車內(nèi)空氣質(zhì)量提升實踐

袁磊磊，薛振榮，李俊賢

（1.北京汽車股份有限公司，北京 101300；2.長城汽車股份有限公司，河北 保定 071000）

前言

汽車給人們生活帶來方便的同時，車內(nèi)空氣污染也會危害駕駛員與乘客的身體健康。2012年《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》的標準發(fā)布，標準規(guī)定了車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八項物質(zhì)的最高濃度，對車內(nèi)揮發(fā)性有機物提出了明確的限值要求，促使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加重視車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。加強對產(chǎn)品VOC（揮發(fā)性有機化合物）的管控力度。我國企業(yè)在管控產(chǎn)品VOC時普遍存在整車、零部件、材料企業(yè)面臨管控成本高、追本溯源難、數(shù)據(jù)管理差等難題。

1 整車車內(nèi)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

整車在進行VOC試驗時受檢汽車采樣分為準備階段、封閉階段、采樣階段三個階段。準備階段是將車窗、門打開，靜止放置時間不小于6h，封閉階段關(guān)閉所有門窗，受檢車輛保持封閉狀態(tài) 16h，采樣階段安裝好采樣裝置，打開恒流氣體采樣器采集氣體。將試驗車輛放入整車VOC環(huán)境艙中。其中整車VOC環(huán)境艙應滿足以下條件：

（1）環(huán)境溫度：25.0℃±1.0℃；

（2）環(huán)境相對濕度：50%±10%；

（3）環(huán)境氣流速度：≤0.3m/s；

（4）環(huán)境背景：甲苯≤0.02mg/m3、甲醛≤0.02mg/m3。以某車型為例，整車VOC檢測結(jié)果如表1所示：

表1 某車型VOC檢測結(jié)果

從以上結(jié)果得知，該車型乙醛不滿足要求，國標限值要求0.05mg/m3，實測值為0.062mg/m3。

2 零部件VOC現(xiàn)狀

整車VOC主要來源于汽車內(nèi)飾零部件，如座椅、頂棚、地毯、車門內(nèi)護板零部件，遵循控制污染源頭的原則，希望零部件向企標負責，整車向國標負責，把整車控制目標分解到各個零部件，經(jīng)過對量產(chǎn)整車和零部件大量的摸底試驗與數(shù)據(jù)分析，組織相關(guān)零部件廠商進行研討，制訂了關(guān)于零部件 VOC管控的企業(yè)標準《車內(nèi)非金屬零部件揮發(fā)性有機物及醛類物質(zhì)限值要求》。

零部件 VOC檢測方法為袋子法，是將待測的樣品放入聚氟乙烯采樣袋中，該采樣袋本身要求不含有VOC，然后將密封的采樣袋放入步入式恒溫箱中在65℃下加熱2h，用固相吸附劑進行吸附后，利用氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）和高效液相色譜（HPLC）分別對苯類物質(zhì)和醛酮類組分定性、定量分析。通過整理上述整車各內(nèi)飾零部件乙醛得知，內(nèi)飾零部件乙醛均滿足我司企標要求，零部件的揮發(fā)貢獻比如下圖1所示：

圖1 某車型內(nèi)飾零部件乙醛揮發(fā)貢獻比

從圖1可以看出，對整車乙醛貢獻最大的零部件是座椅總成，為確認座椅總成與整車乙醛的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將該車型的前后座椅總成拆除后進行VOC試驗，試驗結(jié)果見表2：

表2 拆除座椅后的整車VOC檢測結(jié)果

從拆除座椅后的 VOC試驗結(jié)果看出，整車乙醛由0.062mg/m3變?yōu)?.027mg/m3，滿足國標0.05mg/m3的要求。由此可知，座椅總成是整車VOC不滿足國標的關(guān)鍵因素。

3 座椅總成整改實施

以左前座椅總成為例，其主要由以下非金屬零部件組成：頭枕、發(fā)泡、面套、塑料裝飾板組成，各個材料的乙醛揮發(fā)值如表3所示。

表3 座椅總成中各材料的乙醛揮發(fā)值

從表3中看出座椅發(fā)泡乙醛貢獻量較其他材料較大。座椅發(fā)泡主要是通過將異氰酸酯和組合聚醚進行混合，然后利用高壓澆注機使混合，并注入座椅模具中，在一定溫度條件下異氰酸根（-NCO）與組合聚醚中的羥基（-OH）在催化劑的作用下發(fā)生化學反應，生成聚氨酯。組合聚醚由接枝聚醚、普通聚醚、凝膠催化劑、發(fā)泡催化劑、擴鏈（交聯(lián)）劑、表面活性劑組成。其中凝膠催化劑促進多元醇和異氰酸酯反應,發(fā)泡催化劑能夠促進水和異氰酸酯反應，擴鏈劑是指能使分子鏈延伸、擴展或形成空間網(wǎng)狀交聯(lián)的低分子量醇類、胺類化合物，表面活性劑控制開孔閉孔程度與控制泡孔尺寸的物質(zhì)。

普通聚醚是主鏈含有醚鍵、端基或側(cè)基含有大于2個羥基的低聚物。是以含有活性氫的化合物為起始劑、以環(huán)氧丙烷為聚合單體合成的聚合物。醚鍵和羥基對氧的作用十分敏感，尤其在高溫時，其被氧化會生成醛酮物質(zhì)。

普通聚醚中醛的產(chǎn)生主要是聚醚生產(chǎn)過程中副反應及氧化產(chǎn)生的結(jié)果，因此在聚醚生產(chǎn)中添加抗氧劑十分重要。抗氧劑的主要作用是防止聚醚多元醇在生產(chǎn)、運輸和儲存過程中被氧化，因此抗氧劑的加入在一定程度上可減少醛的產(chǎn)生。此次座椅發(fā)泡改善的方向為抗氧劑的改善，分別對改善前后的抗氧劑配方體系進行試驗，測試結(jié)果如表4所示。從中可見，改善后發(fā)泡較改善前發(fā)泡乙醛揮發(fā)下降3.5倍左右。

表4 改善前后座椅發(fā)泡乙醛揮發(fā)值

4 整車VOC驗證

對改善座椅后的整車進行 VOC檢測，測試數(shù)據(jù)如表 5所示：

表5 座椅總成經(jīng)過改善后整車VOC檢測結(jié)果

經(jīng)過對座椅總成中的發(fā)泡的改善，整車 VOC滿足國標要求，同時針對企業(yè)標準《車內(nèi)非金屬零部件揮發(fā)性有機物及醛類物質(zhì)限值要求》中的座椅總成VOC限值進行了調(diào)整，確保零部件在合規(guī)的情況下，整車滿足國家標準。

5 結(jié)語

汽車內(nèi)空氣污染問題與每個人休戚相關(guān)，汽車制造商應本著以人為本的原則，為廣大駕乘者提供真正便捷、健康的交通工具，不再受車內(nèi)空氣污染的困擾。

[1] 中華人民共和國環(huán)境保護部,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局.乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南:GB/T27630—2011[S].北京:中國環(huán)境出版社,2012.

[2] 馬輝,陳文波.車內(nèi)有害氣體（voc）現(xiàn)狀研究[J].汽車工藝與材料,2006（8）:13～14.

[3] 夏慶云.車內(nèi)有機揮發(fā)物(VOC)的檢測[J].環(huán)境技術(shù), 2010(4):40-43.

[4] 吳改云,譚福梅.乘用車內(nèi)空氣污染及質(zhì)量改善研究[J].汽車零部件, 2012(5):33-35.