溶劑型涂料VOC測試  水基型涂料VOC含量檢測

從揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC ，Volatile Organic Compound)的定義和 VOC對環(huán)境和人體造成的危害出發(fā)，介紹了幾種****測定方法及原理，著重介紹了氣相色譜在測定 VOC 中的應(yīng)用、定性定量分析方法和影響測定結(jié)果的因素，闡明了對涂料中 VOC 測試方法研究的意義。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)；氣相色譜

0 引言

VOC 是 Volatile Organic Compound(揮發(fā)性有機(jī)化合物)的縮寫，目前國際上通用的對涂料產(chǎn)品中的 VOC 定義是指在與涂料產(chǎn)品接觸的大氣的正常溫度和壓力下能自行蒸發(fā)的任何有機(jī)液體或固體，我國通常將涂料產(chǎn)品中在常壓下沸點不大于 250 ℃的任何有機(jī)化合物都定義為揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)[1]。

VOC 是室內(nèi)外空氣中普遍存在的、且組分復(fù)雜的一類有機(jī)污染物。它的室外來源主要是汽車尾氣以及工業(yè)企業(yè)釋放的廢氣等；室內(nèi)來源主要包括：建筑材料、室內(nèi)裝潢材料、有機(jī)涂料、清潔用品，以及香料、除臭劑等，這些物品的出現(xiàn)造成了室內(nèi)空氣的污染，并且它們都以微量和痕量出現(xiàn)。

VOC 大多含有發(fā)臭基團(tuán)，如羰基、羧基、羥基等，既對空氣產(chǎn)生惡臭污染，又是有害氣體，可直接危害人體健康。VOC 多為脂溶性的溶劑和稀釋劑，很容易通過人的呼吸作用經(jīng)肺、血液而進(jìn)入神經(jīng)中樞，進(jìn)而對中樞神經(jīng)產(chǎn)生很強(qiáng)的麻醉作用，此時人體就會表現(xiàn)出精神恍惚、困倦瞌睡；若吸入 VOC 的量過多，則會出現(xiàn)頭暈耳鳴、面色蒼白、惡心嘔吐甚至肌肉痙攣等全身癥狀。研究表明若暴露在VOC 混合氣體中，濃度為 25 μg/m3時，會出現(xiàn)頭痛、瞌睡、疲乏、精神混亂；當(dāng)濃度達(dá)到 35 000 μg/m3時，可能出現(xiàn)昏迷、抽搐甚至死亡。長期暴露在 VOC 中，容易導(dǎo)致多種慢性病和惡性腫瘤，如記憶力減退、神經(jīng)衰弱、哮喘等，嚴(yán)重的甚至引起胎兒畸形、白血病、癌癥。 因揮發(fā)性有機(jī)化合物給人們的健康帶來了損害，它是目前科學(xué)研究的關(guān)鍵。深入地進(jìn)行 VOC 污染的研究對改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，提高人們的健康水平有著深遠(yuǎn)的意義[2-5]。

為了減少 VOC 所造成的危害和污染，國外一些發(fā)達(dá)國家致力于低 VOC 產(chǎn)品的研究，提倡零 VOC 已有十幾年的歷史，并已有產(chǎn)品問世。2001 年我國對內(nèi)墻涂料的 VOC 含量制定了強(qiáng)制性限量標(biāo)準(zhǔn)(GB18582—2001)[6]，2005 年又推出了新的環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HJ/T201─2005)[7]，2008 年頒布了新修訂的強(qiáng)制性限量標(biāo)準(zhǔn) GB18582—2008，對水性涂料中的 VOC 含量提出了更高的要求，這些標(biāo)準(zhǔn)的實施推動了我國內(nèi)墻涂料朝著無害化方向發(fā)展。目前國內(nèi)有一些科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)也在開發(fā)低 VOC 和零 VOC 的乳膠漆，有的已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，市場上出現(xiàn)越來越多的低 VOC 含量的乳膠漆，對于這些低 VOC 甚至零 VOC 的乳膠漆，按原有標(biāo)準(zhǔn)檢測 VOC 其結(jié)果誤差很大，且當(dāng)涂料產(chǎn)品中 VOC 含量較低時測量誤差較大。

選擇一套合適的方法來準(zhǔn)確地表征涂料產(chǎn)品中VOC 含量是目前要解決的問題，研究出操作簡便、靈敏度高、準(zhǔn)確度高的室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測技術(shù)，系統(tǒng)展開室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物污染影響因素、分布規(guī)律及污染控制等工作，不斷提高污染監(jiān)測和控制水平，從而改善人類居住環(huán)境的空氣質(zhì)量[3-4]。

1 VOC 測試方法的研究現(xiàn)狀

不同范圍 VOC 含量的涂料產(chǎn)品可用不同的方法來測定其 VOC 含量。隨著科技的進(jìn)步，市場上出現(xiàn)越來越多的低VOC 含量的涂料和樹脂乳液，這就要求用于檢測低 VOC 含量、測定誤差小的方法[8]。

目前，國際上常用測定 VOC 含量的標(biāo)準(zhǔn)有 4 個：

ISO11890—1，色漆和清漆——揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量的測定——第 1 部分：差值法。當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中 VOC 含量大于 15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，可采用 ISO11890—1的方法測定。本方法主要用于 VOC 含量較大的常規(guī)溶劑型涂料產(chǎn)品的檢驗，下面的 ASTMD3960—02 法在原理上基本與其一致。其原理是將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定以正確的質(zhì)量比或體積比混合，如需稀釋則用合適的稀釋劑稀釋，作為備用樣品用于測定。分別測定備用樣品中的不揮發(fā)物含量、水含量和豁免化合物含量，用合適的公式計算 VOC含量[1]。

ISO11890—2，色漆和清漆——揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量的測定——第 2 部分：氣相色譜法。當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中 VOC 含量介于 0.1%~15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))之間時，可采用ISO11890—2 的方法測定。本方法主要用于 VOC 含量較低的涂料產(chǎn)品，如高固體分涂料產(chǎn)品等的檢驗。其原理是將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定以正確的質(zhì)量比或體積比混合，用氣相色譜技術(shù)分離出備用樣品中的有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物。先對備用樣品中的揮發(fā)物(包括有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物)進(jìn)行定性分析，再采用內(nèi)標(biāo)法以峰面積的值來定量測定備用樣品中的各有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物的量。用合適的方法測定樣品中的水含量，并用合適的公式計算涂料產(chǎn)品中 VOC 含量[9]。

ISODIS17895，色漆和清漆——水性乳膠漆中揮發(fā)性有機(jī)化合物含量的測定，即頂空進(jìn)樣法測定 VOC。當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中的 VOC 含量介于 0.01%~0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時，可按此法測定，本方法測定的揮發(fā)性有機(jī)化合物沸點*高可達(dá)250 ℃，主要用來測定 VOC 含量很低的水性乳膠漆樣品中的 VOC 含量。其原理是：用有隔膜密閉小瓶的頂空進(jìn)樣器進(jìn)樣，并用*好具有自動的樣品轉(zhuǎn)換器的氣相色譜儀來分析。進(jìn)樣時當(dāng)樣品被加熱至 150 ℃后，其中的揮發(fā)性有機(jī)化合物完全汽化而轉(zhuǎn)移至非極性毛細(xì)管分離柱中，以十四烷(沸點 252.6 ℃)的保留時間作為積分終點，對積分終點前的所有組分的峰面積積分。通過分別對不含儲備混合物的稀釋后的試樣及 4 種含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)儲備混合物稀釋后的試樣進(jìn)行測定，均校準(zhǔn)至 1 mg 樣品的峰面積，并求出平均值對加入的儲備混合物的量作圖進(jìn)行線性回歸，由回歸直線的斜率及直線在縱坐標(biāo)上的截距計算出樣品中的VOC含量[1]。 ASTMD3960.02 測定色漆和相關(guān)涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量[1]。

目前，較準(zhǔn)確地分析 VOC 的方法有：氣相色譜法(GC)、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、熒光分光光度法和膜導(dǎo)入質(zhì)譜法等[10]，還有反射干涉光譜法、離線超臨界流體萃取-GC-MS 法[11]和脈沖放電檢測器法[12]等，其中應(yīng)用*多的是 GC 和 GC-MS。如張林[13]等用吸附-熱解吸/GC-MS 法測定了辦公室、學(xué)校教室和居民住宅 3 種與人關(guān)系密切的典型室內(nèi)環(huán)境中 VOC，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)吸煙和裝修程度較高的場所較之無吸煙和簡裝修的場所中芳香烴污染嚴(yán)重；陳宇棟等[14]通過實驗發(fā)現(xiàn)居室裝潢中裝飾材料(尤其是含脲醛樹脂膠粘劑的板材、涂料和聚氨酯漆等)的大量使用揮發(fā)出多種VOC，造成居室空氣中甲醛、苯、二甲苯等嚴(yán)重超標(biāo)[3]。