淺析不同涂刷工藝的木家具面板中揮發性有機化合物的釋放量

王金 陳璐 趙月嬌 樊武琨 孫宏娟 崔金華

（中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京100024）

0 引言

近年來，室內空氣質量給人體健康造成損害已成為一個社會熱點，木家具作為辦公、民用家具的重要組成部分，是室內空氣的一個重要污染源[1]，其揮發性有機化合物（VOCs）釋放量的多少關系消費者的健康安全。木家具原材料本身含有一定量的VOCs，同時，為了使實木家具產品呈現更好的紋理和色澤，往往給木家具產品表面涂刷漆料，這一過程不可避免地會引入一定量的VOCs。

目前，美國等發達國家對家具VOCs的檢測一般采用環境艙法，目的是盡量模擬材料的使用條件，測量材料的有害物質釋放量。例如，ASTM.D 5116-10[2]和ASTM.D 6670-01[3]分別采用小環境艙和大環境艙測量室內材料及制品的揮發性有機物釋放量，美國環境保護協會（U.S.EPA）建議采用大艙法測量建筑材料及其制品的揮發性有機物和醛類的釋放量[4]。

本文以木家具面板為研究對象，采用環境艙法，測定不同涂刷工藝的木家具面板在艙內一段時間的揮發性有機化合物釋放量，為控制木家具產品VOCs釋放量提供數據支持。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

氣質聯用儀（GC/MS QP2020，島津），熱解吸儀（TD20，島津），多艙法VOC檢測環境艙（CET-Y40D3，福軒），16種VOCs混合標準溶液（正己烷、苯、三氯乙烯、甲苯、辛烯、乙酸丁酯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、壬烷、異辛醇、十一烷、十四烷、十六烷，北京壇墨質檢標準物質中心），高純氦氣（純度不低于99.999%，誠為峰有限公司），恒流采樣泵（MC-1000，上海麥馳軟件科技有限公司）。

1.2 試驗條件

1.2.1 熱脫附條件

采樣管：不銹鋼管，Tenax?TA；吹干最高溫度100℃；管脫附溫度250℃，保持10min。阱的吸附材料：Tenax?GR；阱聚焦溫度-15℃；阱脫附溫度280℃。

1.2.2 氣相色譜-質譜分析條件

標準曲線繪制：取100μg/mL濃度的標液，依次抽取不同體積1μL、2μL、3μL、5μL、6μL、8μL，配制成標準采樣管系列。

色譜條件：石英毛細管色譜柱HP-5MS色譜柱（30m*0.25mm*0.5μm），固定相為5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷。載氣為高純氦氣（99.9999%）。柱升溫程序：初始溫度42℃，保持15min，以10℃/min速率程序升溫到100℃，保持2min，然后以20℃/min速率程序升溫到250℃，保持5min。

質譜條件：電離方式EI；電離能量70eV；離子源溫度250℃；全掃描模式；質量掃描范圍：30amu～800amu。

1.3 試驗過程

1.3.1 樣品準備

取兩種木家具面板樣品，編號為1#、2#，另取1#木家具面板樣品的平行樣品，編號為3#，分別按照兩遍底漆三遍面漆、三遍底漆一遍面漆、兩遍底漆一遍面漆、UV底漆一遍面漆的涂刷方式制樣，樣品編號如表1所示。

表1 不同涂刷工藝的木家具面板樣品及其編號

1.3.2 試驗方法

開啟環境艙，環境測試艙系統示意圖見圖1。環境艙在換氣率為1±5% m3/h的條件下通風，新風溫度控制在23±1℃，相對濕度為50±5%，等待調整艙內的溫濕度值至設定值范圍。

圖1 環境測試艙系統示意圖

待環境艙內的溫濕度值至設定值范圍后，用活化好的采樣管采集環境艙本底濃度，恒流采集約10L艙內氣體，記錄采樣開始和結束的時間、艙內溫濕度及環境大氣壓。采集本底樣品完成后，將木家具面板樣品放入艙內中部位置，記錄開始時間，在樣品入艙12h后分別采集艙內空氣樣品，恒流采集約10L艙內氣體，記錄艙內溫濕度及環境大氣壓，見表2。

表2 放置木家具面板樣品后艙內空氣樣品采樣條件

采樣管收集到的揮發性有機化合物通過熱脫附后進入冷阱，最后進入毛細柱氣相色譜進行分析，用質譜定性，峰高或峰面積定量。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的繪制

以標準物質的質量為橫坐標，以各標準物質的特征離子峰面積為縱坐標，繪制標準曲線，得到各種苯系物及揮發性有機化合物的保留時間、線性（平均響應因子）回歸方程、線性相關系數，見表3。總離子色譜圖如圖2所示。

表3 標準物質的線性回歸方程

圖2 標準物質的GC-MS總離子色譜圖

2.2 被測木家具面板樣品的譜圖分析

通過氣相色譜-質譜法對木家具面板樣品放置艙內后12h的氣體樣品進行分析，部分艙內氣體樣品的總離子譜圖如圖3所示。

圖3 部分木家具面板樣品放置艙內12h時采集的艙內氣體樣品總離子色譜圖

通過比較圖3（a）、（b）、（c）可見，樣品1-1#和3-1#譜圖基本一致，而與樣品2-1#的譜圖有明顯差別；比較圖3（b）和（d）可見，樣品2-1#和2-4#中VOCs的種類和釋放量也有一定差別。

2.3 被測木家具面板樣品中TVOC的釋放量分析

對不同時間采集的1m3艙內木家具面板樣品氣體進行分析，單一目標化合物的沒有標物的目標成分以甲苯的響應強度計，對不同涂刷工藝的木家具面板樣品中TVOC釋放量（扣除本底）進行統計，結果如圖4所示。

圖4 被測的木家具面板樣品中TVOC釋放量統計圖

結果表明，兩個被測木家具平行樣品每種涂刷工藝所測得的TVOC釋放量相近，采用不同涂刷工藝的同種木家具面板樣品中TVOC釋放量有一定差別，而同種涂刷工藝的不同木家具面板樣品中TVOC的釋放量也不同。此外，涂刷工藝中采用UV底漆的木家具樣品中TVOC的釋放量相對最低，這說明涂刷工藝中選擇的漆料對木家具樣品中TVOC的釋放量有一定影響。

在GB 18204.2《家具安全 有害物質限量第2部分：木家具》的標準解讀中[5]，木家具中揮發性有機化合物限量值要求采用GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規定的TVOC限量值，即木家具釋放到環境艙空氣中的TVOC濃度不超過0.6mg/m3。從測試結果看，所測木家具面板樣品的TVOC釋放量滿足標準限量值。

3 結論

采用環境艙法對不同涂刷工藝的木家具面板樣品中揮發性有機化合物釋放量的試驗研究表明，在被測的12個木家具樣品中，采用相同涂刷工藝的同種木家具樣品所測得的TVOC釋放量相近，采用不同涂刷工藝的同種木家具面板樣品中TVOC釋放量有一定差別，而采用同種涂刷工藝的不同木家具面板樣品中TVOC的釋放量也不同。

在實際涂刷過程中，木家具原材料種類、選用的漆料和涂刷次數都會影響木家具產品的VOCs釋放量。做好每個環節的質量控制，才能最大程度降低木家具產品的VOCs釋放量。