溶劑型涂料VOC測(cè)試  水基型涂料VOC含量檢測(cè)

從揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC ，Volatile Organic Compound)的定義和 VOC對(duì)環(huán)境和人體造成的危害出發(fā)，介紹了幾種****測(cè)定方法及原理，著重介紹了氣相色譜在測(cè)定 VOC 中的應(yīng)用、定性定量分析方法和影響測(cè)定結(jié)果的因素，闡明了對(duì)涂料中 VOC 測(cè)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(guó)際上通用的對(duì)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(guó)通常將涂料產(chǎn)品中在常壓下沸點(diǎn)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(lái)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(lái)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(duì)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(guò)人的呼吸作用經(jīng)肺、血液而進(jìn)入神經(jīng)中樞，進(jìn)而對(duì)中樞神經(jīng)產(chǎn)生很強(qiáng)的麻醉作用，此時(shí)人體就會(huì)表現(xiàn)出精神恍惚、困倦瞌睡；若吸入 VOC 的量過(guò)多，則會(huì)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(shí)，會(huì)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(shí)，可能出現(xiàn)昏迷、抽搐甚至死亡。長(zhǎng)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(lái)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(duì)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(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)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(wèn)世。2001 年我國(guó)對(duì)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(duì)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(shí)施推動(dòng)了我國(guó)內(nèi)墻涂料朝著無(wú)害化方向發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)有一些科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)也在開(kāi)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(chǎng)上出現(xiàn)越來(lái)越多的低 VOC 含量的乳膠漆，對(duì)于這些低 VOC 甚至零 VOC 的乳膠漆，按原有標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) VOC 其結(jié)果誤差很大，且當(dāng)涂料產(chǎn)品中 VOC 含量較低時(shí)測(cè)量誤差較大。

選擇一套合適的方法來(lái)準(zhǔn)確地表征涂料產(chǎn)品中VOC 含量是目前要解決的問(wèn)題，研究出操作簡(jiǎn)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(cè)技術(shù)，系統(tǒng)展開(kāi)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(cè)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(cè)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(lái)測(cè)定其 VOC 含量。隨著科技的進(jìn)步，市場(chǎng)上出現(xiàn)越來(lái)越多的低VOC 含量的涂料和樹(shù)脂乳液，這就要求用于檢測(cè)低 VOC 含量、測(cè)定誤差小的方法[8]。

目前，國(guó)際上常用測(cè)定 VOC 含量的標(biāo)準(zhǔn)有 4 個(gè)：

ISO11890—1，色漆和清漆——揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量的測(cè)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(shí)，可采用 ISO11890—1的方法測(cè)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(yàn)，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(cè)定。分別測(cè)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(jì)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(cè)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(shí)，可采用ISO11890—2 的方法測(cè)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(yàn)。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(duì)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(lái)定量測(cè)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(cè)定樣品中的水含量，并用合適的公式計(jì)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(cè)定，即頂空進(jìn)樣法測(cè)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(shí)，可按此法測(cè)定，本方法測(cè)定的揮發(fā)性有機(jī)化合物沸點(diǎn)*高可達(dá)250 ℃，主要用來(lái)測(cè)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(dòng)的樣品轉(zhuǎn)換器的氣相色譜儀來(lái)分析。進(jìn)樣時(shí)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(diǎn) 252.6 ℃)的保留時(shí)間作為積分終點(diǎn)，對(duì)積分終點(diǎn)前的所有組分的峰面積積分。通過(guò)分別對(duì)不含儲(chǔ)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(chǔ)備混合物稀釋后的試樣進(jìn)行測(cè)定，均校準(zhǔn)至 1 mg 樣品的峰面積，并求出平均值對(duì)加入的儲(chǔ)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(jì)算出樣品中的VOC含量[1]。 ASTMD3960.02 測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)所較之無(wú)吸煙和簡(jiǎn)裝修的場(chǎng)所中芳香烴污染嚴(yán)重；陳宇棟等[14]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)居室裝潢中裝飾材料(尤其是含脲醛樹(shù)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]。