健康驾乘：汽车内外饰VOC控制与治理

一、引言

在全球汽车行业积极追求“轻量化”的浪潮中，新型轻质的复合材料凭借其在减重方面的卓越表现，正逐步占据汽车设计与制造的核心地位。这些材料不仅能够显著提升汽车的动力性能、乘坐舒适度和安全性，更通过减轻零部件重量约40%的壮举，极大地优化了车辆的整体效能，并有效降低了车企及零部件制造商的采购成本，因此备受业界青睐。然而，值得注意的是，汽车用塑料在带来诸多便利的同时，在原材料合成、配方改性及注塑成型等多个生产环节中会产生一定的气味与挥发性有机化合物（VOC）排放问题。

挥发性有机化合物包括但不限于甲醛、氨、乙二醇、酯类等。当车内VOC浓度累积至一定水平时，将对乘客的健康构成严重威胁，引发包括头痛、恶心、呕吐、乏力在内的多种不适症状，甚至在极端情况下可能导致抽搐、昏迷，并对肝脏、肾脏、大脑及神经系统造成长期损害，影响记忆力等生理功能。因此，在享受汽车用塑料带来的便利与经济效益的同时，我们也需要高度关注其可能带来的环境与健康风险，采取有效措施加以防范与控制。

1999年至今，欧盟发布了溶剂使用指令与国家排放上限指令，旨在通过设定排放限制和使用有机溶剂设施的运行条件，预防或减少VOCs对环境和人类健康的直接影响和间接影响。并设定各成员国到2020年和2030年的VOCs排放上限，推动成员国采取措施减少VOCs排放。

国务院与生态环境部近几年都发布了关于VOC管控与治理的相关法规。《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》强调了VOCs治理的重要性，提出了具体的工作目标和措施，包括加强监测、执法、人员和资金保障，以及与相关部门和行业协会的协调配合 。在《空气质量持续改善行动计划》中VOCs减排被频繁提及，强调了优化含VOCs原辅材料和产品结构，强化全流程、全环节综合治理，以及提升VOCs治理和监管能力。“十四五”掀起VOC治理高潮，通过实施‘十四五’规划，把纸上的落地落实，让措施变成蓝天，增强人民群众的幸福感和获得感。

图1“十四五”VOCs排放总量控制技术路线

中国生态环境年报公布，在《排放源统计调查制度》确定的统计调查范围内，2021年与2022年全国废气中挥发性有机物排放量为 590.2 万吨和566.1 万吨。其中，工业源挥发性有机物排放量占比为35.2%和34.5%；生活源挥发性有机物排放量占比为30.8%和31.7%；移动源挥发性有机物排放量占比为33.9%和 33.8%。经过一年挥发性有机物排放量减少了24.1万吨，这说明VOC管控政策有一定的成效。

汽车VOC测试不仅要对整车VOC进行测试，而且材料与零部件总成的VOC测试。不同的测试有不同的方式，如下：

1）整车VOC测试

目前，针对汽车整车的VOC含量，主要有三种主流的测试方法：顶空方法（HS-GC/MS）、热脱附法（TD-GC/MS）和袋子法（Bag-TD-GC/MS）。

图2.不同主机厂采用的测试方法分布图（来源：有驾，汽车VOC测试方法介绍）

VDA 276标准，采用平衡浓度排放气体的方法进行测试

3）材料VOC测试：

针对不同材料，有专门的测试方法和标准，如GB/T 37884-2019针对涂料中VOC的释放量，GB/T 35457-2017针对弹性、纺织及层压铺地物VOC释放量的试验方法等。

汽车内外饰的材料主要是聚丙烯基复合材料、聚氯乙烯基复合材料和ABS基复合材料。低VOC（挥发性有机化合物）复合材料的制备工艺主要关注于减少材料在高温环境下释放的VOC含量，以降低对环境的污染。

表2. VOCs治理的相关技术介绍

一种方法是通过添加特定的吸附剂、萃取剂或光催化剂来降低VOC含量。例如，在聚丙烯复合材料中添加活性炭、多孔二氧化硅等物理吸附剂，或添加无机光催化剂来分解有机小分子，从而降低VOC含量。Bo Sun成功开发了一种创新的超级活性可再生炭（SARC），有效减少了低碳复合材料（LCCs）混炼过程中有气味的挥发性有机化合物（VOCs）的排放。VOCs的气相色谱-质谱（GC/MS）分析结果显示，挥发物排放量大幅降低59.21%，为长期困扰低碳复合材料混炼过程中的恶臭排放问题提供了切实可行的解决方案。王晓晖发现一定量的萃取剂BYK-P4200加入，不仅可以实现异相成核的作用，利于PP的结晶，而且可以降低聚丙烯复合材料中的挥发性有机物，从而有效地降低PP复合材料的VOC含量和气味。此外，汽提剂和气相二氧化硅的复配作用也可以降低聚丙烯复合材料中的VOC量。通过控制搅拌条件和组分比例，可以有效吸附和去除VOC，同时保持材料的力学性能。

表 3.化合物中挥发性有机化合物（VOCs）的含量

另一种方法是利用专业的脱挥设备和工艺，在聚合过程和加工过程中进行脱挥。例如，在加工过程中的脱挥利用排气挤出机进行熔体脱挥，并添加驱除剂如碳酸氢钠等来降低材料的VOC挥发量。

图3.聚合物脱挥设备

汽车内外饰VOC量是一个复杂的指标，受多种因素影响。为了确保车内空气质量达标，汽车厂商需要采用合适的测试方法和标准对整车、零部件及材料进行严格检测，并加强材料质量控制、优化加工工艺和安装工艺、改善使用环境等措施。同时，政府和监管机构也应加强相关法规和标准的制定和执行，提高汽车内外饰VOC的合格率。

随着技术的不断进步和环保法规的日益严格，汽车内外饰VOCs的控制与管理将更加注重源头治理和绿色设计。未来，汽车制造业将更加注重材料创新，开发更多环保、可降解、低VOCs的材料；同时，智能化检测技术也将得到广泛应用，实现VOCs排放的实时监测与精准控制，为乘客提供更加健康、舒适的驾乘环境。

参考文献：

《应用污染源普查成果探索大气污染防治》

《低VOC聚丙烯复合材料的制备与性能研究》

《塑料着色国内外法规及其相应的规则和标准——汽车内饰塑料材料VOCs来源及相关检测方法》