幾種鋼結構防火涂料VOC含量測定與分析

王智懿 商鐵林

【摘? 要】當前，鋼結構防火涂料在建筑施工過程中應用廣泛。隨著人們對于綠色節能的日益重視，鋼結構防火涂料的環保性能值得關注。目前，涂料產品最重要的環保指標為涂料的VOC值。基于此，實驗選取市面上5種溶劑型鋼結構防火涂料進行測試分析，分析這5種涂料的VOC值。經檢測，所選取涂料樣品的VOC值分別為：312g/L、205g/L、422g/L、440g/L、389g/L。

【Abstract】At present， the fire-retardant coatings for steel structures are widely used in the construction process of buildings. As people pay more and more attention to green and energy saving， the environmental protection performance of fire-retardant coatings for steel structures is worthy of attention. At present， the most important environmental protection index of coatings is the VOC values of coatings. Based on this， the experiment selects 5 kinds of solvent-based fire-retardant coatings for steel structures on the market for testing and analysis， and analyzes the VOC values of these 5 coatings. After testing， the VOC values of the samples of selected coatings were： 312g/L， 205g/L， 422g/L， 440g/L， 389g/L， respectively.

【關鍵詞】鋼結構;防火;涂料

【Keywords】steel structure; fire-retardance; coating

【中圖分類號】TQ637.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）01-0186-02

1 引言

當前，鋼結構廣泛應用于各類建筑中。雖然鋼材本身是難燃材料，但鋼材在高溫下力學性能會發生變化。無防火保護措施的鋼構件，在高溫條件下，強度會大大降低，從而失去支撐能力導致建筑物垮塌。歷史上，曾出現多起火災中鋼結構的垮塌事故。2005年主體為鋼結構的建筑32層高的西班牙馬德里Windsor大廈整幢建筑在火災中完全破壞，上部10多層完全坍塌;2006年布魯塞爾國際機場一個飛機維修庫燒毀倒塌，損失達數十億歐元;2013年杭州市蕭山區友成機工有限公司倉庫發生火災，鋼結構整體倒塌。最著名當屬2001年“9·11”事故中坍塌的紐約雙子塔，該起大家耳熟能詳的事故同樣是由于鋼結構在火災中力學性能失效導致大樓垮塌而造成。

鋼結構的火災問題如此突出，鋼結構防火的方法很多。例如，在鋼結構表面噴涂防火涂料，在施工過程中充水，在建筑材料中摻雜一些防火材料。在這些方法當中，噴涂防火涂料最為便捷，并且其成本較低，所以其應用最為廣泛。據統計，我國目前鋼結構防火涂料的年銷量達數萬噸。

鋼結構防火涂料具備多種優點，但是傳統鋼結構防火涂料的環保性卻存在一定的缺陷。隨著我國對于環境保護的日益重視，防火涂料的環保性能成為近年來的研究熱點。防火涂料對于環境最大的影響就是涂料中所含的VOC。VOC即揮發性有機化合物。20世紀70年代，國際室內空氣科學學會第一次提出了VOC概念，首次意識到了VOC對環境的污染。

研究表明，VOC是導發生光化學煙霧的前驅物，部分VOC能和氮氧化合物發生光化學反應，從而形成光化學煙霧。光化學煙霧會降低大氣的能見度，并且嚴重影響人類的健康特別是呼吸道健康，這已成為世界性的環境問題。

日本首先在1997年制定了《防止大氣污染的修正法》和《化學物質排放管理的促進法》明確提出減少VOC的排放。我國在2000年出臺了《中華人民共和國大氣污染防治法》，指出應減少VOC的排放;2001年又制定了國家標準《室內裝飾裝修材料 內墻涂料中有害物質限量》，明確要求室內用涂料的VOC不得大于200g/L，游離甲醛的濃度不得大于0.1g/L。

防火涂料中的VOC絕大部分來自溶劑和稀釋劑，另有一小部分來自成膜物質中未反應的殘余單體、揮發性的助劑和固化反應的副產物。防火涂料中最為常見的VOC主要有甲醛、乙醛、甲苯、二甲苯等。

2 實驗方法

正是由于鋼結構的防火的急迫性和環境友好涂料的倡導性，本文對于市面上的一些鋼結構防火涂料中的VOC值進行測量。VOC常用的檢測方法有差值法、氣相色譜法。本次論文研究選用氣相色譜法。氣相色譜法，又稱氣相層析，是一種在有機化學中對易于揮發而不發生分解的化合物進行分離與分析的色譜技術。

實驗過程：隨機選取市面上5種溶劑型鋼結構防火涂料，每種產品取2g加入1mL稀釋劑稀釋。分別標號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

實驗過程中，加入10mL稀釋1000倍的內標物：鄰苯二甲酸二甲酯。離心處理，吸取上層清液，最后放在氣相色譜上進行分析。

實驗過程中參數的設置為：初始溫度：50℃;升溫過程：10℃/min;最終溫度：260℃。

3 實驗結果及討論

按上述實驗方法測試溶劑型防火涂料樣品中的VOC。所測得的VOC結果見表1。

從實驗結果可以看出，樣品Ⅱ的VOC值最低，樣品Ⅳ的VOC值最高。總體上來看，本次所測試的涂料中VOC值總體偏高。雖然所選取的樣本數目還略顯不足，但一定程度上也能反映出市場上目前相關產品的性能水平。

4 VOC治理

針對VOC的治理主要包括兩方面。

4.1 行政手段整治

在行政管理方面。近年來，我國陸續推出了各項政策法規。2013年，國務院頒發的“國十條”有效推進VOC污染治理。2014年，環保部頒發了關于VOCs的排放清單，用以督促生產企業控制VOC排放的工作。2018年07月03日，國務院發布《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，涉及VOC管控的內容包括：

第一，大力控制氮氧化物和VOC（揮發性有機物）的排放;

第二，2020全年，VOC排放總量較2015年下降10%以上;

第三，推進重點行業污染治理升級改造：重點區域氮氧化物、揮發性有機物（VOC）全面執行大氣污染物特別排放限值;

第四，實施VOC專項整治方案：制定化工、工業涂裝、石化等VOC排放重點行業的綜合整治方案;

第五，考慮將VOC納入環境保護稅征收范圍;

第六，重點區域各城市開展環境空氣VOC監測;

第七，加強自動監控體系建設，涵蓋石化、化工、工業涂裝等VOC排放重點源，督促企業安裝自動監控設施;

第八，嚴格環境執法檢查，開展重點區域VOC污染治理。

4.2 技術工藝革新

在技術方面，應考慮從源頭入手，從根本上減少VOC的排放量。大力推行“環境友好型”涂料取代污染嚴重的傳統涂料。新的涂料工藝應不使用有機樹脂和有機溶劑，生產、使用過程無污染。選取硅酸鹽、無機礦物、水等清潔原料。確保燃燒阻火時不產生毒性氣體和煙霧。制備中可利用超細礦渣粉作為填料，礦渣粉天然、無毒、無污染，有很好的環保安全性能。可選用納米鈦白粉作為顏料，納米鈦白粉遮蓋力強，化學穩定性好，而且可以使形成的碳質層致密，提高碳質層的隔熱性能，還有利于提高其耐火極限。

5 結論

VOC含量直接影響著我國的生態環境情況。涂料行業作為環保部門VOC重點監管行業，有必要對涂料行業中市場應用廣泛的鋼結構防火涂料的VOC值進行測量分析。基于這一原因，本次研究選取市面上的一些鋼結構防火涂料，對其VOC值進行測量。實驗隨機選取5種溶劑型鋼結構防火涂料作為樣品，應用氣相色譜法測定其VOC值，并分析其環保性能。總體來看，數值偏高，相關行業還需進一步推進環境友好型鋼結構防火涂料技術的研究與應用。

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