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5種汽車內(nèi)飾VOC含量分析采樣方法
時間 : 2014-02-08 點擊 : 分享
為了保證整車車內(nèi)的空氣質(zhì)量符合GB/T27630要求，相關(guān)企業(yè)需要對汽車內(nèi)飾零部件及其材料的VOC含量進(jìn)行檢測和控制，這項檢測工作主要包括采樣和樣品分析兩個步驟。本文將針對采樣方法進(jìn)行特別介紹。
汽車內(nèi)飾零部件及材料VOC含量分析的采樣方法一般有5種，包括：采樣袋法、檢測艙法、項空法、熱解析法和甲醛揮發(fā)法。
1．采樣袋法
采樣袋法多為日系車企使用。本方法進(jìn)行VOC采樣使用的采樣袋由厚度為0.05 mm的聚氟乙烯(PVF)制成，根據(jù)采樣袋容積分為大袋子和小袋子兩種方法，分別用于測量總成零部件和材料的VOC含量。采樣袋法主要被日系主機(jī)廠(包括豐田、日產(chǎn)和鈴木等)及其合資企業(yè)采用。該方法有如下的優(yōu)點和缺點。
1.1 優(yōu)點
· 檢測對象可以是零部件、總成，也可以是材料。
· 可以同時采集用于檢測苯烴類有機(jī)組分和檢測醛酮組分的氣體樣品。
· 本采樣方法關(guān)于零部件、總成的VOC含量分析的采樣與HJ／T400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中車內(nèi)空氣VOC含量分析的采樣方法相似，這樣有利于建立整車車內(nèi)空氣質(zhì)量技術(shù)要求與零部件／總成的VOC含量技術(shù)要求的對應(yīng)關(guān)系。
1.2 缺點
· 由于采樣袋使用次數(shù)有限，且需要消耗一次性的DNPH吸附管，因此與其他幾種采樣方法相比，采樣袋法的測試成本較高，僅次于檢測艙法。
· 與檢測艙法相比，采樣袋法無法實時監(jiān)控零部件、總成的VOC揮發(fā)情況。總體而言，采樣袋法是一種較為簡便的測量零部件、總成VOC含量的采樣方法，適合汽車企業(yè)和零部件供應(yīng)商對零部件、總成的VOC含量進(jìn)行檢測和控制。
2．檢測艙法
檢測艙法的試驗空間是一個體積為(1±0．05)m3的密閉空間，內(nèi)部裝有調(diào)節(jié)空氣均勻度的裝置和樣品支架。為了調(diào)節(jié)空氣交換率，試驗箱體上安裝有進(jìn)氣管和排氣管。使用試驗氣體(丙烷)和氮氣對火焰離子探測儀進(jìn)行校準(zhǔn)，壓縮空氣需經(jīng)過濕度調(diào)節(jié)裝置以規(guī)定的濕度通入檢測艙。美國通用汽車公司、德國的大眾汽車公司和寶馬汽車公司等汽車企業(yè)及其合資企業(yè)采用此方法進(jìn)行零部件的VOC檢測。該方法有以下優(yōu)點。
· 檢測艙法可以實時監(jiān)測艙內(nèi)總的VOC含量水平，能夠研究零部件的VOC含量隨時間變化的規(guī)律。
· 本方法除了可以檢測苯烴類和醛酮類揮發(fā)性有機(jī)化合物以外，還可以進(jìn)行霧化檢測。
本方法能夠檢測的試驗項目在所有采樣方法中是最多的，檢測成本很高。達(dá)到同樣的密封性要求，檢測艙的密封成本比采樣袋的密封成本高很多；采樣艙的內(nèi)表面材料需要采用既不會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物，也不會吸附揮發(fā)性有機(jī)物的不銹鋼材料；實時在線檢測的FID檢測器的進(jìn)氣量小、價格昂貴。因此，無論從設(shè)備投資成本還是從使用成本來說，檢測艙法都是最高的。只有規(guī)模較大、實力較強(qiáng)的汽車企業(yè)和第三方實驗室才有能力配備此類設(shè)備。
3．頂空法
項空法是歐系汽車企業(yè)測量苯烴類揮發(fā)性有機(jī)物的常用方法。頂空法使用的設(shè)備是項空進(jìn)樣器和氣相色譜儀。采樣方法比較簡單，在項空進(jìn)樣器中完成采樣。從試驗樣品中裁取2克樣品放入20 mL的頂空瓶中，在120°C的溫度條件下保溫平衡60min，然后用注射器從頂空瓶中抽取一定量的氣體，并通過氣相色譜儀和FID檢測器對其進(jìn)行分析。
項空法是一種比較通用的測量汽車內(nèi)飾材料苯烴類揮發(fā)性有機(jī)物含量的方法。歐系大部分汽車企業(yè)均采用該方法對汽車內(nèi)飾材料進(jìn)行采樣和檢測，國內(nèi)部分自主品牌汽車企業(yè)(如吉利汽車公司等)也采用項空法。該方法有如下優(yōu)點。
· 本方法所取試驗樣品質(zhì)量(2g)>熱解析法所取試驗樣品質(zhì)量(1O一30mg)，檢測結(jié)果的代表性和一致性比熱解析法更好。
· 采樣、檢測過程簡單，采樣設(shè)備投資僅限于頂空進(jìn)樣器，且頂空瓶可以重復(fù)使用，因此測試成本較低。但是目前GW8081、VDA277和PV3341等頂空法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析設(shè)備均為氣相色譜儀和FID檢測器，而FID檢測器只能檢測和分析總的揮發(fā)性有機(jī)物含量，不能分析每一種苯烴類組分的含量。
4．熱解析法
熱解析法是歐系汽車企業(yè)測量苯烴類揮發(fā)性有機(jī)化合物的另一種檢測方法,下面以PSA公司的D105495為例進(jìn)行說明。熱解析法的分析過程為：從待測樣品上裁取一定質(zhì)量(10N30 mg)的材料放入熱解析管中；將熱解析管放入熱解析儀中進(jìn)行30min的90℃熱解析，試驗樣品揮發(fā)出來的有機(jī)物氣體經(jīng)過傳輸線進(jìn)入氣質(zhì)聯(lián)用儀；通過氣質(zhì)聯(lián)用儀分析得到各種苯烴類揮發(fā)性物的含量和總的VOC含量。
熱解析法使用的分析儀器與HJ／T400《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析儀器完全一致。對國內(nèi)的汽車企業(yè)來說，如果汽車內(nèi)飾材料的采樣和分析按照此方法進(jìn)行，則整車車內(nèi)的VOC含量分析和汽車內(nèi)飾材料的VOC含量分析可以采用同一套分析設(shè)備進(jìn)行，無需另外增加分析汽車內(nèi)飾材料VOC含量的檢測儀器，節(jié)約了設(shè)備采購成本，而且熱解析管可以重復(fù)使用，因此本方法的測試成本較低，適合于大批量試驗樣品的檢測和分析。
5．甲醛揮發(fā)法
甲醛揮發(fā)法是測量汽車內(nèi)飾材料醛酮類揮發(fā)物含量的通用方法。甲醛揮發(fā)法的分析過程為：用1個潔凈的500 mL廣口瓶加入50 mL去離子水；從零件或材料樣品中裁取尺寸為60 mmX30 mm的試樣，并用1根細(xì)鐵絲懸掛于廣口瓶內(nèi)，注意試樣既不能接觸瓶子內(nèi)壁也不能接觸去離子水；用酚醛樹脂瓶塞密封廣口瓶后，將廣口瓶放入60℃的烘箱中保溫3h，在環(huán)境溫度下冷卻4h后，用一次性吸液管從廣口瓶中吸取9mL溶液注入1OmL容量瓶中，并加入1mL的DNPH溶液(6.1 mol／L)，使兩者產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；用吸液管將反應(yīng)后的溶液注入液相色譜儀的試驗瓶中進(jìn)行化學(xué)分析。
甲醛揮發(fā)法是一種應(yīng)用比較廣泛的方法。如果采用分光光度計分析試樣，則只能測量樣品的甲醛揮發(fā)含量；如果采用液相色譜儀分析試樣，則可以測量各種醛酮類揮發(fā)物的含量，包括GB/T27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》要求的甲醛、乙醛和丙烯醛的含量。
5種汽車內(nèi)飾零部件及材料VOC含量分析采樣方法的對比
汽車內(nèi)飾零部件及材料VOC含量分析的采樣方法一般有5種，包括：采樣袋法、檢測艙法、項空法、熱解析法和甲醛揮發(fā)法。
1．采樣袋法
采樣袋法多為日系車企使用。本方法進(jìn)行VOC采樣使用的采樣袋由厚度為0.05 mm的聚氟乙烯(PVF)制成，根據(jù)采樣袋容積分為大袋子和小袋子兩種方法，分別用于測量總成零部件和材料的VOC含量。采樣袋法主要被日系主機(jī)廠(包括豐田、日產(chǎn)和鈴木等)及其合資企業(yè)采用。該方法有如下的優(yōu)點和缺點。
1.1 優(yōu)點
· 檢測對象可以是零部件、總成，也可以是材料。
· 可以同時采集用于檢測苯烴類有機(jī)組分和檢測醛酮組分的氣體樣品。
· 本采樣方法關(guān)于零部件、總成的VOC含量分析的采樣與HJ／T400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中車內(nèi)空氣VOC含量分析的采樣方法相似，這樣有利于建立整車車內(nèi)空氣質(zhì)量技術(shù)要求與零部件／總成的VOC含量技術(shù)要求的對應(yīng)關(guān)系。
1.2 缺點
· 由于采樣袋使用次數(shù)有限，且需要消耗一次性的DNPH吸附管，因此與其他幾種采樣方法相比，采樣袋法的測試成本較高，僅次于檢測艙法。
· 與檢測艙法相比，采樣袋法無法實時監(jiān)控零部件、總成的VOC揮發(fā)情況。總體而言，采樣袋法是一種較為簡便的測量零部件、總成VOC含量的采樣方法，適合汽車企業(yè)和零部件供應(yīng)商對零部件、總成的VOC含量進(jìn)行檢測和控制。
2．檢測艙法
檢測艙法的試驗空間是一個體積為(1±0．05)m3的密閉空間，內(nèi)部裝有調(diào)節(jié)空氣均勻度的裝置和樣品支架。為了調(diào)節(jié)空氣交換率，試驗箱體上安裝有進(jìn)氣管和排氣管。使用試驗氣體(丙烷)和氮氣對火焰離子探測儀進(jìn)行校準(zhǔn)，壓縮空氣需經(jīng)過濕度調(diào)節(jié)裝置以規(guī)定的濕度通入檢測艙。美國通用汽車公司、德國的大眾汽車公司和寶馬汽車公司等汽車企業(yè)及其合資企業(yè)采用此方法進(jìn)行零部件的VOC檢測。該方法有以下優(yōu)點。
· 檢測艙法可以實時監(jiān)測艙內(nèi)總的VOC含量水平，能夠研究零部件的VOC含量隨時間變化的規(guī)律。
· 本方法除了可以檢測苯烴類和醛酮類揮發(fā)性有機(jī)化合物以外，還可以進(jìn)行霧化檢測。
本方法能夠檢測的試驗項目在所有采樣方法中是最多的，檢測成本很高。達(dá)到同樣的密封性要求，檢測艙的密封成本比采樣袋的密封成本高很多；采樣艙的內(nèi)表面材料需要采用既不會產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物，也不會吸附揮發(fā)性有機(jī)物的不銹鋼材料；實時在線檢測的FID檢測器的進(jìn)氣量小、價格昂貴。因此，無論從設(shè)備投資成本還是從使用成本來說，檢測艙法都是最高的。只有規(guī)模較大、實力較強(qiáng)的汽車企業(yè)和第三方實驗室才有能力配備此類設(shè)備。
3．頂空法
項空法是歐系汽車企業(yè)測量苯烴類揮發(fā)性有機(jī)物的常用方法。頂空法使用的設(shè)備是項空進(jìn)樣器和氣相色譜儀。采樣方法比較簡單，在項空進(jìn)樣器中完成采樣。從試驗樣品中裁取2克樣品放入20 mL的頂空瓶中，在120°C的溫度條件下保溫平衡60min，然后用注射器從頂空瓶中抽取一定量的氣體，并通過氣相色譜儀和FID檢測器對其進(jìn)行分析。
項空法是一種比較通用的測量汽車內(nèi)飾材料苯烴類揮發(fā)性有機(jī)物含量的方法。歐系大部分汽車企業(yè)均采用該方法對汽車內(nèi)飾材料進(jìn)行采樣和檢測，國內(nèi)部分自主品牌汽車企業(yè)(如吉利汽車公司等)也采用項空法。該方法有如下優(yōu)點。
· 本方法所取試驗樣品質(zhì)量(2g)>熱解析法所取試驗樣品質(zhì)量(1O一30mg)，檢測結(jié)果的代表性和一致性比熱解析法更好。
· 采樣、檢測過程簡單，采樣設(shè)備投資僅限于頂空進(jìn)樣器，且頂空瓶可以重復(fù)使用，因此測試成本較低。但是目前GW8081、VDA277和PV3341等頂空法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析設(shè)備均為氣相色譜儀和FID檢測器，而FID檢測器只能檢測和分析總的揮發(fā)性有機(jī)物含量，不能分析每一種苯烴類組分的含量。
4．熱解析法
熱解析法是歐系汽車企業(yè)測量苯烴類揮發(fā)性有機(jī)化合物的另一種檢測方法,下面以PSA公司的D105495為例進(jìn)行說明。熱解析法的分析過程為：從待測樣品上裁取一定質(zhì)量(10N30 mg)的材料放入熱解析管中；將熱解析管放入熱解析儀中進(jìn)行30min的90℃熱解析，試驗樣品揮發(fā)出來的有機(jī)物氣體經(jīng)過傳輸線進(jìn)入氣質(zhì)聯(lián)用儀；通過氣質(zhì)聯(lián)用儀分析得到各種苯烴類揮發(fā)性物的含量和總的VOC含量。
熱解析法使用的分析儀器與HJ／T400《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分析儀器完全一致。對國內(nèi)的汽車企業(yè)來說，如果汽車內(nèi)飾材料的采樣和分析按照此方法進(jìn)行，則整車車內(nèi)的VOC含量分析和汽車內(nèi)飾材料的VOC含量分析可以采用同一套分析設(shè)備進(jìn)行，無需另外增加分析汽車內(nèi)飾材料VOC含量的檢測儀器，節(jié)約了設(shè)備采購成本，而且熱解析管可以重復(fù)使用，因此本方法的測試成本較低，適合于大批量試驗樣品的檢測和分析。
5．甲醛揮發(fā)法
甲醛揮發(fā)法是測量汽車內(nèi)飾材料醛酮類揮發(fā)物含量的通用方法。甲醛揮發(fā)法的分析過程為：用1個潔凈的500 mL廣口瓶加入50 mL去離子水；從零件或材料樣品中裁取尺寸為60 mmX30 mm的試樣，并用1根細(xì)鐵絲懸掛于廣口瓶內(nèi)，注意試樣既不能接觸瓶子內(nèi)壁也不能接觸去離子水；用酚醛樹脂瓶塞密封廣口瓶后，將廣口瓶放入60℃的烘箱中保溫3h，在環(huán)境溫度下冷卻4h后，用一次性吸液管從廣口瓶中吸取9mL溶液注入1OmL容量瓶中，并加入1mL的DNPH溶液(6.1 mol／L)，使兩者產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；用吸液管將反應(yīng)后的溶液注入液相色譜儀的試驗瓶中進(jìn)行化學(xué)分析。
甲醛揮發(fā)法是一種應(yīng)用比較廣泛的方法。如果采用分光光度計分析試樣，則只能測量樣品的甲醛揮發(fā)含量；如果采用液相色譜儀分析試樣，則可以測量各種醛酮類揮發(fā)物的含量，包括GB/T27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》要求的甲醛、乙醛和丙烯醛的含量。
5種汽車內(nèi)飾零部件及材料VOC含量分析采樣方法的對比
| 項目 | 采樣袋法 | 檢測艙法 | 頂空法 | 熱解析法 | 甲醛揮發(fā)法 |
| 實驗樣品 | 零部件、材料 | 零部件、材料 | 材料 | 材料 | 材料 |
| 裝載試樣的容器 | 采樣袋 | 檢測艙 | 頂空瓶 | 熱解析管 | 廣口瓶 |
| 待測物質(zhì)的載體 | 氮氣、空氣 | 空氣 | 空氣 | 氮氣 | 水 |
| 分析儀器 | GCMS+HPLC | GCMS+HPLC+FID | GC+FID | GCMS | UV／HPLC |
| 采樣附件 | 吸附管 | 吸附管 | 頂空進(jìn)樣器 | 熱解析儀 |
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