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 中的應用、定性定量分析方法和影響測定結果的因素，闡明了對涂料中 VOC 測試方法研究的意義。

關鍵詞：揮發(fā)性有機化合物(VOC)；氣相色譜

0 引言

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

VOC 是室內外空氣中普遍存在的、且組分復雜的一類有機污染物。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；室內來源主要包括：建筑材料、室內裝潢材料、有機涂料、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，如羰基、羧基、羥基等，既對空氣產生惡臭污染，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肺、血液而進入神經中樞，進而對中樞神經產生很強的麻醉作用，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；當濃度達到 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，容易導致多種慢性病和惡性腫瘤，如記憶力減退、神經衰弱、哮喘等，嚴重的甚至引起胎兒畸形、白血病、癌癥。 因揮發(fā)性有機化合物給人們的健康帶來了損害，所以它是目前科學研究的關鍵。因此，深入地進行 VOC 污染的研究對改善室內空氣品質，提高人們的健康水平有著深遠的意義[2-5]。

為了減少 VOC 所造成的危害和污染，國外一些發(fā)達國家致力于低 VOC 產品的研究，提倡零 VOC 已有十幾年的歷史，并已有產品問世。2001 年我國對內墻涂料的 VOC 含量制定了強制性限量標準(GB18582—2001)[6]，2005 年又推出了新的環(huán)境保護行業(yè)標準(HJ/T201─2005)[7]，2008 年頒布了新修訂的強制性限量標準 GB18582—2008，對水性涂料中的 VOC 含量提出了更高的要求，這些標準的實施推動了我國內墻涂料朝著無害化方向發(fā)展。目前國內有一些科研機構、生產企業(yè)也在開發(fā)低 VOC 和零 VOC 的乳膠漆，有的已經取得了突破性進展，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，按原有標準檢測 VOC 其結果誤差很大，且當涂料產品中 VOC 含量較低時測量誤差較大。

因此選擇一套合適的方法來準確地表征涂料產品中VOC 含量是目前要解決的問題，研究出操作簡便、靈敏度高、準確度高的室內空氣中揮發(fā)性有機化合物的檢測技術，系統(tǒng)展開室內揮發(fā)性有機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 含量的涂料產品可用不同的方法來測定其 VOC 含量。隨著科技的進步，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 含量的標準有 4 個：

ISO11890—1，色漆和清漆——揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量的測定——第 1 部分：差值法。當預期涂料產品中 VOC 含量大于 15%(質量分數(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。其原理是將涂料產品中各組分按規(guī)定以正確的質量比或體積比混合，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)性有機化合物(VOC)含量的測定——第 2 部分：氣相色譜法。當預期涂料產品中 VOC 含量介于 0.1%~15%(質量分數(shù))之間時，可采用ISO11890—2 的方法測定。本方法主要用于 VOC 含量較低的涂料產品，如高固體分涂料產品等的檢驗。其原理是將涂料產品中各組分按規(guī)定以正確的質量比或體積比混合，用氣相色譜技術分離出備用樣品中的有機揮發(fā)物和豁免化合物。先對備用樣品中的揮發(fā)物(包括有機揮發(fā)物和豁免化合物)進行定性分析，然后再采用內標法以峰面積的值來定量測定備用樣品中的各有機揮發(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品中 VOC 含量[9]。

ISODIS17895，色漆和清漆——水性乳膠漆中揮發(fā)性有機化合物含量的測定，即頂空進樣法測定 VOC。當預期涂料產品中的 VOC 含量介于 0.01%~0.1%(質量分數(shù))時，可按此法測定，本方法測定的揮發(fā)性有機化合物沸點*高可達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樣器進樣，并用*好具有自動的樣品轉換器的氣相色譜儀來分析。進樣時當樣品被加熱至 150 ℃后，其中的揮發(fā)性有機化合物完全汽化而轉移至非極性毛細管分離柱中，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 種含有不同質量分數(shù)儲備混合物稀釋后的試樣進行測定，均校準至 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行線性回歸，由回歸直線的斜率及直線在縱坐標上的截距計算出樣品中的VOC含量[1]。 ASTMD3960.02 測定色漆和相關涂料中揮發(fā)性有機化合物(VOC)含量[1]。

目前，較準確地分析 VOC 的方法有：氣相色譜法(GC)、氣相色譜-質譜法(GC-MS)、熒光分光光度法和膜導入質譜法等[10]，此外，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、學校教室和居民住宅 3 種與人關系密切的典型室內環(huán)境中 VOC，發(fā)現(xiàn)室內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、二甲苯等嚴重超標[3]。