汽车内饰件中VOC检测方案(气质联用仪)

智能文字提取功能测试中

实验 应 用 报 告 Gas Chromatography/ Mass Spectrometry 作者： 使用 TD-GC/MS-闻香仪识别汽车内饰中的挥发性有 机 物 引言 随着新车购买者数量的增加，消费者对新 车的抱怨也在不断增加。虽然气味可能来 自主观感受，但现在大家都知道，新车的气味是汽车内饰物释放出的化学物质的结果，例如仪表盘、车内面板、座椅罩、地板材料等。大多数汽车内饰由塑料、橡胶、皮革、纺织品、胶水、胶黏剂和其他含有各种挥发性有机化合物(VOCs) 和其他化学物质的材料组成。接触这些化学物质会对人类健康产生重大影响，其中多种 VOC已经被认为是导致癌症和神经系统问题的原因。 虽然许多国家已经建立了评估汽车内饰VOCs 水平的法规和方法，但并没有提供化合物与其气味之间的直接关系。 GC SNFRTM 闻香仪使分析人员能够从一次运行中对每个样品的化学成分和感官特征进行深入分析。这些信息为汽车内饰的分析提供了更完整的概况，使汽车制造商能够更有针对性地对产品进行改进和升级。 本文介绍了一种用于分析汽车内饰 VOC 的方法，该方法使用 TD-GC/MS-闻香仪为每个样品提供了定性分析和嗅觉表征。 图1为本文所用仪器示意图。PerkinElmer TurboMatrixTM650 ATD 与 PerkinElmer Clarus SQ 8 GC/MS 通 过 GC5NFR闻香仪连接进行实验。热脱附仪的传输线直接与 -5MS 色谱柱相连(60mx 0.25mm×1um)。色谱柱尾端通过 S-Swafer 将 GC SNFR 闻香仪和MS检测器并联起来，以便将化合物分流并检测。分流比和流量由施加在S-Swafer 阀的中间点压力P2以及衔接S-Swafer阀与闻香仪和MS的熔融石英传输线的尺寸决定，可方便地使用 Swafer 实用软件计算。图2是本文使用的 S-Swafer 的操作条件，分析条件如表1至表5所示。 本文采用ISO/FDIS 12219-2袋式法制备汽车内饰件样品，包括座椅海绵、PU皮革、真皮、PU泡沫、无纺布、塑料和橡象等汽车内饰件。每个尺寸为10cm × 20 cm 的原料试样被放入一个10L的采样袋中。对于较大的汽车部件，如座椅、门板、行李舱内饰和备胎盖板，试样被置于1000L的采样袋中。采样袋将被抽空后，充满纯净干燥的空气。然后将采样袋置于60°C的烘箱中加热两小时。加热完成后，采用 Tenax 管连接采样袋收集5L样品气。NIST 谱库用于识别样品色谱图中的未知峰，同时由分析人员通过闻香仪实时记录感官体验。 图1：仪器示意图 图2：Swafer软件及本文所用实验条件。 表1.热脱附仪参数 采样管解吸温度 280°℃ 采样管解吸时间 10 min 采样管解吸流量 40 mL/min 阱低温 -30°C 阱高温 280°C 阱保持时间 6 min 阱加热速度 40 °C/min 阀温 180°C 传输线温度 200°℃ 色谱柱压力 32 psi(氦气) 入口分流 100 mL/min 出口分流 100 mL/min 表 2.GC参数 仪器型号 Clarus SQ 8 60 mx0.25 mmx1pm 色谱柱 5MS 柱 50°C，3min； 升温程序 然后以5°C/min的速率 升至280°C，5min 中间点P2压力 12 psig(氦气) 表3.MS参数 扫描范围(amu) 35-350 传输线温度 280°C 离子源温度 280°C 扫描时间 0.25s 扫描间隔时间 0.05 s 表4.闻香仪参数 仪器型号 PerkinElmer GC SNFR 传输线 225 cm x 0.250 mm240°C 加湿空气 500 mL/min 37°C 表 5. Swafer 参数 型号 PerkinElmer S-Swafer S1模式 设置 见图2 图3所示为四种不同汽车内饰样的总离子色谱图(TIC)。图3A为内水切的TIC。内水切是车窗玻璃与窗槽内门框之间的橡胶条。当升降玻璃时，内水切可以清除玻璃表面的水滴、雾和尘埃。该色谱图中有许多挥发性有机化合物，如芳烃、酮类、酯类、醇类等，分别用作硫化促进剂、稳定剂和溶剂。这些化合物具有强烈的气味，如焦味，香味，甜味和果味，使人感到头晕或喉咙痛。图3B为橡胶密封条的 TIC。色谱中有一个较大的峰为二硫化碳。，二二硫化碳有一种类似臭鸡蛋的臭味，主要用作氯化硫的溶剂和橡胶工业中的硫化促进剂。图3B中的其他化合物包括胺、吗啡和苯并噻唑，它们通常被用作硫化促进剂，以及作为溶剂的其他短链碳氢化合物，如环己酮。这些化合物具有氨味，焦味或其他难闻的气味。图3C为行李舱内饰 TIC， 包括毛毡、聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)塑料。主要的化合物是烷烃、烯烃和醋酸等，，它们的气味包括花香味，芳烃味，焦味和酸味。图3D 为门板TIC， 主要成分为聚氨酯泡沫塑料。图中包含大量的乙酸乙酯、甲基环己烷和一些芳香化合物，具有强烈的水果味、芳烃味和焦味。图4为实测样品时得到的全部信息图，包含 TIC以及闻香仪的实时音频和强度记录。蓝色为气味描述的音频记录，紫色为气味强度记录。音频的格式为在标准的 WAV格式，，可以从图4的屏幕或其他媒体应用程序中回放。记录了气味描述的音频数据和气味强度信息可以转成文字，存储为 CSV 文件并可以用Microsoft@Excel或其他应用软件打开。 为了进一步明确气味来源，本文对汽车内饰品进行了分类分析。图5为汽车座椅中使用的三种材料的TIC， 包括座椅海绵、聚氨酯皮革和塑料部件。图5G 为海绵绵品的 TIC， 28.51分钟的色谱峰有一种类似氨气的气味。 NIST 谱库的质谱和搜索结果显示该峰为三乙基二胺，是海绵生产的重要催化剂(图6和7)。第二个明显的峰是二(2-(二甲胺基)乙基)醚，保留时间为30.67分钟，是一种用于在海绵中形成多孔结构的泡沫催化剂。 图3：四种样品的总离子流色谱图；(A)内水切，(B)密封条，(C)行李舱内饰，(D)门板。 图4：总离子流色谱图中叠加闻香仪音频与气味强度信号图。 保留时间为39.24，43.91和48.18分钟的色谱峰为聚硅氧烷，这是海绵生产中常见的泡沫稳定剂。这几种化学物质具有令人不快的气味。表6总结了汽车座椅制造中使用的三种材料的气味来源、气味描述和强度的结果。利用这些信息，分析人员可以识别车内气味来源，帮助供应商开发低排放的新材料。 保留时间/ 化合物名称 用途 气味描述 气味强度/ 1-6 来源 min 31.70 1-Ethyl-2-Pyrrolidinone 脱模剂 刺激性气味 5 塑料件 10.20 2-Butanone 溶剂 丙酮味 1 17.32 Toluene 溶剂 焦味 2 17.51 Formamide， N，N-dimethyl- 溶剂 氨味 2 18.71 Isobutyl Acetate 溶剂 水果味 1 25.13 Cyclotetrasiloxane， Octamethyl- 焦味 2 31.05 p-Trimethylsilyloxyphenyl- bis(trimethylsilyloxy)ethane 泡沫稳定剂 无 36.96 1-Triethylsilyloxyheptadecane 无 28.51 Triethylenediamine 催化剂 氨味 2 30.67 Bis(2-(Dimethylamino)ethyl) ether 泡沫催化剂 芳烃味 1 39.24 Hexasiloxane， Tetradecamethyl- 芳烃味 1 43.91 Heptasiloxane， Hexadecamethyl- 泡沫稳定剂 芳烃味 3 48.18 Heptasiloxane， Hexadecamethyl- 芳烃味 1 图5：汽车座椅中三种材料的总离子流色谱图；(E)塑料件，(F)PU皮， (G)海绵。 图6：图5中保留时间为28.51分钟的色谱峰对应的质谱图。 图7：图6中质谱图的谱库搜索结果。 结论 本文在TD-GC/MS 系统中加入了闻香仪，一次进样同时提供样品的色谱、质谱和嗅觉识别多种数据。用户可以将嗅觉识别与气相色谱/质谱的结果联系起来，便捷地识别出哪些化合物是汽车内饰异味的主要来源。 ( 参 考 文 献 ) 1. ISO/FDIS 12219-2， 2012， Interior air of road vehicles-Part 2： Screening method for the determination of theemissions of volatile organic compounds from vehicleinterior parts and materials- Bag method. 要获取我们全球办公室的完整列表，请访问 www.perkinelmer.com/ContactUs ◎ PerkinElmer， Inc. 版权所有。保留所有权利。 PerkinElmer是 PerkinElmer， Inc. 的注册商标。所有其他商标均为其各自所有者的财产。所有解释权归PerkinElmer.CHN_ PKI 随着新车购买者数量的增加，消费者对新车的抱怨也在不断增加。虽然气味可能来自主观感受，但现在大家都知道，新车的气味是汽车内饰物释放出的化学物质的结果，例如仪表盘、车内面板、座椅罩、地板材料等。大多数汽车内饰由塑料、橡胶、皮革、纺织品、胶水、胶黏剂和其他含有各种挥发性有机化合物(VOCs) 和其他化学物质的材料组成。接触这些化学物质会对人类健康产生重大影响，其中多种VOC 已经被认为是导致癌症和神经系统问题的原因。虽然许多国家已经建立了评估汽车内饰VOCs 水平的法规和方法，但并没有提供化合物与其气味之间的直接关系。GC SNFRTM 闻香仪使分析人员能够从一次运行中对每个样品的化学成分和感官特征进行深入分析。这些信息为汽车内饰的分析提供了更完整的概况，使汽车制造商能够更有针对性地对产品进行改进和升级。本文介绍了一种用于分析汽车内饰VOC 的方法，该方法使用TD-GC/MS- 闻香仪为每个样品提供了定性分析和嗅觉表征。