車內(nèi)乙醛發(fā)生量影響因素的研究

胡雅晰，大下直紀，野坂巳，徐太田

(一汽豐田技術(shù)開發(fā)有限公司 天津 300457)

0 引 言

近年來，隨著消費者自身健康意識的逐步提高，除房屋以外，人們對車內(nèi)的空氣質(zhì)量也越來越關(guān)注。其中，車內(nèi)的揮發(fā)性有機物質(zhì)(VOC)對人體健康的影響最受重視。根據(jù)此現(xiàn)狀，中國也出臺了相關(guān)法規(guī)(GB/T 27630—2011)[1]，規(guī)定了苯、甲苯、乙苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛(俗稱“五苯三醛”)8種污染物質(zhì)的限值。在這8種物質(zhì)當中，醛酮類物質(zhì)與苯系物相比，除了直接添加以外，還能通過降解產(chǎn)生。特別是乙醛物質(zhì)，其產(chǎn)生機理復(fù)雜，超標風險較高，故其管控方法一直是行業(yè)內(nèi)的研究熱點。析了其原因。除此以外，測試結(jié)果還表明，在同一季節(jié)，不同車型的發(fā)生量也有所不同。通過研究發(fā)現(xiàn)，除了目前業(yè)界認識到的由于原材料本身造成的影響以外，氣密性對其影響度也非常高，與發(fā)生量呈負相關(guān)。項目研究結(jié)果對行業(yè)中乙醛的管控具有指導以及實際應(yīng)用意義。

1 實驗設(shè)備及實驗方法

1.1 實驗設(shè)備

實驗設(shè)備如表1所示。

表1 實驗設(shè)備Tab.1 Experimental equipment

1.2 實驗方法

1.2.1 整車VOC測試

為了明確乙醛發(fā)生量的影響因素，本文通過對多種車型一年內(nèi)的乙醛散發(fā)結(jié)果進行研究，明確了乙醛發(fā)生量受季節(jié)影響，明確了冬季時發(fā)生量較高，并分

按照GB/T 27630—2011中引用的測試方法HJ/T 400—2007[2]進行實施，但車輛開放前處理時長為24 h，溫度為(25±1)℃，濕度(50%±10%)RH，密閉16 h后進行采樣，使用HPLC進行分析。

1.2.2 材料VOC測試

按照袋式法VOC測試標準實施。采樣袋體積10 L，樣品加熱溫度65℃，加熱時長2 h后進行采樣，使用HPLC進行分析。

1.2.3 車輛氣密性實驗

使用VOC環(huán)境艙，參考整車VOC實驗方法，車輛開放前處理時長為24 h，溫度為(25±1)℃，濕度(50%±10%)RH，但在密閉階段升高艙內(nèi)濕度至80%RH，通過測定密閉16 h后的車內(nèi)濕度，衡量車輛氣密性好壞。濕度越低，氣密性越好。

2 實驗結(jié)果

2.1 不同車型各月份測試結(jié)果

通過圖1可以看出，同一車型(織物式樣)不同季節(jié)下的乙醛發(fā)生量不同，冬季(12月至轉(zhuǎn)年2月)測試結(jié)果較高，夏季測試結(jié)果較低(6月至8月)。考慮到季節(jié)變化引起溫濕度變化，對某一織物車型的發(fā)生量分別和溫度、濕度進行了擬合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相關(guān)度都較高，R2分別為0.82以及0.80(圖2)。對原因進行分析，很多研究結(jié)果表明，高溫能促進車內(nèi)VOC物質(zhì)的釋放[3]，同時也有最新研究成果表明，高濕度能促進乙醛的發(fā)生[4]。因此推測，由于車輛制造所在城市A的夏季溫度、濕度較高(圖3)，在零部件以及車輛生產(chǎn)過程中，乙醛發(fā)生量散發(fā)較多，導致測試時剩余量較少，測試結(jié)果較低。

圖1 不同車型各個月份測試的乙醛結(jié)果Fig.1 Acetaldehyde of various vehicles in different months

圖2 某車型乙醛發(fā)生量和溫度以及濕度的關(guān)系Fig.2 Relationship between acetaldehyde and temperature and humidity in a vehicle

圖3 夾芯結(jié)構(gòu)的剪切和壓縮破壞Fig.3 Shear and compression failure of sandwich structure

圖3 A城市全年溫度以及濕度結(jié)果Fig.3 Annual temperature and humidity results of city A

對上述推測，進行了溫度條件的驗證。驗證方法如下：使用聚氨酯發(fā)泡材作為實驗對象，模擬各季節(jié)生產(chǎn)條件，對其進行下述條件(表2)的2 h平衡后，再進行材料VOC實驗。VOC結(jié)果如圖4所示，如推測所示，模擬夏季平衡后的VOC測試結(jié)果最低，驗證了推論。

表2 樣品平衡條件Tab.2 Experimental equilibrium conditions of samples

圖4 溫度條件驗證的結(jié)果Fig.4 Results of temperature condition verification

2.2 車型和乙醛發(fā)生量的關(guān)系

由圖1還可以看出，對于B、C、D、E車型，同一月份的乙醛結(jié)果也不盡相同。除了原材料本身的散發(fā)量以外，考慮到氣密性對整車乙醛的擴散量也有影響，即發(fā)生量＝散發(fā)量(材料)－擴散量(氣密性)。因此研究了整車氣密性和乙醛的關(guān)系。

為了衡量不同車輛的氣密性，測試了不同車輛的高濕度下的車內(nèi)結(jié)果，車內(nèi)濕度結(jié)果如表3所示?？梢钥闯鯞車型的濕度結(jié)果明顯高于其他車型，即氣密性最差。通過圖1可以看出，B車型的發(fā)生量也最低。據(jù)此推測氣密性會影響乙醛的發(fā)生量。

表3 車內(nèi)濕度結(jié)果Tab.3 Humidity in vehicle

為了驗證推測，我們使用同一臺車輛，通過改變其氣密性(如：摘掉密封蓋等降低氣密性，或通過密封車門等升高氣密性)進行了3次VOC測試，每次放置相同量的聚氨酯發(fā)泡作為發(fā)生源，測試結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，氣密性越好，乙醛發(fā)生量越高。與上述車型的結(jié)果一致。由于氣密性同時與車內(nèi)空調(diào)以及異音性能息息相關(guān)，今后，對于車輛開發(fā)來說，需要考慮不同項目的開發(fā)目標的相互影響。

圖5 乙醛和氣密性的結(jié)果Fig.5 Results of acetaldehyde and air tightness

3 結(jié) 論

車內(nèi)乙醛由于受溫度、濕度影響，同一車輛不同季節(jié)的發(fā)生量不同，冬季最高。整車乙醛除了和材料有關(guān)，還和氣密性有關(guān)，氣密性越好的車輛，乙醛發(fā)生量越高?！?/p>