汽車異味久久不散,GC-IMS氣味分析給你答案
當下,汽車已不僅是代步工具,而且成為人們接觸頻率很高的生活空間,這也對車輛的品質提出了更高要求。其中,車內異味成為消費者關注點之一。車內異味久久不散,不少人顧慮是否對健康有影響。對應此問題,哪些評價手段科學有效?
不合規的汽車內令人反感的主要氣味有塑料味、糊味、酸味、土腥味等,這些味型或多或少與汽車塑料內飾相關。
相關研究表明,塑料件氣味等級的提升可直接提升整車氣味,同時塑料件的氣味主要與塑料粒子本身的氣味特性有關,材料本身的氣味比后續的加工工藝對最終產品的氣味影響更大 。
本文采用多種測試方法對車用塑料粒子氣味特性進行研究。
01 材料與設備
材料:編號為 A、B、C 、D 的四種 PP 粒子、高純氮氣(99.999%)。
設備:GC-IMS、GC-MS、FID、烘箱、氣味袋。
氣相色譜-離子遷移譜聯用儀(GC-IMS)
02 結果與討論
氣味主觀評價
對四種粒子的評價結果見表2,表1為評分參考,氣味強度評分描述表。
編號為A的塑料粒子氣味最好,表現為正常的塑料味,該粒子為經過配方優化后的低氣味產品;常規供貨狀態下的塑料粒子(編號 B、C)氣味在3.0到3.5之間;而在原料中添加了一定比例的回料的粒子(編號D)氣味表現最差。
表1 氣味強度評分描述表
氣味強度評分等級 | 氣味強度評分標準描述 |
1級 | 無氣味,不易感覺到 |
2級 | 有氣味,可以感覺到,輕微強度 |
3級 | 氣味明顯,可以明顯感覺到,中等強度 |
4級 | 氣味明顯,強度較大 |
5級 | 氣味明顯,強度很大 |
6級 | 不可忍受的氣味 |
表2 四種塑料粒子測試結果
樣品編號 | D | C | B | A |
氣味評價 | 4 | 3 | 3.5 | 2.5 |
氣味類型 | 燒塑料、糊味、油膩 | 糊味、刺激、汽油 | 糊味、汽油、油膩 | 塑料味 |
樣品說明 | 回料粒子 | 常規新料 | 常規新料 | 低氣味配方 |
GC-MS 客觀測試
GC-MS 進行定性定量分析。將 A、B、C、D 四種PP粒子的TOP 15列入表3,濃度由高到低進行排序。4種粒子中,D、C粒子檢出了2,4-二叔丁基苯酚,A粒子檢出了乙酸,其他物質均為烷烴及苯系物。
表3 四種粒子 GC-MS 全譜解析 TOP 15
FID 測試
四種粒子的FID測試結果見表4,FID值可以反映氣體中總揮發性有機物的基本狀況,針對這幾種粒子來看,無法反饋氣味的差異,D粒子和C粒子的的總碳氫值一樣,但氣味差異明顯。即FID無法區分總揮發物總量相似,氣味等級和類型又有差異的牌號。
表4 四種粒子FID測試結果
樣品編號 | D | C | B | A |
FID 穩定值/ppm | 5 | 5 | 10 | 1 |
氣味類型 | 燒塑料、糊味、油膩 | 糊味、刺激、汽油 | 糊味、汽油、油膩 | 塑料味 |
樣品說明 | 回料粒子 | 常規新料 | 常規新料 | 低氣味配方 |
GC-IMS 客觀測試
圖1 四種粒子 GC-IMS 測試譜圖
設備分析的譜圖如上圖,D和C兩種牌號FID值一樣,但 GC-IMS 的色譜圖存在差異,C的譜圖出峰的數量多于D的,即C牌號揮發的氣體中包含的物質更多;同一位置的C的出峰更大,顏色更紅,即相同物質C揮發出物質濃度也更大;D譜圖的最左邊存在非常大的獨特峰型,該物質是導致氣味最差的一種因素。B與C兩種牌號氣味物質非常類似,濃度也相差不大。A牌號為新樣品,其散發的氣味物質數量和濃度均最小。
圖2 四種材料氣味物質指紋圖譜
對譜圖進行解析,獲取其中的氣味物質及指紋圖譜如上圖。牌號A包含的氣味物質最少,其次是D,但D中獨特存在的區域(Area 32/33/34/37/38)對氣味的影響非常巨大。
B和C兩種牌號包含的物質非常相似,B的部分物質濃度要低于C,但C的氣味等級較高,主要是由于氣味物質間的耦合規律,同時極高濃度的糊化烷烴也是一種影響因素。
結合氣味數據庫,對譜圖進行解析,其中典型氣味物質如表5,為四種材料具有區分度且具有代表性的氣味物質,A牌號散發的氣味物質濃度最低,其對應的氣味也最低;B和C兩種牌號的樣品具有較高的相似度,其包含的氣味物質的濃度均較高,氣味等級和氣味類型也最為接近;D牌號相對B/C 兩種牌號,乙酸戊酯和 α-蒎烯的濃度非常高,其他物質濃度較低,也是導致D牌號與B/C 兩種牌號氣味類型存在差異的原因。
表5 四種材料氣味物質濃度測試結果
03 結論
GC-IMS 可以屏蔽氣體中的烷烴類物質,對更低氣味閾值的組分有更好的響應。通過可視化圖譜可以很好地反饋產品間氣味物質的差異,配合定性譜庫可以幫助企業確定氣味來源,給出的物質可以與產品氣味對應,方便企業進行有效整改。
參考文獻:
姚謙,李驪璇,王崇,陳一宇,史俊強,張盼盼. 多種測試方法對車用塑料粒子氣味特性的研究[J]. 中國汽車, 2023: 51-55