PP類材料氣味改善提升方法研究

王焰孟，胡俊艷，姚 謙，劉洪汝，武金娜，王 崇

(中國汽車技術研究中心有限公司 天津300300)

隨著我國汽車工業生產持續快速發展，汽車的保有量迅速增長，2017年，我國乘用車產量2480.67萬輛，銷量 2471.83萬輛，同比增長 1.58%和 1.40%。汽車已經成為我們生活中最重要的出行交通工具，與此同時，汽車安全與舒適性越來越受到人們的重視。伴隨著多起因車內空氣質量問題而引發的安全及健康事件的發生，人們不再單純追求車輛外觀及駕駛性能，而是把更多的注意力投向車內空氣質量。

我國環保部門從2002年就組織有關科研機構展開了對車內空氣污染的研究，歷時多年的調查報告顯示我國新車車內空氣污染問題比較嚴重，治理工作刻不容緩。在2007年底推出了HJ/T 400—2007《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》標準性文件，2011年推出 GB/T 27630《乘用車內空氣質量評價指南》推薦性標準，新標準的實施對治理和監控車內空氣污染，特別是新車污染具有重要意義。

基于以上市場以及國家標準對車內污染物的關注，我國汽車行業廣泛開展了關于車內污染物的研究以及車內空氣質量的管控方法研究。車內污染物的研究方向主要包括車內 VOC合規研究，車內氣味改善提升研究，空氣凈化器原理及凈化效率研究，香氛系統開發研究等。

由于目前消費者對車內氣味抱怨非常高并引起了廣泛關注，本文主要研究車內氣味改善提升的方法。塑料材料作為構成整車的重要部分，具有質量輕、加工性能良好、物理化學性能優良、裝飾效果美觀等諸多優點，根據不同使用特性，又可分為工程塑料、特種工程塑料及通用塑料這 3種類型。由于塑料的上述優點，在車內得到了大量的使用，其中 PP類材料作為其中一種被廣泛應用于儀表板、門板及立柱上的材料，其原材料成分控制、加工工藝、存儲工藝等方面的缺陷，均會對最終的產品氣味性產生較大的影響，因此對 PP類材料的氣味進行改善具有非常緊迫的意義。本文將從 PP材料生產的整個流程對該類材料的氣味改善方法進行分析。

1 實驗部分

1.1 氣相色譜質譜聯用儀——嗅覺測量法(GC-MS-O)

GC-MS-O是一種從復雜的混合氣體混合物中識別導致氣味成分的方法，普通 GC-MS-O工作原理如圖1所示，采樣富集方式主要分為：①采用袋子法直接采樣，上機進行分析；②采用VDA 278的方法，使用少量材料直接進行分析。以上 2種方法主要的差別在于方法2的溫度高于方法1，因此方法2富集到的揮發性有機物相較于方法1更多，由此導致最終嗅辨得到的物質會更豐富；然而由于方法2使用的樣品量較少，一旦出現采樣不均勻或其他原因，可能會導致部分低沸點的物質并不能被采集到。因此在實際使用過程中，應綜合考量測試條件，評估計劃得到的結果，進而采用一種更為合適的方法來作分析。

圖1 GC-MS-O工作原理圖Fig.1 Principle of GC-MS-O

如圖1所示，通過氣相色譜分離的樣品一部分進到嗅辨口由專業的氣味評價師評價，另一部分進到質譜進行定性定量分析，可以快速建立氣味物質與氣味類型的關系。

采用 GC-MS-O分析可以實現快速辨別測試材料中的氣味物質，幫助整改工程師快速查找氣味源頭，進而促進改善提升工作。

1.2 成分分析

成分分析是一種通過 FTIR轉換紅外線光譜分析儀、EDS元素分析、GC-MS氣相色譜質譜聯用儀、TGA熱重分析儀等設備，對樣品進行多維度分析，最終得到關于產品成分信息的一種分析方法。

1.3 儀器設備信息

車內零部件總成揮發性物質檢測試驗艙(體積24m3)。

GC-MS-O：生產廠家 Gerstel & Agilent；型號TDS-7890B-5977A(GC-MS)、ODP3(O)。

采樣泵：生產廠家島津；規格0.1～1L/min。

Tenax TA填料：不銹鋼或玻璃材質，尺寸分別為Gerstel(外徑 6mm，內徑 4mm)，/Markes(外徑6.35mm，內徑4mm)。

1.4 試驗方法

本實驗采用袋子方法進行采樣，然后用上機分析的方法進行GC-MS-O測試。

1.4.1 樣品預處理

對于待測試樣品(某廠家采樣 PP類材料生產的門板)，要在試驗前進行前處理，將樣品采用 PE膜包裝后置于溫度(23±2)℃、相對濕度50%±10%，且甲苯濃度＜0.02mg/m3、甲醛濃度＜0.02mg/m3，的恒溫恒濕環境艙中 24h，然后取出進行揮發性有機物收集。

1.4.2 GC-MS-O試驗方法

GC：載氣為氦氣，柱流量 2.29mL/min。升溫程序 ： 40℃(5min)—3℃/min—92℃—5℃/min—160℃—10℃/min—280℃(10min)。

MS：溶劑切除時間 3min；離子源溫度 230℃；檢測器溫度 150℃；掃描方式 SCAN；掃描范圍33～550amu；電子轟擊能量為70eV[2-3]。

嗅辨(O)部分：在 GC-MS-O 測試過程中，每次測試3支GC-MS-O管，由3位受過專業訓練的氣味辨識評價人員進行，試驗流程如表1所示。

表1 氣味評價人員評價順序表Tab.1 Order of odor evaluation

2 結果與討論

由對門板本體的測試結果(表2)可知，該 GCMS-O測試結果顯示共有 18種氣味物質，分別為丙酮、2-丁酮、二氯乙烷、甲苯、正己醛、2，4-二甲基庚烷、乙基環己烷、對-二甲苯、苯乙烯、異丙苯、苯甲醛、苯酚、正辛醛、正辛基氯、氯甲酸正辛酯、壬醛、1,2, 3, 4-四甲基苯、正癸醛；氣味類型分別為酸奶味、醋酸、有味、甲苯氣味、青草味、農藥味、墨水臭味、有味、塑料味、蒸米飯味、有味、塑料味、有味、刺激性氣味、有味、刺激性氣味、有味、刺激性氣味。

對該門板按照 T/CMIF 12—2016《汽車零部件及材料的氣味評價規范》方案 4進行的氣味測試結果見表3。

表2 門板GC-MS-O測試結果Tab.1 GC-MS-O results of door panel

表3 泡沫材料氣味測試結果Tab.3 Odor results of seat foam

通過對門板材料的 GC-MS-O測試分析結果可知，該門板中含有大量的醛類物質、脂類物質、苯系物等，導致門板最終呈現刺激味和塑料味。為進一步對材料成分進行解析，進而確認這些氣味成分的可能來源，實驗室對該門板材料進行了全成分分析測試。成分分析結果見表4。

由成分分析結果可知，該門板材質的主成分為聚丙烯，另外有滑石粉成分，主要用以增加韌性、穩定性，耐化學腐蝕及降低摩擦系數。滑石粉主要為硅酸鎂類材料，而且其中還有較多的醛類添加劑，導致最終 GC-MS-O測試結果中有較多的醛類物質，產生了刺激性氣味。

由成分分析結果和 GC-MS-O測試結果可知，導致該門板產生刺激性及塑料味的主要成分為醛類物質及少量添加助劑，故在后期生產過程中應減少醛類添加劑的添加量。

表4 門板成分分析結果Tab.4 Component analysis result of door panel

除此之外，在門板生產過程中的注塑流程應適當降低注塑溫度，旨在降低注塑過程中高溫及剪切力導致的 PP長鏈降解及由此導致的氣味產生；在倉儲過程中，應注意通風存放，減少陽光暴曬導致的色差及物質分解。

3 總 結

本文主要通過氣味評價和材料全成分分析的方法，找到了門板生產過程中可能的氣味來源；在門板PP類材料的生產過程中，應適當降低注塑溫度，減少醛類添加劑的添加量；此外在倉儲過程中也應注意通風防曬，減少二次污染。