汽車部件氣候環(huán)境老化測試方法
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?2020-04-24 07:47:35
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們停留在車內(nèi)的時(shí)間越來越長，車內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量將更大限度地影響著人們的健康，也因此越來越受到關(guān)注。車內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的重要污染源是汽車內(nèi)飾材料，這主要是由紡織品、皮革和塑料等汽車內(nèi)飾材料在生產(chǎn)加工時(shí)殘留的有機(jī)溶劑造成的，包括苯、甲醛、二甲苯等揮發(fā)性化合物，這種原因引起的污染在剛購買的新車中尤其突出。
一|汽車內(nèi)飾材料安全性能評價(jià)指標(biāo)
現(xiàn)有的汽車內(nèi)飾材料安全性能評價(jià)指標(biāo)主要有霧化值阻燃性、氣味、甲醛含量、揮發(fā)性化合物散發(fā)氣體。
國內(nèi)由于沒有適用的車內(nèi)環(huán)境污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，一些企業(yè)對車內(nèi)環(huán)境污染沒有引起足夠的重視并未采取相應(yīng)的措施。缺乏標(biāo)準(zhǔn)限值的污染物，如多環(huán)芳烴等致癌物質(zhì)將很有可能造成污染物“黑洞”。
因此，加強(qiáng)對車內(nèi)環(huán)境的監(jiān)督和檢測，增加車內(nèi)污染物的監(jiān)測項(xiàng)目，制定車內(nèi)污染物限值，以客觀反映車內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，推動(dòng)車內(nèi)環(huán)境污染的防治，保障消費(fèi)者的身心健康已迫在眉睫。
1.1 車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)
（1）車內(nèi)空氣污染物的來源車內(nèi)污染物
一是來源于汽車主體材料中所含有害物質(zhì)的釋放；
二是來源于車內(nèi)裝飾材料中所含有害物質(zhì)的釋放；
四是來源于車內(nèi)駕乘人員的生活習(xí)慣。
汽車主體用塑料、橡膠和化學(xué)纖維等高分子物質(zhì)中未參加聚合的小分子物質(zhì)如苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯、酚醛類及聚合度較小的分子的釋放；
車內(nèi)裝飾材料自身及其使用的各種膠粘劑中都會含有污染物并造成車內(nèi)空氣的二次污染，污染物主要有甲醛、苯、甲苯、氯仿、丙酮、二甲苯、烯烴、氯代烴和芳香烴等；
外界污染物主要有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氫氧化物等，汽車尾氣及車?nèi)空調(diào)蒸發(fā)器長期使用后管道內(nèi)積累的污染物也會進(jìn)入車內(nèi)；
駕乘人員為改善新車的氣味所噴的空氣清新劑、甲醛清除劑、車用香料等也是車內(nèi)空氣的二次污染源，駕乘人員在車內(nèi)吸煙也會增加揮發(fā)性有害物質(zhì)和塵埃之類的空氣污染物水平。
汽車在行駛過程中，車內(nèi)是一個(gè)相對封閉的環(huán)境，駕乘人員長期處于受污染嚴(yán)重的車內(nèi)環(huán)境中，會出現(xiàn)頭痛、乏力等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)皮炎、哮喘、免疫力低下，甚至是白細(xì)胞減少。因此，必須建立完善的測試標(biāo)準(zhǔn)以評價(jià)車內(nèi)環(huán)境的污染程度。
1.2 阻燃性能
汽車內(nèi)飾材料必須要有很好的延燒和阻燃性能，為駕乘人員提供一定的生存和逃生時(shí)間。發(fā)達(dá)國家對此制定了嚴(yán)格的法規(guī)，如：美國聯(lián)邦法規(guī)FMVSS 571. 302、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 3795以及歐洲會議理事會指令95/28/EC針對汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性均有規(guī)定。
我國于1987年也制定了相應(yīng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 8410—1987，經(jīng)1994年和2006年先后兩次修訂，形成了GB 8410—2006，該標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于FMVSS 571.302。
我國標(biāo)準(zhǔn)GB 8410—2006對阻燃性能要求太低，不足以有效防止和延緩火災(zāi)的發(fā)生，其中對所有汽車內(nèi)飾材料的阻燃性能只有一個(gè)簡單要求，就是在相關(guān)測試條件下水平燃燒速度不大于100 mm/min。
這道門檻非常低，以至于大多數(shù)塑料，特別是熱塑性塑料幾乎不用經(jīng)過任何阻燃處理就能滿足要求。這樣的內(nèi)飾材料在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，實(shí)際上卻成了“助燃材料”。因此，可同時(shí)考慮加入汽車內(nèi)飾材料的阻燃等級、氧指數(shù)和煙密度等指標(biāo)。
1.3 霧化性能
霧化性能是汽車內(nèi)飾材料至關(guān)重要的指標(biāo)。汽車內(nèi)飾材料如皮革、塑料、紡織物以及粘結(jié)材料的膠粘劑等，都含有一些揮發(fā)性物質(zhì)，在一定條件下會揮發(fā)出來在汽車窗戶或擋風(fēng)玻璃上凝結(jié)，嚴(yán)重影響駕駛者的視線和行車安全。
目前國內(nèi)尚未有對霧化性能的統(tǒng)一要求，國內(nèi)外部分汽車標(biāo)準(zhǔn)化組織和汽車品牌生產(chǎn)商對汽車內(nèi)飾用皮革的霧化值要求一般為≤2mg～5mg。
1.4 其他指標(biāo)
近年來，媒體多次報(bào)道國內(nèi)多款汽車被檢出強(qiáng)致癌物多環(huán)芳烴（PAHs），由于PAHs的危害，多個(gè)國家和地區(qū)對其進(jìn)行了限制，如：歐盟指令2005/69/EC（ 76/769/EEC指令之第27次修訂版）要求添加油和輪胎中的苯并（a）芘(BaP)含量＜1 mg/kg或者8種多環(huán)芳烴（PAHs）的總含量＜10mg/kg，美國環(huán)境署則要求優(yōu)先評估的16種PAHs不得含有，德國GS認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)ZEK 01.4-08要求BaP限值為1 mg/kg或者18種PAHs總含量限值為10 mg/kg（第二類材料）。
國內(nèi)對車內(nèi)空氣質(zhì)量有所限定的國標(biāo)，如GB/T 27630 —2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》、GB/T17729— 2009《長途客車內(nèi)空氣質(zhì)量要求》，卻未涵蓋這項(xiàng)致癌物。因此，多環(huán)芳烴含量作為汽車內(nèi)裝飾材料安全評價(jià)的指標(biāo)也是必要的。
目前，我國汽車塑料配件在汽車總量份額中的比例已經(jīng)達(dá)到10%左右，特別是汽車塑料內(nèi)飾件一般都要求阻燃。
阻燃性是汽車內(nèi)飾材料最重要的安全特性，利用阻燃劑進(jìn)行整理可以賦予一定的阻燃性能[3]，而現(xiàn)用阻燃劑中有些品種本身有毒，或燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，部分阻燃劑具有生物累積性和致癌性。
因此，此類阻燃劑的限量也應(yīng)成為評價(jià)汽車內(nèi)飾材料安全性能的指標(biāo)之一。此外，一些常規(guī)的指標(biāo)如偶氮染料、可萃取重金屬、五氯苯酚等也應(yīng)列入汽車內(nèi)裝飾材料安全評價(jià)的范疇。其測定可按照相應(yīng)材料的國標(biāo)檢測方法進(jìn)行。
2.1 車內(nèi)空氣污染物含量測定
根據(jù)污染物來源，分別對非金屬材料、零部件和整車進(jìn)行空氣污染物的檢測。
車內(nèi)空氣污染物的測試主要有三類：氣味評價(jià)，主要靠人的感官嗅覺進(jìn)行等級評價(jià)（VDA270），也可采用電子鼻測定（SAE J351）；
揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOC）定量分析，包括頂空氣相色譜法、熱脫附法、高效液相色譜法等；碳氮氧化物含量測定，可采用不分光紅外線氣體測定法（GB/T 28370）。
目前，國內(nèi)對整車VOC的檢測已發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而對非金屬零部件的VOC檢測尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)對非金屬零部件的VOC檢測方法不統(tǒng)一。
關(guān)于零部件及材料的檢測標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO 12219、VDA 270、DIN 13130、DIN EN 13725 、VDA 275、VDA277、VDA 278、SAE J351等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于整車的測試方法及有機(jī)污染物限值要求，主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 400—2007和GB/T 27630—2011進(jìn)行測試并評價(jià)。
2.2 阻燃性測試
阻燃性測試就是被測物推遲火焰延續(xù)、蔓延、擴(kuò)散等能力的試驗(yàn)方法。經(jīng)過多年的發(fā)展，阻燃性測試已經(jīng)形成多種標(biāo)準(zhǔn)，成為相關(guān)業(yè)界非常重點(diǎn)的檢測項(xiàng)目。
大多數(shù)的車用內(nèi)飾材料燃燒性能測試都要求在苛刻的試驗(yàn)環(huán)境下，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的火源，對試驗(yàn)材料進(jìn)行不同的火源撞擊，然后觀察和評價(jià)材料的燃燒現(xiàn)象。
如，GB 8410—2006中規(guī)定了汽車內(nèi)飾材料燃燒特性的試驗(yàn)方法和評價(jià)指標(biāo)。阻燃性測試還可參照下列標(biāo)準(zhǔn)：DIN 75200、ISO 3795、ASTM D 5132、FMVSS 302、JIS D1201、UL 94等。
2.3 霧化性能
通過對汽車內(nèi)裝飾材料進(jìn)行霧化試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對這些材料中可揮發(fā)性物質(zhì)的控制，以有效地降低車內(nèi)環(huán)境污染，已經(jīng)成為汽車及汽車內(nèi)飾材料生產(chǎn)企業(yè)控制產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要手段。
目前，汽車內(nèi)飾材料的霧化試驗(yàn)方法，包括重量法、光澤度法和霧度法，其成霧原理相同，都是利用物質(zhì)的揮發(fā)—冷凝這一原理來實(shí)現(xiàn)成霧的過程，區(qū)別在于測量的參數(shù)是冷凝組分、成霧值還是霧度。
可參照的標(biāo)準(zhǔn)有德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 75201，美國標(biāo)準(zhǔn)SAE J1756 、ASTM D5393，英國標(biāo)準(zhǔn)BS EN 14288，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6452。
2.4 其他性能測定
多環(huán)芳烴測試原理為：將代表性樣品剪碎，用合適溶劑（如甲苯、環(huán)己烷等）超聲或索氏萃取，凈化后用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀或高效液相色譜進(jìn)行分析。
德國GS認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)ZEK 01.4-08明確規(guī)定了多環(huán)芳烴的限量要求和測試方法，用該法測定的每種PAH的檢出限為0.2 mg/kg。
此外，可參照的標(biāo)準(zhǔn)還有：ISO/TC 45/SC 3、EPA-TO-13A、NF X43-404-12-2009、VDI 4300 Blatt 2等。
雖然阻燃劑能使易燃物質(zhì)燃燒減慢、終止或難以燃燒，但因其對人體和環(huán)境都會造成危害，部分阻燃劑（如含溴阻燃劑）已被列入禁用名單，如歐盟76/769/EEC指令明確規(guī)定禁用溴系阻燃劑。
禁用阻燃劑的測試過程一般為：樣品用溶劑超聲萃取，過濾濃縮萃取液，GC-MS/LCMS/GC-NPD 檢測?？蓞⒄誈B/T 30512—2014《汽車禁用物質(zhì)要求》中規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。
據(jù)調(diào)查，車內(nèi)環(huán)境污染是車外的10倍以上，想要從根本上遏制它，可通過源頭控制和末端處理兩種途徑進(jìn)行。
3.1 源頭控制
目前，國內(nèi)針對汽車內(nèi)飾材料環(huán)保安全的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》、GB/T30512—2014《汽車禁用物質(zhì)要求》等。
標(biāo)準(zhǔn)中要求的指標(biāo)不全面，部分指標(biāo)，如阻燃性，要求太低，國家或行業(yè)應(yīng)出臺更全面、更嚴(yán)格的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免污染物“黑洞的出現(xiàn)”。另外，各生產(chǎn)廠家應(yīng)該執(zhí)行更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，選用環(huán)保型材料，從源頭上控制污染物的產(chǎn)生。
3.2 末端處理
對車內(nèi)環(huán)境空氣污染物的末端處理，建議如下：多開窗通風(fēng)；在車內(nèi)放置活性炭、竹炭等吸附性凈化材料；
安裝車載空氣凈化器，如汽車氧吧、光觸媒車載空氣凈化器、太陽能車載空氣凈化器等；使用生物酶分解有害物質(zhì)。
隨著汽車進(jìn)入消費(fèi)者的日常生活，汽車內(nèi)飾材料造成的污染與人體健康聯(lián)系日益密切，已成為不容忽視的問題，需要采用更為嚴(yán)格的車內(nèi)污染物評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，來控制車內(nèi)環(huán)境，保障駕乘人員身體健康。
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