頂空-氣相色譜法密封膠中總碳測(cè)試的研究*

盛磊，陳曉婭

頂空-氣相色譜法密封膠中總碳測(cè)試的研究*

盛磊，陳曉婭

（重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司排放節(jié)能實(shí)驗(yàn)研究部，重慶 400000）

采用頂空－氣相色譜法測(cè)定總碳揮發(fā)性有機(jī)物，研究了密封膠的固化時(shí)間、顆粒大小對(duì)總碳揮發(fā)性有機(jī)物的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：以氦氣作為載氣，在120℃下平衡5h，密封膠的固化時(shí)間及固化后經(jīng)處理的顆粒大小對(duì)總碳測(cè)試結(jié)果影響較大。

頂空－氣相色譜；密封膠；總碳

前言

隨著物質(zhì)和生活水平的提高，汽車作為人們的第三生活空間，車內(nèi)空氣質(zhì)量污染已成為重要的公共健康問題之一，究其原因，座艙內(nèi)的各種非金屬材料所散發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)物（如甲醛、苯系物等）對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等造成侵害，嚴(yán)重的還可能致癌，因此研究這些揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定方法是解決車內(nèi)空氣質(zhì)量問題的關(guān)鍵之一。

密封膠作為汽車生產(chǎn)所必需的輔助材料，使用越來越廣泛，比如：用于底板粘結(jié)、底板與蒙皮接縫、絨布皮革粘結(jié)、線束過孔密封、行李艙覆膜板接縫密封等等。密封膠在座艙內(nèi)普遍使用，其在固化過程中及固化后的一段時(shí)間都會(huì)對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，由于密封膠屬于輔助材料往往容易被忽略。筆者采用頂空－氣相色譜法在一定的測(cè)試條件[1]下對(duì)不同固化時(shí)間的密封膠以及試樣顆粒的大小對(duì)總碳揮發(fā)的影響進(jìn)行測(cè)試、分析和探討。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器：賽默飛TRIPLUS 500頂空儀，賽默飛TRACE 1300氣相色譜儀，帶有火焰離子化檢測(cè)儀。

頂空瓶：20mL，CNW。

色譜柱：內(nèi)徑0.25mm，膜厚：0.25um，長(zhǎng)度：30m，TG-WAXMS，賽默飛。

分析天平：分度值0.1mg。

微量注射器：5uL。

試劑：丙酮、正丁醇（均為HPLC）。

1.2 測(cè)試條件

1.2.1頂空條件

溫度：加熱爐溫度120℃，環(huán)/樣品管路溫度150℃。

時(shí)間：平衡時(shí)間5h，環(huán)平衡時(shí)間：0.5min。

壓力：瓶壓105kPa，環(huán)壓：75kPa。

1.2.2色譜條件

GC柱溫：50℃保持3min，以15℃/min的速率升溫到140℃，以30℃/min的速率升溫到230℃保持1min。

進(jìn)樣口溫度：200℃。

檢測(cè)器溫度：250℃。

分流模式：不分流。

載氣：氦氣。

載氣流速：1.2mL/min。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置及校準(zhǔn)曲線繪制

（1）以正丁醇為溶劑，配置7個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別為（單位：g/L）：0.1，0.5，1，5，10，50，100。

（2）分別將每個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液用5uL的微量進(jìn)樣器抽取4uL注入20mL頂空瓶中，以濃度為橫坐標(biāo)，總峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.4 總碳的計(jì)算

單位：ugC/g

系數(shù)2，產(chǎn)生于2，產(chǎn)生于“以每g試樣為基準(zhǔn)”而1g試樣為2ul標(biāo)準(zhǔn)液在10ml瓶中；

系數(shù)0.624指碳在丙酮中的質(zhì)量含量。

1.5 密封膠的預(yù)處理

采用3種不同型號(hào)的單組分密封膠[2]，分別為S1，S2，S3。使用相同的制片模具制樣，制作厚度為2mm±0.2mm，將樣品放置在23℃±2℃，50%±10%環(huán)境中，在室溫條件下自然固化。分別在固化時(shí)間為一周、兩周、三周、四周時(shí)對(duì)3種樣品取樣測(cè)試。將樣品剪裁成10~25mg顆粒，稱量0.5g試樣于頂空瓶中，每種樣品三個(gè)平行樣，在1.2測(cè)試條件下進(jìn)行上機(jī)測(cè)試。

2 結(jié)論與討論

2.1 不同固化時(shí)間對(duì)密封膠總碳含量的影響

由圖可以看出，密封膠在前三周，隨著固化時(shí)間的增加，總碳含量具有明顯的降低；從第三周到第4周密封膠的總碳含量變化不大。

表1 四種密封膠在不同固化條件的總碳含量

圖1顯示，隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品總碳含量的檢測(cè)結(jié)果的總體呈下降趨勢(shì)。其中前兩周隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，總碳含量的檢測(cè)結(jié)果顯著下降，后兩周固化時(shí)間對(duì)總碳含量檢測(cè)結(jié)果的影響不明顯。

經(jīng)分析，在前兩周，一方面密封膠內(nèi)的有機(jī)小分子揮發(fā)較快，另一方面，空氣中的水分與密封膠膠樣內(nèi)的有效成分接觸，膠樣由外到內(nèi)逐漸發(fā)生濕氣固化反應(yīng)，使得密封膠交聯(lián)固化，因此在前兩周，隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng)，密封膠中的總碳含量檢測(cè)結(jié)果不斷降低；在后兩周密封膠的總碳含量變化不大，主要是由于密封膠中的有機(jī)小分子揮發(fā)趨勢(shì)降低，再者，密封膠中的有效成分已基本固化，此時(shí)密封膠固化程度較高。因此，在使用頂空氣相色譜法測(cè)定密封膠中的總碳含量時(shí)，要根據(jù)密封膠的類別及性質(zhì)選擇不同的預(yù)處理方案進(jìn)行制樣，而選擇合適的固化時(shí)間尤為重要。

2.2 顆粒大小對(duì)密封膠中總碳含量的影響

將固化后的密封膠剪成不同大小的顆粒（5mg、10mg、15mg、20mg、25mg、30mg），每種顆粒大小的樣品準(zhǔn)確稱取0.5g兩份進(jìn)行上機(jī)測(cè)試。

圖2顯示，樣品顆粒大小影響總碳含量的檢測(cè)結(jié)果。樣品顆粒在5~30mg范圍內(nèi)，總碳含量檢測(cè)結(jié)果整體趨勢(shì)為樣品顆粒越大總碳含量檢測(cè)結(jié)果越小。5~20mg范圍內(nèi)，顆粒大小對(duì)總碳的測(cè)試結(jié)果影響顯著，20~30mg范圍內(nèi)，顆粒大小對(duì)總碳的測(cè)試結(jié)果影響不明顯。

圖2 總碳含量隨顆粒大小的變化曲線

經(jīng)分析，顆粒越小的樣品比表面積越大，比表面積越大的樣品在孵化過程中揮發(fā)出的有機(jī)物越多，總碳含量檢測(cè)結(jié)果越高。因此，在使用頂空氣相色譜法測(cè)試總碳含量時(shí)，要按照要求嚴(yán)格控制樣品剪裁顆粒的大小。

[1] Determination of Organic Emission of Non-metallic materials from vehicles Interior VDA 277[S].

[2] 汽車用單組分聚氨酯密封膠QC/C 1024-2015[S].

Study on Dtermination of Total Volatile Organic Content in Sealant by Headspace-Gas Chromatography*

Sheng Lei, Chen Xiaoya

( Chongqing vehicle Test & Research Institute Co., Ltd.. Energy-saving Emission est & Research department,Chongqing 400000 )

Headspace-gas chromatography was used to determine the TVOC, and the effects of the curing time and particle size of the sealant on the TVOC were studied. The test results show that the curing time of the sealant and the particle size after curing have a great influence on the test results under the condition that the sample is equilibrated at 120°C for 5 hours with helium as the carrier gas.

Headspace-gas chromatography; Sealant; Total carbon

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.03.044

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

U473.7+3

A

1671-7988(2021)03-145-03

盛磊，學(xué)士，助理工程師，就職于重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司排放節(jié)能實(shí)驗(yàn)研究部，研究方向：車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)、材料散發(fā)性。

客車車內(nèi)空氣質(zhì)量測(cè)評(píng)研究基金（或項(xiàng)目）（20AKC8）資助。