乳膠漆氣味強度評價方法的研究

高恒，譚宇昂，李昶，黃建滔，張志秋

[1.東莞市萬科建筑技術研究有限公司，廣東 東莞 523808；2.立邦涂料（中國）有限公司，上海 201201]

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和健康、環保、節能意識的增強，大力發展健康環保型建筑內墻涂料是實現我國建筑涂料行業可持續發展的重要途徑[1]。對于乳膠漆來說，氣味主要來自于有機組分的乳液和助劑。不添加香精或氣味遮蔽劑，具有氣味低和施工后快速消散的低氣味乳膠漆逐漸得到市場廣泛認可[2]。各大水性涂料生產商據此相應推出了一系列低/無氣味的水性涂料產品[3-4]。氣味是一種主觀感受，主要來源于相對分子質量小、易揮發的物質，其強弱與人的嗅覺閾值緊密相關[5]。涂料生產商在開發低揮發性有機物（VOC）水性涂料配方和涂料施工應用中都會遇到一些無法預測或者不能避免的氣味問題[6]。建筑涂料氣味的劃分沒有統一的標準，對于日益不斷發展的低氣味建筑涂料未能進行氣味強度的劃分。頂空氣質聯用（HS-GCMS）方法目前發展得比較成熟，可以根據對應化合物的出峰時間及峰面積，定性、定量測定物質，識別涂料中的各種物質，但HS-GCMS方法不能識別氣味[7-8]。

為了快速準確地測試乳膠漆涂料的氣味，本研究通過設計一款氣味試驗艙，制備樣板進行氣味收集，然后通過氣味試驗艙內置氣味測試儀取代人工嗅辨進行測試，依據測試數據對涂料氣味進行有效評估。通過對4種不同品牌內墻乳膠漆產品的優等品、一等品、合格品進行氣味強度測試，結果表明，所設計的建筑涂料氣味測試裝置和檢測方法簡單有效、經濟便捷，可有效減小人為影響，解決乳膠漆中氣味的區分和鑒定難題，為建筑涂料氣味檢測技術領域提供一種全新的測試方法。

1 試驗

1.1 試驗材料

課題組從市場隨機抽選4個國內外品牌乳膠漆，每個品牌購置符合GB/T 9756—2018《合成樹脂乳液內墻涂料》標準要求的不同等級（合格品、一等品、優等品）的共12款內墻乳膠漆產品。

1.2 儀器設備

氣味試驗艙：課題組自主開發，試驗艙具有密閉、換氣功能，自身潔凈無氣味，艙體長度0.5 m、寬度0.4 m、高0.5 m、艙壁厚度為10 mm，容積為100 L，試驗艙材質為304不銹鋼，頂部設置艙門，用于放置樣品，可密封（見圖1）。試驗艙一端裝有換氣閥和鼓風機，另一端設置換氣閥及XP-329ⅢR氣味測試儀（日本新宇宙株式會社公司）。恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司。普通透明玻璃板（20 cm×30 cm×0.5 cm）：市售。

圖1 氣味試驗艙實物

1.3 試驗原理

制備好的樣板放入定制的氣味試驗艙中，經過通風、密閉一定時間后收集試驗艙內氣體，然后用氣味測試儀進行測量，氣味測試儀內置高靈敏度氧化銦系熱絲型燒結半導體式傳感器，對各種香味、臭味氣體具有超高靈敏度，通過軟件計算直接顯示數值，依據數顯氣味測試值的大小對乳膠漆氣味等級進行評估。數值越大，說明氣味強度越大；反之數值越小，說明氣味強度越小。

1.4 試驗方法

1.4.1 人工嗅辨氣味等級評定法

人工嗅辨氣味等級評定參照HG/T 4065—2008《膠粘劑氣味評價方法》進行測試，按標準要求成立5人氣味評定小組：好抽煙者、喜歡使用化妝品者、習慣嚼口香糖者以及有其他嗅覺問題的人不適合成為小組的成員；小組成員一旦選定，應盡量保持不變；在進行氣味評價前3 h，小組成員不應吸食香煙等帶有較強氣味的食物，傷風鼻塞者也不宜參與氣味評定。具體測試流程如下：將20 g測試樣品置于1 L玻璃罐中，然后密封24 h，開罐后立即由氣味評定小組成員依次按表1進行氣味等級評定，以人數較多的一致結果作為評定結果。

表1 內墻乳膠漆氣味等級劃分

1.4.2 氣味試驗艙法

將試驗艙、玻璃板用蒸餾水清洗干凈，干燥后待用。將內墻乳膠漆分別涂刷到2塊干凈的玻璃板表面，每塊試板的涂刷面積為600 cm2，涂刷量為（10±0.5）g。將樣板放入恒溫干燥箱中，在（50±1）℃條件下干燥30 min，取出后在室溫下放置30 min。打開試驗艙門，涂刷面向上，將試板放入已通風處理過的試驗艙中，關閉艙門，打開兩端的換氣閥，用鼓風機通風10 min后關閉兩端換氣閥，密閉氣味試驗艙45 min，打開只有換氣閥的一端，有鼓風機的一端換氣閥仍保持關閉，立刻將便攜式氣味測試儀置于換氣閥套管內進行氣味測試，共測試3次，取3次氣味測試的算術平均值作為氣味強度測試結果，需在5 min內完成測試。測試值越小，表示氣味強度越低。

2 試驗結果與討論

2.1 人工嗅辨氣味等級評定結果分析

表2為氣味評定小組按標準要求評定的4種不同品牌內墻乳膠漆的氣味強度等級。

表2 人工嗅辨乳膠漆氣味等級評定

從表2可見，除了B品牌的一等品與合格品評定結果相同外，同一品牌不同等級產品的氣味評定等級隨著涂料品級的提高，氣味強度越來越低。這是由于涂料氣味主要來源于有機溶劑，包括乳液及各種助劑，涂料品級越高價格越高，原材料選用要求也就越高，多選用高沸點難揮發的助劑，有機物的揮發速度相對較慢，氣味強度也就越低。對比不同品牌優等品，只有A品牌的氣味評定等級為1級，其余品牌均評定為2級；對比不同品牌一等品，只有A品牌的氣味評價等級為2級，其余均評定為3級。此結果說明，在低氣味的情況下氣味評定小組的評價基本一致，結果較為準確。但對于合格品而言，氣味評定小組的結果出現了較明顯的不一致性，分別是1種3級、2種4級和1種5級。此外，4級強烈的不適氣味與5級有刺激性的不適氣味，界限開始不那么明顯，且結果評定存在個人主觀因素，如小組成員喜好某種氣味，會導致判定的氣味等級存在比較大的誤差，難以真實反饋試驗結果。

2.2 氣味試驗艙測試結果分析

表3為采用氣味試驗艙測試的氣味強度測試結果。

表3 氣味試驗艙氣味強度測試結果

由表3可見，同一品牌不同等級乳膠漆產品的氣味強度測試結果存在明顯差異。優等品的氣味強度值最低，隨后是一等品、合格品，這與人工嗅辨等級評定結果規律相同，說明該氣味測試方法的可行性。此外，不同品牌相同等級乳膠漆產品的氣味強度值存在輕微差異，說明氣味實驗艙法的精確度較高。相同等級不同品牌乳膠漆產品的氣味強度值整體數據差異不大，優等品的氣味強度值在60左右，一等品的在90左右，合格品的在150左右，能反映出目前市場上乳膠漆產品的氣味強度水平。

2.3 人工嗅辨氣味等級與氣味試驗艙法評定法對比

由上述2種內墻乳膠漆氣味測試方法的測試結果得到了基本一致的評價結果。不同等級乳膠漆產品的氣味強度排序為：優等品＜一等品＜合格品。但氣味試驗艙法相比人工嗅辯法而言，氣味識別靈敏度高，氣味強度可數據量化，可極大程度地減少人為誤差，受外界因素影響較小，測試結果更為精確。不同品牌相同等級乳膠漆產品的氣味差異小，人工嗅辨難以區分差異性，基本評定為同一等級；而氣味試驗艙法通過傳感器可以鑒別出其差異性，篩選出氣味更低的內墻乳膠漆產品。同一品牌不同等級的產品，人工嗅辨存在一定誤差，如B品牌的一等品和合格品評定等級都是3級；而氣味試驗艙法則能鑒別出其明顯差異。此外，人工嗅辨氣味等級評定法檢測周期需要24 h，而氣味試驗艙法的測試周期只需2 h，更為快速。乳膠漆的氣味一般都是揮發性有機物，且部分產品存在強烈刺激性氣味，人工嗅辨可能存在一定的身體危害性，而氣味試驗艙法則可以避免該問題。整體看，氣味試驗艙法在鑒別各不同等級的乳膠漆產品方面，不受嗅辨者個人主觀因素的影響，通過高靈敏度傳感器能夠定量地進行更精確的氣味強度區分，縮短檢測周期，檢測過程更安全，體現了本測試方法的優越性。

3 結語

（1）通過對4種品牌不同等級內墻乳膠漆產品的氣味進行人工嗅辨氣味等級和氣味試驗艙法檢測評定法對比結果表明，2種氣味評定法的測試結果基本一致。乳膠漆的品級越高，氣味越低，氣味強度大小排序為：優等品＜一等品＜合格品。

（2）人工嗅辨氣味等級評定法可對乳膠漆氣味簡單地進行分級，但對于不同品牌、相同品級的產品難以區分，且評定結果容易受嗅辨者個人主觀因素的影響。

（3）氣味試驗艙法可對乳膠漆的氣味強度進行定量分析，精確度更高，不受人為因素影響，能更準確地測試出不同品牌、不同等級乳膠漆的氣味強度值，且可使檢測周期縮短，檢測過程更加安全。