浅谈汽车车内空气质量影响因素

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摘 要：随着汽车产销量的飞速增长，社会各界对车内空气污染关注度提高，政府职能部门对车内空气质量的管控力度也在逐渐加大。车内空气质量已成为各大汽车制造商不得不投入大量人力物力去研究、解决的问题。VOC和气味是评价车内空气质量的两个主要指标，对车内VOC与气味的影响因素进行研究，可提出降低车内空气质量的方法，营造良好的车内环境。

关键词：车内空气污染;车内空气质量;VOC;气味

1 引言

随着我国汽车保有量的不断攀升，人们对车内空气质量的关注度越来越高。车内挥发性有机化合物（以下简称VOC）（Volatile Organic Compounds）和气味是车内空气质量评价的主要指标。

VOC的定义比较多样化：世界卫生组织将除农药外，所有沸点在50～260℃之间的有机化合物定义为VOC;欧盟则将20℃下，蒸汽压大于0.01kpa的所有有机化合物统称为VOC。最普遍的共识认为VOC是指那些沸点等于或低于250℃的有机化合物。主要成分有：苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化物等。根据GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》要求，车内空气中需進行管控的VOC有：苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛及丙烯醛8种物质。

气味是挥发性有机物质刺激人体的鼻腔嗅觉神经而在中枢神经中引起的一种感觉。车内气味是指车内零部件（材料）在一定环境条件下存放时释放出的，经由鼻子区分辨析的气体特性。目前汽车车内气味评价主要依靠嗅觉人员在预设条件下进行主观判断。

车内空气质量的优劣直接影响人体健康。车内挥发性有害物质对人体的影响主要表现在以下三个方面：

（1）气味难以忍受，咽喉刺激、咳嗽等;

（2）刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮肤等，使人产生头痛、乏力、昏昏欲睡的感觉，伤害人的肝脏、肾脏、大脑;

（3）基因毒性和致癌性，危害神经系统、呼吸系统、造血系统、免疫系统等。

随着社会各界对车内空气质量关注程度的不断提高，政府职能部门对车内空气质量的管控力度也在持续加大。伴随着GB/T 27630-2011的颁布，环境保护部于2014年1月颁布HJ 2532-2013《环境标志产品技术要求》;2016年12月，国家环保部和质检总局联合发布了GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称轻型车国六标准），标准中新增对车内空气质量的管控要求;同年，GB 27630《乘用车内空气质量评价指南》也发布了征求意见稿，强标修订工作正式纳入日程。结合上述标准的颁发，保护部中国汽车技术研究中心对《中国生态汽车评价规程C-ECAP》进行了2019版的更新发布，对空气质量管控指标进行细化，分值占比也同步提高。

2 车内空气质量管控项目

车内空气中主要管控的挥发性有害物质限值要求、危害及气味状态见表1。

目前整车VOC存在的主要问题是乙醛含量不满足国家标准GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》要求。随着社会各界对车内空气质量关注度的不断提高，整车VOC达标率也在大幅增长，但乙醛仍旧是达标的关键因素。根据GB 27630-201□《乘用车内空气质量评价指南》（征求意见稿），乙醛管控限值计划放宽至0.2mg/m3。

3 车内空气质量影响因素研究

车内空气质量的影响因素是多方面的，为保证健康舒适的车内环境，应从产品设计、制造全过程植入环保理念，并从原料选择、加工工艺设计、储存运输环境等各个环节进行管控，实现全产业链监控优化。而原材料的设计选择及加工工艺设计这两个方面则是影响产品空气质量性能的关键因素，下面重点对这两点的影响研究进行介绍。

3.1 原材料结构设计影响研究

原材料选择及结构设计是影响产品自身VOC挥发的主要原因。

以前壁板隔音件为例，对不同材料构成下VOC的挥发浓度进行分析。目前最常见的构成形式为：PET+EVA+PU发泡，因PU泡沫是以异氰酸酯和聚醚多元醇混合物在主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂条件下混合高压发泡而成的高分子聚合物，在一定温度条件下，挥发的甲醛、乙醛等有害物质含量较高，为优化该部件VOC性能，对材料构成进行优化，增加PE薄膜，进行VOC性能验证，验证结果如下：

根据验证结果，不同材料构成条件下，VOC各项物质挥发浓度会有差异，在醛酮类物质方便表现更明显。

3.2 加工工艺的影响研究

零部件在加工过程中，加工温度、压力、时间、速度、环境等对VOC的挥发均有影响，车内饰件中塑料件体积及用量较大，如仪表板、门饰板、立柱饰板等部件。其主体材料为聚丙烯（PP），PP材料分子链中的叔碳原子在受到光、热、氧或者机械作用下容易发生老化降解反应。如在注塑过程中，受高温熔融后产生的各种自由基，其中，烷过氧自由基发生双分子岐化反应，玩氧自由基发生β断裂岐化反应，从而产生VOC，一部分直接散发到环境中，一部分则依附在PP制品中。以聚丙烯（PP）塑料件为例，对不同工艺条件下，零部件总成VOC挥发情况进行分析。

3.2.1 温度、压力对VOC挥发浓度影响

选取同牌号PP内饰材料，按照不同温度进行注塑加工，对试验样片进行VOC验证，验证结果如下图所示（单位：μg/样品）：

注塑温度增大，VOC的挥发量相对会增加，乙醛表现较为明显。

分别对相同压力不同温度及同温度不同压力两种状态下，试验片VOC挥发情况进行分析，验证数据如下：

结合验证数据，注塑温度、注塑压力升高，乙醛的挥发浓度明显增加。

3.2.2 烘料工艺对VOC挥发浓度影响

仪表板总成是影响车内VOC性能优劣的关键部件之一，选取同材料同克重的PP料按照烘料（85℃，2H）与不烘料两种状态进行制样，并开展单品验证（单位：μg/样品）：

烘料后零部件苯系物和醛酮类物质含量均出现不同程度降低，烘料工艺能够有效改善塑料件VOC性能。

4 结论

车内空气质量的影响因素是多方面的，其中原材料选择设计及加工工艺设计是影响零部件VOC挥发浓度的主要因素。车内污染物的浓度还会受加工环境、储存运输等因素影响，在进行车内VOC开发管控过程中，应充分考虑各影响因素，使检测结果更准确合理，为零部件的生产优化进一步提供理论基础，营造绿色、健康、舒适的乘坐环境。

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