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轨道车辆整车空气质量检测探讨

2021/05/26 阅读:

摘要:选取了近年来几种典型车型的整车空气质量检测结果,对整车空气质量影响大的前十项物质进行分析,找出出现频率高、贡献大的几种物质,通过文献查找分析其可能来源,结合材料、部件VOC检测方法分析,为今后的整车研发、工艺和质量等过程提供整车空气质量改善方案的思路。

关键词:整车空气质量;VOC;管控;材料部件

随着社会经济的发展,公众对轨道交通乘坐的舒适度要求也随之提升。近年来,有关高铁动车异味被投诉的报道时有出现,因此在新车交付前都需要对整车进行空气质量检测。挥发性有机物(VOCs)是指常温常压下,具有高蒸气压和易蒸发性能的有机化学物质[1],也是空气中不同气味的来源。本文通过对近年来5种典型车型的整车空气质量检测报告进行整理,归纳总结几种车型中出现频率高、贡献大的VOCs,找出整车空气中特征污染物质。结合材料部件的VOC检测,对材料、部件的多种检测方法的优势进行分析,为整车空气中的污染物质溯源提供检测方法,最终为整车空气质量改善提供数据基础和依据。

1整车数据分析

5种典型车型包括城轨车辆和机车车辆,为了保证分析的一致性,本文分析了各车型司机室的检测结果。整车空气样品中TVOC种类繁多,含量差异也比较大,因此通常将贡献最大的前十种物质称为TOP10,也是最能体现该样品中的TVOC特征的指标。1)A型车TVOC分析。图1为A型车司机室中TVOC的TOP10的分布图。A型车中TOP10分别为二甲苯、乙腈、苯甲醇、苯甲醛、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、对二甲苯、正丁醇、十甲基环五硅氧烷和环己酮。TOP10对整车TVOC贡献达76%,其中贡献最大的主要为二甲苯和乙腈,均超过了20%。图1A型车TVOC中贡献前十项物质占比2)B型车TVOC分析。B型车司机室中TVOC的TOP10的分布图如图2所示。B型车中TOP10分别为二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、2-丁酮、正丁醇、甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、环己酮、苯甲醇、六甲基环三硅氧烷、乙苯和苯乙烯。TOP10对整车TVOC贡献达56%,其中贡献最大的主要为二甲苯和丙二醇甲醚醋酸酯,贡献均超过了10%3)C型车TVOC分析。C型车中司机室TVOC的TOP10的分布图如图3所示。C型车中TOP10分别为2-丁酮、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙腈、乙二醇乙醚醋酸酯、环己酮、甲苯、苯甲醇、乙酸丁酯和苯甲醛。TOP10对整车TVOC贡献达69%,其中2-丁酮、二甲苯和丙二醇甲醚醋酸酯为贡献最大,超过了10%。5)E型车TVOC分析。E型车TVOC的TOP10的分布图如图4所示。D型车中TOP10分别为二氯甲烷、乙二醇、2-丁酮、甲基环戊烷、二甲苯、八甲基环四硅氧烷、乙醛、乙酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、正丁醇。TOP10对整车TVOC贡献高达78%,其中贡献最大的主要为二氯甲烷,贡献率超过了50%。

2高频VOCs分析

在对5种车型的TOP10进行总结后,得到不同物质的出现频率,通过文献查找其可能来源,为后续材料、部件中污染物溯源提供线索。由表1可知,二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯在5种车型的TOP10中出现概率为100%,乙酸丁酯、2-丁酮出现频率也相当高,出现频率为80%。还有2种物质丙酮和二氯甲烷并不是出现频率高的物质,但是分别在其中一种车型中贡献最大,因此对这几种物质进行了分析。1)二甲苯。二甲苯在5种车型中贡献都比较大,二甲苯也是在汽车的整车空气中出现频率很高,属于重点监控的8种VOC之一。在工业上,二甲苯是三种同分异构体邻、间、对二甲苯的混合物,具有特别的气味[2]。二甲苯属于低毒类化学物质,也是重要的化工原料,在多种材料部件中都有添加,尤其在发泡材料、塑料和胶粘剂中较多。由于二甲苯存在于材料内部,其挥发可能会随着在材料内部的迁移而导致其在下线一段时间后释放增加[3]。2)丙二醇甲醚醋酸酯。丙二醇甲醚醋酸酯在五种车型中贡献率在10%左右。丙二醇甲醚醋酸酯对极性和非极性物质都有优良的溶解特性,是一种低度的高级工业溶剂,在高档涂料中作为辅助溶剂有广泛运用。丙二醇甲醚醋酸酯的沸点在146℃,挥发度中等,但是具有的特殊气味,因此会对车内气味造成影响。3)2-丁醇。2-丁醇也是出现频率较高的一种VOC,且贡献度较大。2-丁醇沸点较低,易挥发,具有类似丙酮气味,在工业上常作为合成树脂、合成纤维素中的溶剂,也用在涂料工业中。4)乙酸丁酯。乙酸丁酯虽然出现频率较高,但是贡献率却低于上述3种物质。乙酸丁酯是一种优良的有机溶剂,在塑料、橡胶、人造革的加工过程中都有使用。由于乙酸丁酯具有果香气味,因此也作为食用香料使用。5)丙酮和二氯甲烷。丙酮和二氯甲烷在TOP10中出现频率并不高,但都在某一种车型中大量出现。丙酮在塑料、橡胶、制革以及喷漆行业中作为主要的溶剂,二氯甲烷通常作为金属表面漆层清洗剂中的溶剂。但这两种物质的挥发性较强,通常在一段时间通风后即可去除。

3结语

整合所有历史整车空气检测数据,按照不同车型和项目,构建整车空气质量检测数据库,找出贡献大、出现频率多的VOC,针对性地进行管控。在本文选取的5种典型车型中,二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯和2-丁酮是在TOP10中出现频率最高且贡献较大的VOC,通过对这几种物质的管控,能有效改善整车中的空气质量。丙酮和二氯甲烷在其中2种车型中的贡献具有偶然性,通过增加释放其周期即可有效解决。

参考文献:

[1]曾宇辉,吴果森.轨道交通车辆车内挥发性有机化合物的管控现状及建议[J].探索科学,2019(9):182.

[2]辛强,宋可,王琳.车内空气VOC污染来源分析及检测[J].检测与维修,2016(3):77-79.

[3]郭超.某车型车内VOC散发规律研究[J].汽车实用技术,2018(5):67-69.

作者:何雪珠 冯静弦 顾也飞 刘海兰 单位:中车株洲电力机车有限公司

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