汽车内饰释放的VOCs及车内气味优化

汽车，是当代社会最常用、也最普遍的交通工具，为我们的生活带来了便利，但是任何事物都具有两面性，汽车安全和汽车健康问题也是不容忽视的。其中，车内空气污染对人类的健康危害极大。那么，车内空气污染的来源有哪些？对我们的身体健康又有什么危害呢？我们又该如何保护自己不受车内空气污染的伤害呢？

2012年9月14日，全球首家基于SNS的实名制专业汽车问答网站——车问网发布了一份《“健康汽车”检查报告》，该报告显示，当时比较主流的11款车型内饰中均含有致癌物——多环芳烃，且含量超标。这份报告将车内空气质量问题推到了风口浪尖，也让人们开始重视汽车健康问题。
车内气味是汽车感官质量的重要指标之一，消费者对其关注与日俱增，因此改善车内气味逐渐成为各大主机厂的重要任务。目前，车内气味的主流管控模式有两种：一种是正向设计思路，即从产品开发初期选用低气味的材料，采用环保制造生产工艺，形成从材料到零件直至整车的管控体系；另一种是逆向控制思路，针对已批量生产的车型，从整车管控开始，逐步分解指标，查找气味来源，制定专项优化措施。



01  VOCs的概念及危害

VOCs，即挥发性有机物，是Volatile Organic Compounds的缩写。根据世界卫生组织（WHO）的定义，VOCs是在常温下，沸点在50℃-260℃之间的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10 Pa且具有挥发性的全部有机化合物。
VOCs包括非甲烷碳氢化合物（简称NMHCs）、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。

02  车内VOCs的来源

对新车而言，车内VOCs主要来源于汽车内饰，包括：仪表板、顶棚、地毯、座椅和门户板等。这些汽车内饰所用的材料主要是高分子材料，如塑料、橡胶、皮革、泡沫、织物等，由于这些材料在加工过程中会发生熔融降解、氧化还原降解以及光反应降解，从而释放出小分子，而这些小分子会在随后的使用过程中，以VOCs的形式不断释放到周围的空气中。

03  车内VOCs浓度要求

针对车内空气污染，早在2012年3月，我国就正式实施了GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》，该标准规定了乘用车内部分苯系物和醛类物质的浓度要求，具体浓度要求见表1。但这一标准只具有推荐性而不具备法律约束，所以车内空气质量问题仍然存在。根据中国消费者协会及深圳市消费者委员会联合发布的《2014年乘用车车内空气挥发性有机物（VOCs）专项调查报告》显示，将近40%的乘用车车内空气不合格，而新车的VOCs风险普遍高于旧车。

表 1 车内空气中有机物浓度要求


04  汽车内饰VOCs性能的提升方法

那么我们该如何选择汽车内饰，从而降低车内VOCs的风险呢？对于不同的汽车内饰来说，材料是决定其VOCs性能的关键，所以选择低VOCs汽车内饰是改善车内空气污染的关键。下面我们分别介绍2种主要的汽车内饰及其材料，从根源上提出降低车内VOCs浓度的方法。

地毯

地毯的主体面积较大，一般由骨架层和填充层（或面层）组成。其中骨架层一般由聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）等材料通过压延成型的热塑性片材进行制造，使地毯不易变形，而填充层材料一般选择聚氨酯泡沫或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维毡，起到隔音和减震的功能。研究表明，在上述材料中，PE材料的各组分VOCs浓度相对较高，但可以通过制备复合材料的方式显著降低其VOCs的浓度。

由于加工地毯的材料和工艺的复杂性，影响地毯VOCs性能的因素有很多，例如，在地毯加工过程中，为保证地毯面层与骨架层复合成一体，需要对面层底部浸胶，此时，胶黏剂的选择会对VOCs的浓度产生较大影响，一般来说，选择水溶型胶黏剂，如丙烯酸酯胶黏剂可以优化地毯的VOCs性能。还有，在地毯加工成型后，通常会对面层的高分子纤维进行阻燃和抗静电处理，而阻燃剂和抗静电剂均会由于氧化、挥发和迁移作用，不断散发出VOCs物质，此时，可以通过添加还原性物质来阻止一些由于氧化反应产生的VOCs，从而改善地毯的VOCs性能。



对汽车地毯而言，尽量选择其他复合材料而不是含有大量PE材料加工的地毯可以有效减少其VOCs的浓度，另外，在地毯使用前，对地毯进行抽真空处理，通过地毯所处空间与地毯之间的压力差及VOCs的浓度差，使残留在地毯内部的小分子物质加速迁移到地毯表面进而加速VOCs的挥发，从而使地毯在使用过程中的VOCs浓度降低。同时，真空法也适用于其他面积较大的汽车内饰。

胶黏剂

胶黏剂在各种汽车内饰的加工中都有大量的使用，也是车内VOCs的主要来源之一。其中，胶黏剂常用的固化剂甲苯二异氰酸酯（TDI）会在促成成膜物质固化后，游离于胶膜之外，持续的向外散发VOCs。用于降低胶黏剂黏度，提高其润湿性和流动性的有机溶剂主要包括甲苯、丙酮、丁酮、二甲苯、二甲基甲酰胺、醋酸乙酯等，是胶黏剂散发VOCs另一原因。

由于胶黏剂在汽车内饰生产中的必要性，所以推广应用环保型的胶黏剂是减少车内VOCs污染的重要途径。环保型胶黏剂包括无溶剂型胶黏剂、以水为分散介质的水溶型胶黏剂和具有热塑性的热熔型胶黏剂等。目前广泛使用的环保型胶黏剂是水溶型聚氨酯胶黏剂，它保留了传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂的强度高、耐候性和耐磨性好的特点，又消除了有机溶剂的挥发。但水性聚氨酯胶黏剂也存在着一些问题，如黏结效果差，固化时间长等。所以，研发满足实际需求的环保型胶黏剂仍是一个亟待解决的问题。

05  车内气味来源及评价

车内的气味物质主要是内部的有机挥发物，其产生途径主要有两个，一是零件自身的散发，二是过程中引入的可挥发性有机物。除国家规定的八项物质(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛)之外，另如醚类、酯类、醇类、胺类、酮类、烷烃类等物质也会散发特定的气味。以上物质的载体主要是车舱内部的过程材料和内饰零件，如PVC密封胶、车门蜡、胶黏剂、塑料、皮革、泡沫、织物、真皮等，一方面这些材料在生产及加工过程中需添加各种助剂（如增塑剂、润滑剂、抗氧剂、耐光老化剂、脱模剂等），另一方面某些材料在加工过程中会降解产生小分子物质，上述两类物质的挥发形成车内气味的主要来源。此外，零件的储运和整车的组装过程也可能对车内气味产生影响，比如零件储运时受到污染、组装过程中使用了气味较大的辅助材料。除了车内原装部件，车辆的后装精品部件（如方向盘套、脚垫、座椅护套等）也会对车内气味产生影响，同时日常生活（如车内吸烟、车内就餐包括置入车内的鱼肉等）也会导致车内产生异味。



材料气味评价主要采用1 L瓶式法，限值依据VW50180中对各个材料的要求，大部分材料C3（裁取材料50±5cm3，存放80℃条件2小时）≤3.5，其中ABS类、ASA类、沥青垫片、弹性体、粘接剂类、PP注塑件等C3≤4，真皮气味按典型/非典型真皮气味评价。

试验样袋采用规定大小的体积样袋进行检测，常用2000L样品袋。试验样袋的处理需先将样袋密封后抽空样袋内空气，再向样袋中充入占其容积50%左右的氮气反复置换消除背景干扰，随后将样件放入样品袋后充满气体后密封，常温放置16小时后进行评价。

整车的气味评价主要有两种方式，一种是按照国标HJT 400-2007中的实验条件于整车环境舱中进行气味评价；另一种是总装车间内对车辆进行气味评价。两种评价方式主要差异在环境条件上，车辆整备过程基本一致，均为待检车辆移除内饰保护膜后晾放至少6小时后关闭门窗封闭16个小时。

注重车内空气污染对我们每个人的健康都至关重要，关注汽车内饰所用的材料及加工工艺有助于我们更好的保护自己免受车内VOCs的侵害，在呼吁广大群众对车内健康引起重视的同时，也希望在未来，能有更加严格的国际标准来规范汽车生产，让汽车不仅带给我们便利，同时也能保证我们的健康。