個車廠、零部件廠和原料供應商，由于成本測試低，也已成為各個車廠原材料VOC測試的強制標準。

檢測艙法是由VDA276標準推薦描述了一種試驗箱的檢測方法，用于測定汽車駕駛室內部組件或者零部件的揮發性有機物的濃度（VOC）。要求在一個密閉的空間內（推薦體積為1 m3）并給定測試條件（如溫度、濕度和空氣交換律）進行時效處理，經過聚集由空氣氣流送至試驗儀器，可同時收集抽取樣品和霧化冷凝樣品進行化學分析檢測，由于檢測艙法可以實時檢測車內原材料及零部件的VOC含量水平與霧化檢測，因此檢測項目多且檢測成本高，僅適合大規模的汽車企業和第三方檢測機構。

頂空法是VDA277標準推薦一種測試方法。目前也是歐系汽車檢測芳烴類有機物揮發性物質最常用的方法，主要是通過使用頂空進樣器將試樣氣體通入氣相色譜儀進行芳烴分析，由于頂空瓶大小有限，因此樣品使用量較少，適合原材料VOC檢測分析和VOC總碳分析。檢測過程簡單、檢測成本低是頂空法的優勢所在，但由于檢測儀器只能分析和檢測總的揮發性有機物含量，而不能具體分析其中的芳烴組分含量，因此該法測得的VOC雖能通過測試但在VDA270為標準的氣味測試可能會出現氣味不合格情況。

熱解析法是VDA278標準推薦的一種檢測苯烴類揮發性有機化合物的方法。該法是將待測試樣裝載在熱解析管中，90℃高溫熱解0.5 h，將樣品揮發出來的有機氣體通入氣質聯用儀中，通過儀器分析，獲得總碳含量和各種苯烴類揮發物含量。熱解析法使用的分析儀器與國內HJ/T 400《車內揮發性有機物的醛酮類物質——采樣測定方法》標準規定的分析儀器完全一致，因此，熱解析法在國內有較高的普及性與廣泛應用性。同時，熱解析法測試使用的熱解析管可以重復使用，檢測成本低，適用于大批量原材料測試和分析。

甲醇揮發法VDA275標準推薦使用的一種簡單高效的取樣測試方法，取樣設備結構簡單，是測試醛酮類揮發物含量的通用方法，該方法過程簡單，使用成本低，通過使用分光光度計和液相色譜儀，便可分析試樣的甲醛含量與醛酮揮發物含量。基本滿足GB/T 27630《乘用車內空氣質量評價指南》。

2.2日系汽車的采樣方法與標準

日系汽車根據JASO M902標準推薦使用的采樣袋法。采樣袋法作為國內VOC檢測主流方法之一[6]，其主要檢測項目為醛類與苯烴類物質。采樣袋法主要模擬樣品在車內的使用情況，在采樣袋中通入適量的氮氣和升高一定的溫度，使VOC氣體揮發至采樣袋中，可以使用TENAX管吸附苯烴類物質，用ATD-GC/MS檢測或是使用DNPH醛酮類吸管洗脫后用HPLC檢測。采樣袋法取樣根據樣品的大小，所使用不同規格的采樣袋，可以分為大袋子法和小袋子法，大袋子法可用來測試總成零部件，如儀表盤，方向盤和內飾零部件等，而小袋子法可以測試內飾所用原材料的VOC含量，兩種測試的采樣原理與流程基本一致，僅有操作參數稍有區別。因此采樣袋法是一種簡單方便的測試方法，不受試樣大小限制，可以同時收集檢測苯烴類與醛酮類氣體，檢測總成VOC含量。

3　低VOC實現方法

車內VOC超標主要源于車內空氣流通率低、溫度高以及原材料VOC超標等。車內空氣流通率低導致車內揮發的有機揮發性化合物無法排出導致積累超標，因此，面對這個問題，汽車廠家在汽車設計的時候應該增加空氣流通率，例如汽車天窗。而車內溫度過高引起的VOC超標主要是車內零部件和黏合劑高溫分解產生，零部件的VOC主要源于原材料的可揮發性有機物處于標準值的緣故引起的熱分解揮發。所以，車內VOC的根源就是從原材料進行VOC的管控，從源頭降低VOC。

原材料VOC主要來源：①原料殘留單體；②生產過程中殘留的溶劑、催化劑等；③助劑殘留小分子；④原料降解產生的小分子。因此正對這些問題，最好的選擇就是選擇更純凈的原料和優化后處理工藝。供應商從配方角度考慮原材料應該選擇小分子含量低的原料，這樣有利于減輕加工過程中小分子的產生，其次是選擇合適的填料與助劑，填料和助劑在生產過程中容易發生分解，因此選擇合適的填料與助劑可以減少VOC的含量。對于能夠通過VDA276標準的總碳及揮發性有機化合物的測試，但無法通過VDA270標準的氣味測試，可以適量添加吸附劑和掩蓋劑，使用吸附劑不但可以減少氣味，同時可以降低VOC含量，而掩蓋劑則只能掩蓋氣味，不能有效降低VOC，因此選擇掩蓋劑需要慎重選擇。在原料成型工藝考慮，適當增加擠出機真空脫揮裝置，盡可能抽走揮發出的小分子，其次，選擇添加VOC氣提劑和抽提劑也可以在抽真空段增加抽提效果，最后是材料的后處理工藝，可以增加一定的溫度和壓力促進原料成品中的VOC排出。

VOC是一個連接汽車產業鏈的樞紐，它連接著消費者和汽車上下游廠商，為了消費者的利益與健康，VOC已然成為很多汽車上游公司的重視與解決的重點對相，也為此研發出低VOC內飾材料，如中廣核俊爾新材料有限公司的“俊潔”系列。

4　總結

國內汽車品牌眾多，不同廠家對原材料的要求并未有統一的執行標準，由于GB/T 27630《乘用車內空氣質量評價指南》是測試整車的總VOC含量，即使現在已經作為強制要求，但達到要求，并不能做到車內無異味，這樣促使國內大型供應商無法通過一些合資品牌原材料低VOC測試，即使是達到國標，且總碳含量非常低，也難以通過車廠的異味測試，因此，如果國內供應商突破低VOC的技術瓶頸，除了要達到國標之外，也要制定一系列芳烴項目和其他刺激性有機物、有機溶劑的測試，以達到在總碳合格的情況下，同時保證沒有異味產生。

參考文獻：

[1] VDA 276 Determination of organic substances as emitted from automotive interior products using a 1 m3 test chamber ［S］，2005.

[2] GB/T 27630 乘用車內空氣質量評價指南[S]，2011.

[3] HJ/T400 車內揮發性有機物和醛酮類物質 采樣測定方法[S]，2007.

[4] 王亮，黃江玲，劉丹丹，汽車內飾零部件及其材料VOC含量分析的采樣方法，汽車工藝與材料，2012，12：12～17.

[5] VDA 270 汽車內飾件材料的氣味性質[S]，1992.

[6] 孫成武，陳林萍，曹維，采樣袋法檢測汽車內飾零部件VOC及結果分析[J].檢測與維修，2014，6：16～18.

(R-03)

VOC test methods and standards of automotive interior materials

中圖分類號：TQ323.3

文章編號：1009-797X(2016)12-0068-03

文獻標識碼：B

DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.028

作者簡介：方萬漂（1979-），男，高級工程師，主要從事高分子材料的改性研究。

收稿日期：2016-02-18