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建筑涂料VOC含量检测方法研究进展

放大字体  缩小字体 http://www.xxtlw.com  发布日期:2017-07-10  来源:互联网  浏览次数:666
中国新型涂料网讯:
       0 前 言
       从2001年,我国开始制定检测标准规范装修装饰市场,并取得了初步成效。但由于很多标准只是照搬和参考国外标准,未能结合我国国情进行适当修正,并且有些国外标准本身在技术上并不完善,使得这些标准所产生的效果受到一定的影响。现有标准还存在有待完善的地方,且未覆盖所有建筑涂料。
 
       1 建筑涂料VOC检测方法
       建筑涂料按功能分为墙面涂料、防水涂料、地坪涂料和功能性涂料。
       1.1 墙面涂料
       2001年,中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布了《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB 18581—2001)[3]和《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582—2001)[11]两项强制性国家标准,后者填补了我国建筑涂料在含量限值和检测分析方法的国家标准空白。条款首次提出了建筑涂料VOC的检测方法,挥发物组分测定步骤参照GB/T 6751—1986。GB 18581和GB 18582均使用差值法,GB 18581适用于溶剂型涂料,挥发物含量即为VOC含量;GB 18582适用于水性涂料,挥发物含量扣除水分后为VOC含量。对于低浓度VOC样品,差减法误差较大。2002年,中华人民共和国环境保护总局颁布了《环境标志产品技术要求水性涂料》(HBC 12—2002)[12],该规范给出了TVOC检测分析方法(气相色谱法),但是也并没有明确具体的试验参数设置和试验过程,使得业界在测定VOC含量成分时缺乏统一标准,导致测量结果存在很大差别,不能很好地衡量限值要求。2005年,原国家环境保护总局颁布了《环境标志产品技术要求 水性涂料》(HJ/T 201—2005)[13],该标准对《环境标志产品认证技术要求 水性涂料》(HBC 12—2002)的技术内容进行了部分改动,并按GB/T 1.1—2000[14]进行了全面修改,增添了附录B(VOC组分的定性分析),具体说明了VOC成分定性分析的具体过程和参数设置。但该附录为资料性附录,并非规范性附录,所以在行业内部,应用检测分析方法时,仍存在不同的方法,导致检测结果存在很大的差异性。HJ/T 201—2005现已被HJ 2537—2014替代,HJ 2537—2014的检测方法采用了GB/T 23986—2009中的方法。
       之后,《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582—2008)标准作为国家强制性标准代替了《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582—2001)。该法采用气相色谱法检测水性涂料中VOC,适用于VOC含量高于0.1%、低于15%的涂料样品,方法采用22种标准物定性,内标法定量,并需要扣除水分。GB 18582—2008虽然在方法上有很大改进,但是在贯彻执行时,其检测准确性遭到质疑,该VOC检测方法结果与计算值相比时高时低;同一样品在不同检测单位测定结果相差太大,重现性、再现性都很差。水性涂料VOC测定中最主要的误差来源于水分的测定,原因是标准中提出的气相色谱法和卡尔-费休法测定涂料中40%左右的水分不合适,因为气相色谱法测定时会带来5%~10%的相对平均偏差。在质量控制方面,该法仅规定了同一操作者平行测定的精密度,在涂料组分气相色谱法分析以及水分测定时缺乏加标回收率等参数。《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB 18581—2009)标准替代了国家强制性标准《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB 18581—2001)。新标准采用差值法测定VOC的含量,需要对涂料中沸点高于25 ℃的组分进行定性鉴定。如果不含沸点高于250 ℃的组分,则挥发物含量即为VOC含量;如果含有沸点高于250 ℃的组分,则需要定量测定,并从挥发物含量中扣除。室外建筑用涂料中VOC含量采用GB 24408—2009进行测定。
截至目前,我国已颁布实施的墙面涂料VOC检测标准如表1所示。
 
       1.2 防水涂料
       目前防水涂料有9大类,分别为水性沥青基防水涂料、聚氨酯防水涂料、溶剂型橡胶沥青防水涂料、聚合物乳液建筑防水涂料、聚合物水泥防水涂料、聚氯乙烯弹性防水涂料、建筑表面用有机硅防水剂、水乳型沥青防水涂料、道桥用防水涂料。其中应用最广泛的是聚氨酯防水涂料,国内最早的聚氨酯防水涂料标准是1992年颁布的《聚氨酯防水涂料》(JC 500—1992)。在此基础上,2003年《聚氨酯防水涂料》(GB/T 19250—2003)出台,JC 500—1992被废止[16]。2003版增加了对单组分聚氨酯涂料的相关要求,淘汰了焦油型聚氨酯涂料,修改了试验方法,调整了试验项目。然而,随着材料及工程应用技术的发展以及国家政策的变化,2003版聚氨酯涂料标准已不能满足实际需要。2013年3月,新《聚氨酯防水涂料》国标(GB/T 19250—2013)通过审查该标准,于2014年8月1日起正式实施。新标准并没有指明聚氨酯涂料VOC成分的检测分析方法。所以,行业内仍在使用2009年环保部颁布的《环境标志产品技术要求 防水涂料》(HJ 457—2009)规定的方法对防水涂料VOC进行成分分析。HJ457—2009中也没有具体指明防水涂料的检测方法,只是在检测方法中规定挥发固化型防水涂料VOC的检测按照《环境标志产品技术要求 水性涂料》HJ/T201—2005附录A规定的方法进行;反应固化型防水涂料VOC的检测按照《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB 18581—2001)标准进行。挥发固化型防水涂料采用的是GB/T 23986—
2009中的方法。反应固化型防水涂料VOC检测采用GB 18581—2009标准。
截至目前,我国已颁布实施的防水涂料VOC检测标准如表2所示。
 
       1.3 地坪涂料
       2008年5月,首次颁布的《地坪涂装材料》(GB/T 22374—2008)给出了水性地坪涂料VOC检测方法,溶剂型及无溶剂地坪涂料材料VOC按《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB18581—2001)中4.2规定进行检测[19],目前已被GB18581—2009取代。
       截至目前,我国已颁布实施的地坪涂料VOC检测标准如表3所示。

 
       1.4 功能性涂料
       功能性涂料是各种特殊性涂料的总称,即除了具有装饰和保护两种基本功能外,涂膜还能通过光、电、热、机械、化学或生物化学作用,以及其他进行能量相互作用、相互转换而产生某种特殊功能。功能性涂料主要品种有防火涂料、防霉防腐涂料、耐温耐湿涂料、杀虫涂料、防结露涂料、防静电涂料、弹性涂料、保温隔热涂料、耐沾污涂料等。这些涂料的相关规范只给了分类、技术指标、运输、贮存等要求,缺乏VOC检测分析方法的说明。所以行业内部通用《色漆和清漆 挥发性有机化合物(VOC)含量的测定 气相色谱法》(GB/T 23986—2009)来检测功能性涂料的VOC含量成分,该规范虽然指明了测量VOC成分的方法过程,但并没有具体说明测量时参数的选取,导致不同检测单位的测定结果相差太大,重现性、再现性都很差,使得行业内部分析涂料VOC成分没有统一的检测依据。截至目前,我国已颁布实施的功能性涂料和防腐涂料VOC检测标准如表4、表5所示。
 
       2 现有标准有待改进之处
       2.1 现有标准存在的问题
       以上4大类涂料VOC成分测定的方法很多,部分是行业标准,部分是国家标准。即使使用国家标准所列检测方法对同一种物质进行检测分析,结果也存在较大差异。(1)色谱柱直接决定被测样品的分离效果,是否有必要统一。GB 18581—2009标准用到的是聚二甲基硅氧烷毛细管柱,GB 18582—2008标准用到的是6%腈丙苯基/94%聚二甲基硅氧烷毛细管柱,而GB 24409—2009和GB 24408—2009标准用的是聚乙二醇毛细管柱。(2)在色谱分流比选择方面,当前大部分方法都是“分流比可调”,没有给出具体范围。GB/T 23986—2009标准附录B根据样品是否含水,将分流比分成1∶40或1∶20(水可稀释)和1∶100(不含水)。色谱分析中,如果样品成分浓度过高就会造成检测器的饱和,导致测量结果不准确;样品浓度低于仪器检出限,又会造成无法检出,所以要根据样品的浓度来设定合适的分流比等问题。(4)加标回收率指标是否应该纳入到标准中。
       2.1.1 墙面涂料
       墙面涂料的水型和溶剂型涂料国家标准中VOC检测方法不够完善,方法说明太笼统,没有具体说明在测定过程中的参数设置,导致检测方法缺少统一性。水性涂料的行业标准中虽然有详细的参数设置说明,但是行业标准中提出的气相色谱法和卡尔-费休法测定出的水分含量存在很大误差,所以水性涂料VOC测定亟待解决的是高含水量测定的准确度问题。
       2.1.2 防水涂料
       防水涂料VOC检测只有行业内部标准,缺少国家标准,且行业内部标准没有具体说明在测定过程中的参数设置,导致VOC检测方法缺少统一性。
       2.1.3 地坪涂料
       地坪涂料国家标准规范中虽然明确提出测定VOC所指定的参考标准,但是这些参考标准已被废止,所以需要重新确定合适的检测分析标准。
       2.1.4 功能性涂料
       功能性涂料VOC检测既没有国家标准,也没有行业内部标准。业界内部普遍通用的标准不够具体,检测分析方法不统一。
       2.2 完善现有标准
       有必要对现有测定方法进行统一。对于溶剂型涂料,VOC含量高,可以减少取样量;对于水性涂料,VOC含量低,可以增加取样量,最终使样品经稀释后,VOC含量处于相当的水平,有利于色谱条件的固定,如分流比等。(1)色谱柱组成。聚乙二醇毛细管柱是用来定性的,定性需要两个极性不同的毛细管柱,统一毛细管柱可以引申为统一测定方法,当前为差值法和气相色谱法。差值法需要高温烘干,有的需要扣除水分,有的需要扣除沸点高于250 ℃组分(需要气相色谱定性和定量),比较繁琐,不如直接用气相色谱法测定250 ℃以下组分的含量,结果也有可比性。(2)色谱分流比。最好通过调节取样量,固定分流比或在一定范围内,使得不同检测结构的数据具有可比性。(3)增加加标回收率指标。在水分测定时,加入回收率指标,一批样品选一两个样品测定;测定VOC时,加入替代物,规定其回收率指标。
 
关键词: 建筑涂料 VOC 检测
 
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