论文部分内容阅读
摘 要：本研究采用了一种多离子在线质谱仪快速分析汽车零部件中的VOCs散发物质，并与传统分析仪器GCMS/HPLC的结果进行比较。结果显示，两组分析结果之间具有良好的相关性，从而说明多离子在线质谱仪能够被应用于汽车零部件中VOCs散发的快速扫描测试，为汽车VOCs管控提供一种全新的快速分析方法。
关键词：内饰零部件 VOCs散发 快速分析方法
Research on VOCs Emission from Automotive Interior Parts by Rapid Analysis Method
Liu Juan，Wang Ruoxin，Jia Zhenzhen
Abstract：In this study， a selected ion flow tube mass spectrometry was used for rapid analysis of VOCs emitted from automotive parts， and the results were compared with those of traditional analysis method GCMS/HPLC. The results show that there is a good correlation between the two analysis results， which shows that the selected ion flow tube mass spectrometry can be applied to the rapid scanning test of VOCs emission in automotive parts， and provide a new fast analysis method for the control of automotive VOCs.
Key words：automotive interior parts， VOCs emission， rapid analysis method
1 汽车VOCs快速分析方法介绍
汽车内饰物如仪表板、方向盘、座椅、地毯、顶棚等零部件释放出的VOCs是车内空气中VOCs的主要来源，如要从源头解决车内空气质量问题就必须控制汽车内饰物中VOCs的释放[1]。目前汽车零部件VOCs多种测试方法[2]中，袋式法[3]作为其方法之一，是目前各车厂广泛采用的控制VOCs散发的主要测试手段。
本研究以袋式法为基础，测试了多种汽车内饰零部件中的挥发性有机物VOCs的散发浓度。
采用了一种多离子在线质谱仪Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry（以下简称“SIFT-MS”）[4]作为分析设备。该设备是一种直接式质谱，通过精准的化学离子反应来检测和定量痕量的VOCs物质，是一种实时、高效分析气体的理想工具[5]。由于使用了独特的多离子组合技术，对不同目标物质能够产生出不同的“指纹”产物，从而实现多目标同步快速定量分析。同时与传统的GCMS/HPLC定量结果进行对照比较，验证了SIFT-MS在汽车内饰零部件VOCs测试应用中的适用性。
2 实验部分
2.1 主要实验设备
步入式采样舱：东莞昇微，V-BIR-78;采样袋：聚氟乙烯（PVF）薄膜（厚度=0.05mm）;多离子在线质谱仪（SIFT-MS）：Syft Technology，Voice 200Ultra;热脱附气相色谱质谱仪：Markes TD100，Agilent 7890A/5975C;高效液相色谱仪：Thermo Scientific，UltiMate 3000。
2.2 实验方法
将待测样品放入2000L袋子中，按照ISO12219-2袋式法前处理流程，冲入氮气后，放入65℃的步入式采样舱内，加热两个小时后，开启SIFT-MS直接扫描测试袋内VOCs浓度值，每袋重复扫描三次，取其均值作为本样品的SIFT-MS定量结果。
在SIFT-MS进行扫描测试的同时，同步使用采样泵收集袋内气体，分别通过Tenax TA管和DNPH管进行VOCs富集，分别通过GCMS和HPLC进行定量分析，作为传统方法定量结果（以下简称“对照组”）。
3 结果与讨论
3.1 选用了同批次的10组后排座椅发泡样品进行研究。
将样品分别放入袋内，每个袋同时使用SIFT-MS与传统方法两种方式进行定量，取两种方式的各自10次测试均值进行对比，结果如图1所示。可以看出：SIFT-MS结果普遍比对照组结果稍大，部分原因可能是由于SIFT-MS是一种直接式质谱，样品气体直接进入仪器定量分析，减少了传统方法中吸附管吸附与脱附的中间过程，损耗相对较小。
3.2 选用不同种类的内饰零部件，包括顶棚、座椅、方向盘、IP等共计20组进行研究。将样品分别放入2000L袋内，每个袋子同时通过SIFT-MS和传统方式进行定量：
（1）甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙醛的SIFT-MS与对照组结果相关系数R2都在0.9以上，说明两者之间有高度的相关性。
（2）苯和苯乙烯的SIFT-MS与对照组结果相关系数R2只能达到0.7以上，相对较低，原因可能是样品中的测试结果均较小，导致测试误差偏大，从而降低了两者的相关性。
（3）多种汽车内饰零部件的测试结果均显示SIFT-MS与对照组结果保持良好相关性，说明SIFT-MS这种直接式质谱的分析方法能够适应多种基质类型，并在复杂基质中保持良好的目标物质选择性。
3.3 本研究也分析了丙烯醛的相关数据，但由于受DNPH衍生反应效率低的影响[6]，丙烯醛在HPLC方法测试中的结果均显示为未检出，但SIFT-MS方法采用软电离的形式，不受衍生效率的影响，均能得到一个阳性结果。两种方法的测试结果无法进行对照比较，现有的研究方案还需要进一步改善，本文暂时不对结果进行分析。
4 结语
本研究发现，SIFT-MS作为一种快速分析设备，其定量结果稳定，数据可重现，在多种基质背景下与GCMS/HPLC的传统定量结果之间存在良好的相关性，同时，又具有操作简便、测试快速等显著优势，使得该设备能够在汽车车内环境VOCs管控领域作为一种突破性的补充技术，拥有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]王文涛，李莉，刘强，杨安志，赵福全.汽车VOC检测方法研究[J].2011汽车车身内外饰产品及新材料应用国际研讨会论文集.2011：101-104.
[2]王艳青，王茜，陈楠.袋式法VOC测试影响因素分析及准确度提升研究[J].交通工程技术.2016（43）：39-44.
[3]《Interior air of road vehicles-Part 2：Screening method for the determination of the emissions of volatile organic compounds from vehicle interior parts and materials-Bag method》[S] ISO 12219-2.2012.
[4]https：//www.syft.com/.
[5]王若鑫，刘娟，汤品一.汽车内饰零部件VOCs快速分析的應用[J].时代汽车2019（08）：118-119.
[6]Christopher Nones，Yan Li，Daniel Milligan，Barry Prince.《Ultra-Trace Real Time VOC Measurements by SIFT-MS for VIAQ》[J] SAE International. Journal of Engines. 2017：volume10，issue4.
关键词：内饰零部件 VOCs散发 快速分析方法
Research on VOCs Emission from Automotive Interior Parts by Rapid Analysis Method
Liu Juan，Wang Ruoxin，Jia Zhenzhen
Abstract：In this study， a selected ion flow tube mass spectrometry was used for rapid analysis of VOCs emitted from automotive parts， and the results were compared with those of traditional analysis method GCMS/HPLC. The results show that there is a good correlation between the two analysis results， which shows that the selected ion flow tube mass spectrometry can be applied to the rapid scanning test of VOCs emission in automotive parts， and provide a new fast analysis method for the control of automotive VOCs.
Key words：automotive interior parts， VOCs emission， rapid analysis method
1 汽车VOCs快速分析方法介绍
汽车内饰物如仪表板、方向盘、座椅、地毯、顶棚等零部件释放出的VOCs是车内空气中VOCs的主要来源，如要从源头解决车内空气质量问题就必须控制汽车内饰物中VOCs的释放[1]。目前汽车零部件VOCs多种测试方法[2]中，袋式法[3]作为其方法之一，是目前各车厂广泛采用的控制VOCs散发的主要测试手段。
本研究以袋式法为基础，测试了多种汽车内饰零部件中的挥发性有机物VOCs的散发浓度。
采用了一种多离子在线质谱仪Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry（以下简称“SIFT-MS”）[4]作为分析设备。该设备是一种直接式质谱，通过精准的化学离子反应来检测和定量痕量的VOCs物质，是一种实时、高效分析气体的理想工具[5]。由于使用了独特的多离子组合技术，对不同目标物质能够产生出不同的“指纹”产物，从而实现多目标同步快速定量分析。同时与传统的GCMS/HPLC定量结果进行对照比较，验证了SIFT-MS在汽车内饰零部件VOCs测试应用中的适用性。
2 实验部分
2.1 主要实验设备
步入式采样舱：东莞昇微，V-BIR-78;采样袋：聚氟乙烯（PVF）薄膜（厚度=0.05mm）;多离子在线质谱仪（SIFT-MS）：Syft Technology，Voice 200Ultra;热脱附气相色谱质谱仪：Markes TD100，Agilent 7890A/5975C;高效液相色谱仪：Thermo Scientific，UltiMate 3000。
2.2 实验方法
将待测样品放入2000L袋子中，按照ISO12219-2袋式法前处理流程，冲入氮气后，放入65℃的步入式采样舱内，加热两个小时后，开启SIFT-MS直接扫描测试袋内VOCs浓度值，每袋重复扫描三次，取其均值作为本样品的SIFT-MS定量结果。
在SIFT-MS进行扫描测试的同时，同步使用采样泵收集袋内气体，分别通过Tenax TA管和DNPH管进行VOCs富集，分别通过GCMS和HPLC进行定量分析，作为传统方法定量结果（以下简称“对照组”）。
3 结果与讨论
3.1 选用了同批次的10组后排座椅发泡样品进行研究。
将样品分别放入袋内，每个袋同时使用SIFT-MS与传统方法两种方式进行定量，取两种方式的各自10次测试均值进行对比，结果如图1所示。可以看出：SIFT-MS结果普遍比对照组结果稍大，部分原因可能是由于SIFT-MS是一种直接式质谱，样品气体直接进入仪器定量分析，减少了传统方法中吸附管吸附与脱附的中间过程，损耗相对较小。
3.2 选用不同种类的内饰零部件，包括顶棚、座椅、方向盘、IP等共计20组进行研究。将样品分别放入2000L袋内，每个袋子同时通过SIFT-MS和传统方式进行定量：
（1）甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙醛的SIFT-MS与对照组结果相关系数R2都在0.9以上，说明两者之间有高度的相关性。
（2）苯和苯乙烯的SIFT-MS与对照组结果相关系数R2只能达到0.7以上，相对较低，原因可能是样品中的测试结果均较小，导致测试误差偏大，从而降低了两者的相关性。
（3）多种汽车内饰零部件的测试结果均显示SIFT-MS与对照组结果保持良好相关性，说明SIFT-MS这种直接式质谱的分析方法能够适应多种基质类型，并在复杂基质中保持良好的目标物质选择性。
3.3 本研究也分析了丙烯醛的相关数据，但由于受DNPH衍生反应效率低的影响[6]，丙烯醛在HPLC方法测试中的结果均显示为未检出，但SIFT-MS方法采用软电离的形式，不受衍生效率的影响，均能得到一个阳性结果。两种方法的测试结果无法进行对照比较，现有的研究方案还需要进一步改善，本文暂时不对结果进行分析。
4 结语
本研究发现，SIFT-MS作为一种快速分析设备，其定量结果稳定，数据可重现，在多种基质背景下与GCMS/HPLC的传统定量结果之间存在良好的相关性，同时，又具有操作简便、测试快速等显著优势，使得该设备能够在汽车车内环境VOCs管控领域作为一种突破性的补充技术，拥有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]王文涛，李莉，刘强，杨安志，赵福全.汽车VOC检测方法研究[J].2011汽车车身内外饰产品及新材料应用国际研讨会论文集.2011：101-104.
[2]王艳青，王茜，陈楠.袋式法VOC测试影响因素分析及准确度提升研究[J].交通工程技术.2016（43）：39-44.
[3]《Interior air of road vehicles-Part 2：Screening method for the determination of the emissions of volatile organic compounds from vehicle interior parts and materials-Bag method》[S] ISO 12219-2.2012.
[4]https：//www.syft.com/.
[5]王若鑫，刘娟，汤品一.汽车内饰零部件VOCs快速分析的應用[J].时代汽车2019（08）：118-119.
[6]Christopher Nones，Yan Li，Daniel Milligan，Barry Prince.《Ultra-Trace Real Time VOC Measurements by SIFT-MS for VIAQ》[J] SAE International. Journal of Engines. 2017：volume10，issue4.