Analysis of VOCs in automotive trim components using TD-GC-MS

Význam tématu

Typický „novácký“ pach je způsoben uvolňováním těkavých organických látek (VOC) a polokondenzovatelných látek (FOG/SVOC) z vnitřních materiálů automobilů. Tyto látky ovlivňují kvalitu vzduchu v interiéru vozu, mohou mít dopady na zdraví cestujících a musí splňovat přísné normy (VDA 278, ISO, OEM).

Cíle a přehled studie

Tento dokument představuje jednoduché a účinné analytické řešení pro přímou desorpci a GC-MS analýzu VOC a FOG/SVOC z automobilových trim komponent, podle požadavků VDA 278. Klíčovými prvky jsou termická desorpce, chromatografie plynem a hmotnostní spektrometrie, řízené softwarem Chromeleon CDS.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnuje dva kroky desorpce: 90 °C/30 min pro VOC a 120 °C/60 min pro FOG/SVOC. Měřené oblasti jsou definovány retenčními časy mezi startem chromatogramu a n-C25 (VOC) či mezi n-C14 a n-C32 (FOG).
Instrumentace:

• Automatizovaný termodesorbér Markes TD100-xr s hrotovou pastičkou (-30 °C až 300 °C)
• GC TRACE 1310 s kolonkou TRACE TR-5MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Single kvadrupólový hmotnostní spektrometr Thermo Scientific ISQ 7000 (EI, 70 eV)
• Software Thermo Scientific Chromeleon CDS 7.2 pro akvizici, zpracování a reporting
• Kalibrační standardy: toluen a hexadekan v methanolu (0,5 g/L)

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza kontrolního standardu potvrdila vynikající separaci i úzké šířky píků. U testovaných vzorků termoplastického polyuretanu byly zjištěny emise VOC 123 µg/g a FOG 145 µg/g, u polyuretanové pěny VOC 332 µg/g a FOG 204 µg/g. Identifikace složek nad 1 µg/g byla automatizována pomocí NIST knihovny a klasifikace vůči seznamu GADSL.

Přínosy a praktické využití metody

• Vysoká citlivost a selektivita bez nutnosti kryogenního chlazení
• Automatizace až 100 vzorků s opakovatelnými podmínkami
• Rychlá příprava, snadná integrace do stávajících laboratoří
• Inteligentní reporting se zahrnutím REACH, CLP a GADSL

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení vícerozměrné chromatografie, vyšší automatizace vzorkování, rozšíření metod pro nové legislativní požadavky a aplikace ve vývoji elektromobilů a dalších nových materiálů interiéru.

Závěr

Komplexní řešení kombinuje termickou desorpci, GC-MS a pokročilý software pro spolehlivou analýzu emisí VOC a FOG/SVOC v souladu s VDA 278. Metoda nabízí rychlost, citlivost, automatizaci a plnou trasovatelnost výsledků.

Reference

• Grabbs J., Corsi R., Torres V. Volatile Organic Compounds in New Automobiles: Screening Assessment. J. Environ. Eng. 2000, 126(10), 974–977.
• Xu B., Chen X., Xiong J. Air quality inside motor vehicles’ cabins: A review. Indoor Built Environ. 2016, 452–464.
• ISO 12219-1 až ‑9. Standardy pro měření emisí VOC ze součástí interiérů vozidel.
• GMW15634. General Motors: Determination of Volatile and Semi-Volatile Organic Compounds from Vehicle Interior Materials, 2014.
• ASTM D2369. Standard Test Method for Volatile Content of Coatings. 2015.
• VDA 278. Thermal Desorption Analysis of Organic Emissions for the Characterization of Non-Metallic Materials for Automobiles, 2011.
• Markes Application Note 142: Technical guide to the analysis of VOC and FOG/SVOC emissions, 2020.
• Calibration Application Note: Preparing and introducing thermal desorption standards, Markes.
• GADSL Guidance Document. Global Automotive Declarable Substance List, 2016.