水性涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測(cè)結(jié)果分析

鐘國(guó)鳴　張戈　凌暉

摘 要：水性涂料屬于現(xiàn)代化綠色環(huán)保產(chǎn)品，主要分為水性木器型涂料、內(nèi)外墻型涂料和陰極型電泳涂料等，被廣泛運(yùn)用于裝修等領(lǐng)域。但在實(shí)際生活中，水性涂料中含有大量的合成乳液?jiǎn)误w，會(huì)產(chǎn)生一定的揮發(fā)性有機(jī)化合物。重點(diǎn)參照《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》（HJ/T 201—2005）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)多種不同的水性涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行了檢測(cè)，并經(jīng)過(guò)相關(guān)科學(xué)檢測(cè)后分析了其檢測(cè)結(jié)果，以期達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期目的，并提高檢測(cè)效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水性涂料；揮發(fā)性有機(jī)化合物；氣相色譜分析法；沸點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ630.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.133

常溫下沸點(diǎn)不高于250 ℃的有機(jī)化合物統(tǒng)稱(chēng)為揮發(fā)性有機(jī)化合物，主要是指水性涂料接觸到空氣后會(huì)與空氣中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生部分固體或液體。發(fā)生反應(yīng)的主要影響因素為溫度和壓力。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全球生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)越發(fā)活躍，生產(chǎn)企業(yè)每天都會(huì)產(chǎn)出大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物。如果這些物質(zhì)在大氣中的含量過(guò)大，則不僅會(huì)給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而對(duì)人們的身體健康造成威脅。因此，利用相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，深入分析化合物的檢測(cè)結(jié)果，能有效減少揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)大氣的污染程度，從而提升人們的生活質(zhì)量。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

檢測(cè)水性涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，需要準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料和試劑，并采用氣相色譜分析法，具體操作步驟如下。

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

揮發(fā)性有機(jī)化合物包括甲基異戊基酮、乙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醇、一縮二乙二醇、乙二醇單丁醚、正丁醇、十二醇雙酯、異丁醇、1，3-丙二醇、丙酮和十二醇酯等。

內(nèi)標(biāo)物：主要是指運(yùn)用某種純物質(zhì)區(qū)分待測(cè)物的含量，必須選擇能完全溶解于揮發(fā)性有機(jī)化合物的物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)中，可選擇二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚和乙二醇二甲醚等。

標(biāo)記物：主要是指在揮發(fā)性有機(jī)物中加入某種標(biāo)記質(zhì)，從而快速追蹤揮發(fā)性有機(jī)化合物的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)中，可選擇己二酸二乙酯等。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)主要采用氣相色譜法，實(shí)驗(yàn)條件主要分為非極性和極性類(lèi)色譜柱。其中，非極性類(lèi)色譜柱條件主要包括：①選用Rt-x5柱。包括二甲基硅氧烷（含量為95%）、苯基（含量為5%），膜厚30 m×0.32 mm。②氣化室溫度。氣化室溫度一般為200 ℃，檢測(cè)器溫度為250 ℃。③實(shí)驗(yàn)升溫過(guò)程。試驗(yàn)起始溫度為50 ℃，保持15 min，升溫速度保持在20 ℃/min，最高溫度不超過(guò)150 ℃，保持1 min左右。

極性類(lèi)色譜柱條件主要包括：①選用FFAP類(lèi)型柱。聚乙二醇型改性毛細(xì)管柱，膜厚30 m×0.32 mm。②氣化室溫度。氣化室溫度一般為180 ℃，檢測(cè)器溫度為230 ℃。③實(shí)驗(yàn)升溫過(guò)程。試驗(yàn)起始溫度為50 ℃，保持5 min，升溫速度保持在8 ℃/min，最高溫度不超過(guò)180 ℃，保持2 min左右。

1.3 具體實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取配置好的揮發(fā)性有機(jī)化合物試樣1 g（必須精確到0.1 mg），取配樣瓶，將試樣與內(nèi)標(biāo)物同時(shí)放入，并加入10 mL的甲醇；將配樣瓶搖勻并密封，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室定性分析數(shù)據(jù)，觀察揮發(fā)性有機(jī)化合物的檢測(cè)結(jié)果，分析數(shù)據(jù)如表1和表2所示。

2 檢測(cè)結(jié)果分析

2.1 選擇提取溶劑

該實(shí)驗(yàn)中提取溶劑可選擇甲醇，主要是因?yàn)榧状疾粫?huì)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生干擾，并能很好地溶解在試樣中。

2.2 定性分析

選取硅氧烷柱子和聚乙二醇柱子，其主體適應(yīng)范圍較廣，能提升日常檢測(cè)的效率，并能建立專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，這對(duì)檢測(cè)結(jié)果的積累有重要的意義。對(duì)于某種未知揮發(fā)性有機(jī)化合物，可結(jié)合上述柱子分別分析。為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，應(yīng)對(duì)柱子數(shù)據(jù)重復(fù)分析，從而降低數(shù)據(jù)重疊的可能性，且在必要的條件下可選擇氣相色譜儀，并聯(lián)用檢測(cè)器（GC-MS），從而保證定性數(shù)據(jù)的科學(xué)性。

2.3 選擇內(nèi)標(biāo)物的種類(lèi)，并進(jìn)行定量分析

從實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)，水性涂料揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量并不高，其可能含有的有機(jī)溶劑包括抗凍劑、膜助劑等，這類(lèi)物質(zhì)通過(guò)改變水性涂料的成膜溫度，可在室內(nèi)墻體上形成光滑的涂膜，其產(chǎn)品種類(lèi)主要包括乙二醇、N-甲基呲咯烷酮、正丁醇等。為了提升水性涂料的穩(wěn)定性，并起到防腐蝕的效果，一般會(huì)在水性木器型涂料、內(nèi)外墻型涂料和陰極型電泳漆中加入三乙胺等物質(zhì)，從而達(dá)到調(diào)和的目的。

從樣品檢測(cè)的結(jié)果中可得出，不同水性涂料中含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物有所不同。

從水性木器型涂料的分析結(jié)果可見(jiàn)，其本身含有三乙胺等堿性物質(zhì)，因此，可以選擇硅氧烷柱子，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)。此外，在定量分析時(shí)，可選擇二乙二醇乙醚等內(nèi)標(biāo)物。

從內(nèi)外墻型涂料的分析結(jié)果可見(jiàn)，其主要含有乙二醇、十二碳醇酯等揮發(fā)性有機(jī)化合物，具有沸點(diǎn)較高等特點(diǎn)。在進(jìn)行定量分析時(shí)，可以選擇乙二醇柱子。這樣能縮短檢測(cè)分析的時(shí)間，從而提升檢測(cè)效率。此外，在選擇具體內(nèi)標(biāo)物時(shí)，應(yīng)選用二乙二醇單丁醚等物質(zhì)，并使其充分溶解于揮發(fā)性有機(jī)化合物中。

從陰極型電泳漆的分析結(jié)果可見(jiàn)，此類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物與內(nèi)墻型涂料相似，具有堿性物質(zhì)等具有的特點(diǎn)，因此，可選擇硅氧烷柱子。此外，在進(jìn)行定量分析的過(guò)程中，內(nèi)標(biāo)物可選擇乙二醇乙醚。

2.4 十二醇酯的具體分析

水性涂料中含有大量的有機(jī)化合物，但不一定都屬于揮發(fā)性有機(jī)化合物，判定標(biāo)準(zhǔn)主要分為國(guó)際、國(guó)內(nèi)兩種。其中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)借助沸點(diǎn)溫度區(qū)分有機(jī)化合物，而我國(guó)將這一標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化，具體到了己二酸二乙酯物質(zhì)的沸點(diǎn)（250 ℃）。因此，當(dāng)有機(jī)化合物沸點(diǎn)未達(dá)到250 ℃時(shí)，就能判定其屬于揮發(fā)性有機(jī)化合物物質(zhì)。

十二醇酯是目前使用較廣泛的增塑劑，其能較好地幫助內(nèi)外墻水性涂料發(fā)揮自身的特性。但受到純度、雜質(zhì)種類(lèi)、生產(chǎn)廠家等方面因素的影響，導(dǎo)致生產(chǎn)出的十二醇酯存在一定的差別，特別是產(chǎn)品“理性化”。目前，我國(guó)未對(duì)十二醇酯制訂規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。但在發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)中，十二醇酯被劃分為免除溶劑或無(wú)毒溶劑。從免除溶劑的角度分析，十二醇酯的沸點(diǎn)高于250 ℃，并具備容易揮發(fā)等特性。需要注意的是，十二醇酯是否屬于免除溶劑，直接影響著內(nèi)墻型水性涂料的檢測(cè)結(jié)果。從無(wú)毒溶劑的角度分析，十二醇酯屬于無(wú)刺激性氣味類(lèi)型，不會(huì)對(duì)人體造成較大的傷害。

由此可見(jiàn)，在檢測(cè)揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，應(yīng)盡量不采用沸點(diǎn)溫度區(qū)分的方法，否則易導(dǎo)致部分沸點(diǎn)較高的有機(jī)溶劑被使用。但當(dāng)水性涂料中運(yùn)用此類(lèi)物質(zhì)時(shí)，可能會(huì)減緩揮發(fā)速度，進(jìn)而增加對(duì)人體的危害。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在檢測(cè)水性涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，可借助氣相色譜法對(duì)涂料樣品進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)總結(jié)樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，遵循定量分析規(guī)律，并選取合適的內(nèi)標(biāo)物和標(biāo)記物，可有效提升水性涂料的利用率和質(zhì)量。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，檢測(cè)工作仍然存在一些問(wèn)題，需要引起研究人員的高度重視，采取有針對(duì)性的解決措施，不斷創(chuàng)新檢測(cè)過(guò)程，精簡(jiǎn)實(shí)驗(yàn)程序，引進(jìn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法，并研究不同類(lèi)型水性涂料產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物化合物及其對(duì)大氣的污染程度，從而為相關(guān)水性涂料產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)支持，盡量減少揮發(fā)性有機(jī)化合物對(duì)人體的影響，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕