座艙內(nèi)異味—胺臭的溯源及改善

孫大興

摘? 要：市場調(diào)查結(jié)果顯示，胺臭為汽車座艙內(nèi)最被厭惡的氣味類型之一。通過對座艙內(nèi)零件材料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，座椅聚氨酯泡沫是胺臭味的主要來源。本文分析了座椅胺臭氣味的材料來源，并從材料及制造工藝等方面提出了優(yōu)化方法。最后從單品及整車評價兩個維度進(jìn)行驗證，印證了優(yōu)化方法的可行性，對汽車座艙內(nèi)異味控制有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：車內(nèi)異味;胺臭;聚氨酯發(fā)泡

中圖分類號：U465? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2021）002-0062-04

Abstract： Market survey results show that amine odor is one of the most disgusting odor types in car cabins. After analyzing the materials in the cockpit， it is found that PU foam is the main source of amine odor. This article analyzes the source of the amine odor of the seat， and proposes an optimization method from the material and manufacturing process. Finally， it was verified from the two dimensions of single product and vehicle evaluation， which confirmed the feasibility of the optimization method， and had certain guiding significance for the control of odor in the car cabin.

Key Words： Car Odor; Amine Odor; PU Foam

1? ? 前言

隨著環(huán)境意識和自我保護(hù)意識的不斷提高，公眾對人體健康息息相關(guān)的車內(nèi)空氣質(zhì)量有更高的期待和更嚴(yán)格的要求。車內(nèi)空氣質(zhì)量主要包括：VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機化合物）、氣味、霧化、PM2.5、霉菌等方面。目前已有推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)GT/T27630對整車VOC 提出了相關(guān)控制要求[1]。但對于氣味，僅有相關(guān)評價方法和規(guī)范，其控制要求尚無國家標(biāo)準(zhǔn)。

研究發(fā)現(xiàn)車內(nèi)空氣中的氣體有800 多種， 并且絕大多數(shù)物質(zhì)都是有氣味的[2]。市場調(diào)研表明，胺臭為消費者高度厭惡的氣味之一，因此，為改善車內(nèi)空氣質(zhì)量，對座艙內(nèi)異味進(jìn)行溯源是重要且必需的。

通過對座艙內(nèi)異味進(jìn)行溯源后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致胺臭味的零部件主要有座椅、頂棚、門護(hù)板以及其它內(nèi)飾件等。座椅作為車輛內(nèi)飾的重要組成部分，其聚氨酯泡沫是氨臭味的主要來源。

針對某款異味投訴較高的車型，本文結(jié)合座椅制造過程，分析了胺臭的材料來源，并通過材料及制造工藝改善了座艙內(nèi)胺臭味。

2? ? 氣味評價方法

關(guān)于氣味評價的方法，目前沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，各主機廠采用企標(biāo)進(jìn)行管控，主要從氣味強度、氣味舒適度2個方面進(jìn)行評價。目前主流劃分方法，氣味強度按照6個等級進(jìn)行評價（1級為純水的氣味，6級為純正丁醇的氣味）;氣味舒適度根據(jù)評價者對氣味的直觀感受，評價氣味是否讓評價者覺得厭惡或者舒適，氣味舒適度一般分為-3-+3級[3]，如表1所示。

2.1? ?整車氣味評價方法

為了模擬顧客實際用車場景，同時保證每次試驗的一致性，采用環(huán)境艙內(nèi)陽光照射的方式對整車加熱后進(jìn)行評價。測試車輛為新下線（28±5）天以內(nèi)，不得進(jìn)行任何影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的改造。首先對車輛進(jìn)行換氣操作，一定時間后關(guān)閉車門開始評價。車輛經(jīng)過加熱、保溫、降溫后，由5位氣味評價師上車一次性完成評價，最后取其平均值作為最終的評價結(jié)果。圖1為整車環(huán)境設(shè)定條件。

2.2? ?零部件氣味評價方法

對零部件氣味進(jìn)行評價的方法類似于整車，通過袋子法進(jìn)行評價。主要依據(jù)是假想車內(nèi)空間等比例縮小至容器大小，與整車同等條件下，單個零件揮發(fā)出的氣體強度及舒適度。

3? ? 國內(nèi)顧客厭惡氣味調(diào)查

雖然國內(nèi)消費者常常抱怨車內(nèi)異味，但對于氣味種類均沒有明確的認(rèn)知。消費者對車內(nèi)氣味類型識別度較低，對于車內(nèi)異味的判斷相對主觀?？蛻魧τ诓煌臍馕斗N類，表示“所有材質(zhì)聞起來都很差”、“像化學(xué)品的氣味”的原話最多，抱怨較少的是“送出的風(fēng)有霉味/異味”、“像汽油的氣味”等。

一般而言，汽油是導(dǎo)致“車內(nèi)汽油味”的主要原因，空調(diào)是“車內(nèi)霉味”的重要來源，“像化學(xué)品的刺激性氣味”等主要來源于座椅、門護(hù)板、頂棚等內(nèi)飾件原材料及加工工藝等，其中原材料主要包括塑料、皮革、織布、聚氨酯泡沫、橡膠、粘合劑和膠水等。通過對各種原材料氣味性質(zhì)的分析（例如聚氨酯對應(yīng)胺臭，膠水對應(yīng)溶劑臭等），并結(jié)合氣味評價師的嗅變能力，本文將座艙內(nèi)異味歸納為胺臭、溶劑臭、真皮等八大氣味類型。

為了更準(zhǔn)確地把握用戶針對氣味抱怨的痛點，結(jié)合前述氣味類型，生成了氣味調(diào)查問卷并展開了市場調(diào)研。本次調(diào)查的調(diào)研對象分布于國內(nèi)32個省級行政區(qū)，涵蓋國內(nèi)、外主流汽車品牌，車齡主要在3年以內(nèi)。調(diào)研采用網(wǎng)絡(luò)問卷的形式隨機發(fā)放并按時回收[4]。

對回收的問卷進(jìn)行人工核查，剔除無用數(shù)據(jù)后，統(tǒng)計結(jié)果顯示，胺臭、塑料味、真皮味是用戶最厭惡的三大氣味類型。其中胺臭占調(diào)研數(shù)據(jù)的70%左右，是車內(nèi)典型的氣味類型（見圖2），本次僅對胺臭進(jìn)行溯源及改善。

4? ? 胺臭的來源分析

胺臭主要來源于聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫對應(yīng)車上零部件主要有座椅、頂棚和儀表板等。因為座椅的展開面積和質(zhì)量都非常大，因此座椅氣味的好壞，將對座艙內(nèi)胺臭的控制水平產(chǎn)生直接影響。

聚氨酯泡沫主要用于座椅總成坐墊、靠背、頭枕、復(fù)合面料背襯等。聚氨酯泡沫是由多元組分按一定比例混合后，經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)后形成的泡沫塑料。這些組分主要有：聚醚、聚酯或其它多元醇，異氰酸酯、催化劑，穩(wěn)定劑以及其他助劑（如發(fā)泡劑，抗老劑，阻燃劑、抗靜電劑等）。故聚氨酯泡沫氣味主要有以下來源[5]。

4.1? ?多元醇

現(xiàn)在用于汽車內(nèi)飾泡沫原材料的多元醇絕大多數(shù)是聚醚多元醇。聚醚多元醇的生產(chǎn)，主要有聚合和后處理兩道環(huán)節(jié)。在聚合過程中，單體、起始劑、催化劑可能帶入醛及其他多羥基化合物等雜質(zhì)，在合成工藝過程中也會產(chǎn)生部分醛、酮及有機烴類等低分子副產(chǎn)物。

4.2? ?異氰酸酯

用于汽車座椅泡沫生產(chǎn)的的異氰酸酯通常為甲苯二異氰酸酯（簡稱TDI），TDI基泡沫制品由于其高承載和高彈性的特點主要用于軟質(zhì)泡沫的生產(chǎn)，游離的異氰酸酯單體存于聚氨酯泡沫中，因其具有較高的揮發(fā)性，在日后的使用過程中慢慢釋放出來，產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，對人體造成危害。

4.3? ?催化劑

胺類催化劑能對聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)提供催化性能，但大多數(shù)不參與反應(yīng)。反應(yīng)完成后，一部分催化劑在生產(chǎn)過程中揮發(fā)，剩下的會游離在泡沫中。由于座椅泡沫的多孔結(jié)構(gòu)，游離的胺類催化劑會慢慢游離到泡沫表面，如果環(huán)境溫度較高，上述物質(zhì)會從座椅中揮發(fā)到座艙內(nèi)，導(dǎo)致車內(nèi)環(huán)境變差。

4.4? ?穩(wěn)定劑以及其他助劑

使用低沸點的有機硅等表面活性劑，其主要結(jié)構(gòu)是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物，作用是提高泡沫的閉孔率，使泡沫穩(wěn)定。其中硅氧烷小分子，會直接進(jìn)入到成品中，且不參與發(fā)泡反應(yīng)，只能殘留在泡沫內(nèi)部，在車輛的使用過程中會逐步揮發(fā)出來，影響車輛的氣味水平。

對于其他助劑來講，如發(fā)泡劑，抗老劑，阻燃劑、抗靜電劑等，由于反應(yīng)過程不充分，低沸點、小分子質(zhì)量物質(zhì)（例：烴類化合物、阻酚類化合物等）會或多或少地殘存于泡沫成品中，最終會影響到成品的氣味水平。

5? ? 聚氨酯發(fā)泡改善方法

5.1? ?原材料改善

明確了胺臭的主要氣味來源后，開發(fā)出一系列低氣味、低揮發(fā)性等聚氨酯材料，并優(yōu)先應(yīng)用于座椅部品中。

5.1.1優(yōu)化聚醚多元醇的合成路線或改善分子結(jié)構(gòu)，提高活性，減少低活性的片段和雜質(zhì)。

5.1.2異氰酸酯采用低毒和低揮發(fā)的二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）體系配方，如采用碳化二亞胺改性，同時對MDI的合成工藝進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步減少雜質(zhì)的殘留。

5.1.3泡沫配方采用低揮發(fā)、低氣味的反應(yīng)型催化劑二甲基胺基乙氧基乙醇（DMAEE）和二甲基胺及丙基胺（DMAPA），但這一催化體系存在影響材料力學(xué)機械性能的風(fēng)險。針對這一風(fēng)險，開發(fā)出了無揮發(fā)的高分子量叔胺催化劑，不僅降低了材料中可揮發(fā)性物質(zhì)的含量，提升了氣味品質(zhì)，而且保證了材料性能。

5.1.4開發(fā)高沸點、低揮發(fā)有機硅表面活性劑，采用其他低毒、低揮發(fā)的抗氧化劑替代。減少助劑的使用，如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃劑的使用等手段，進(jìn)一步優(yōu)化聚氨酯材料發(fā)泡技術(shù)來削減氣味。

5.2? ?針對后工程的氣味改善

座椅裝車前，可采取系列措施改善其氣味強度。如后工序增加烘烤工序，即采用適宜的烘烤溫度對其進(jìn)行烘烤。此外，還可以采取延長其倉儲停留時間，并保持倉儲通風(fēng)。在零部件運輸過程中，在不導(dǎo)致其臟污的情況下，采用透風(fēng)運輸?shù)却胧?。以上都是為了加速其在裝車前的氣味分子的揮發(fā)速率。

6? ? 效果驗證

通過座椅單品和整車兩個維度進(jìn)行效果驗證，使用低揮發(fā)性聚氨酯原材料以及工藝提升后，改善效果明顯。前排座椅總成的氣味強度降低0.5，氣味舒適度提升0.4;整車的氣味強度降低0.3，舒適度提升0.2，如圖3、圖4所示：

氣味水平得到明顯改善，同時對座椅總成的VOC水平進(jìn)行測試，第三方機構(gòu)檢測結(jié)果顯示，在改善前已經(jīng)滿足VOC標(biāo)準(zhǔn)的情況下，改善后VOC含量還有一定程度的降低，如圖5所示：

7? ? 總結(jié)

通過調(diào)整原材料配方和優(yōu)化多元醇及MDI的合成工藝，減少催化劑、穩(wěn)定劑等助劑的用量，選擇低揮發(fā)、低毒性的助劑等，并結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的通風(fēng)及包裝的改善，有效地削減了整車的胺臭氣味，提高了整車氣味的舒適度。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 27630—2011，乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南 [S].

[2]王太海. 乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控研究[J]. 環(huán)境技術(shù)，2014（4）：75-78.

[3] 譚輝，黃訓(xùn). 車內(nèi)空氣質(zhì)量問題的分析與研究[J]. 環(huán)境技術(shù)，2018， v.36;No.214（04）：92-95.

[4]黃文杰，呂孟強，高鵬，等. 基于用戶主觀評價的車內(nèi)氣味調(diào)查研究[J]. 暖通空調(diào)，2020， 050（004）：14-20.

[5]徐世海.汽車座椅用聚氨酯泡沫環(huán)保和安全性能的評價及改進(jìn)[J].聚氨酯工業(yè)，2012，27（6）：2-3.