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近年來，我國逐漸成為世界第一大涂料消費(fèi)國，隨著人們環(huán)保意識和健康意識的增強(qiáng)，涂料的安全使用已成為人們十分關(guān)心的問題。

由于涂料性能的要求，市售的各種涂料中，一般都有一定的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)添加量，在使用過程中釋放至大氣中污染環(huán)境，并對人體的健康造成危害。

從廣義上講，VOCs是在常溫常壓下，在大氣中可揮發(fā)的任何液體或固體有機(jī)化合物，其主要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等。VOCs對人體的危害較為廣泛，不但能引起癌癥、損害腎臟，而且還會對神經(jīng)功能、生殖系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)等造成損害，誘發(fā)硬皮病且對遺傳產(chǎn)生不良影響。

 

各個(gè)國家或機(jī)構(gòu)關(guān)于VOCs的定義不盡相同。

 

美國環(huán)保局(EPA)對VOCs的定義是指所有參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物，不包括CO?CO2?碳酸?金屬碳化物或碳酸鹽和碳酸銨。

 

歐盟對VOCs的定義是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.3kPa)下，初始沸點(diǎn)低于或等于250℃的有機(jī)化合物。

 

世界衛(wèi)生組織(WHO)將VOCs定義為室溫下飽和蒸氣壓超過133.3Pa?沸點(diǎn)在50~260℃之間的易揮發(fā)性有機(jī)化合物。

 

我國強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18581-2009和GB 18582-2008以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)HBCl2-2002對VOCs的定義是指涂料中總揮發(fā)物扣除水分后的物質(zhì)。

 

比較之下，美國環(huán)保局(EPA)的VOCs定義對沸點(diǎn)、初始餾點(diǎn)不作限定，強(qiáng)調(diào)是否參與大氣光化合反應(yīng)，認(rèn)為參加大氣光化合反應(yīng)、對大氣產(chǎn)生相應(yīng)的破壞的有機(jī)化合物歸屬于VOCs。歐盟和世界衛(wèi)生組織(WHO)對VOCs的定義對沸點(diǎn)或初始餾點(diǎn)作了限定，不管其是否參與大氣光化學(xué)反應(yīng)。

 

許多國際組織?政府管理機(jī)構(gòu)和研究機(jī)構(gòu)通過長期研究涂料生產(chǎn)?儲運(yùn)?使用和廢棄等各個(gè)環(huán)節(jié)，充分認(rèn)識到其在安全?環(huán)境保護(hù)和健康方面產(chǎn)生的負(fù)面影響，并不斷頒布更加全面?嚴(yán)格和統(tǒng)一的管理?xiàng)l例來對涂料產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)管。

 

美國環(huán)保局于1977年制定了大氣凈化法并不斷對其進(jìn)行完善，對189種空氣有害溶劑的排放標(biāo)準(zhǔn)作了限定；

 

英國從1996年4月1日起執(zhí)行不斷降低溶劑型膠粘劑的溶劑使用量的日期表；

 

德國從1992年起實(shí)施大氣潔凈法，1994年7月修訂汽車工業(yè)涂裝生產(chǎn)線上VOCs的排放管理辦法。

 

現(xiàn)在許多國家用實(shí)現(xiàn)環(huán)境標(biāo)志的方法來推動建材產(chǎn)品的發(fā)展，如德國的“藍(lán)色天使”，丹麥挪威的“健康建材”(HMB)標(biāo)準(zhǔn)。在我國，環(huán)境監(jiān)測部門?衛(wèi)生部門和建設(shè)部門從使用角度對涂料造成的空氣污染進(jìn)行相關(guān)的研究工作，從設(shè)計(jì)開始規(guī)范涂料產(chǎn)品的使用，推動涂料產(chǎn)品的升級換代，并制定了標(biāo)準(zhǔn)。

 

各國對涂料中VOCs的限量標(biāo)準(zhǔn)

 

涂料一般由成膜物質(zhì)(油料、樹脂基質(zhì))、次要成膜物(顏料、填料)、輔助成膜物質(zhì)(各類助劑)、揮發(fā)性物質(zhì)(溶劑、稀釋劑)組成。在涂料干結(jié)成膜(形)后，涂料中的溶劑、稀釋劑及其他易揮發(fā)物將隨著時(shí)間、溫度的變化逐漸釋放出來。

 

涂料中對人體有一定危害而被各類法規(guī)限制或被科學(xué)文獻(xiàn)關(guān)注的VOCs的種類有很多，在涂料中起到的作用各異，其殘留量與生產(chǎn)工藝等條件有關(guān)。

 

下面我們歸納一下現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法、文獻(xiàn)中關(guān)于涂料中的各類VOCs，主要分為酮類、鹵代烴、醛類、醇類、醚酯類、酯類、胺類、烷烴、苯系物、異氰酸酯及一些溶劑類物質(zhì)。發(fā)達(dá)國家對涂料中VOCs的量控制很嚴(yán)格，并制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

 

涂料中VOCs的限量值

 

日本涂料工業(yè)協(xié)會

乳膠漆 小于1%

 

歐盟

涂料(光澤度不大于45) 不大于30g/L

涂料(光澤度不小于45) 不大于200g/L

 

中國環(huán)保部

水性涂料 不大于250g/L

 

英國涂料聯(lián)合會

無光內(nèi)墻涂料 90~150g/L

有光內(nèi)墻涂料 125g/L

外墻涂料 100g/L

戶外門窗涂料 50g/L

 

GB 18582-2008

內(nèi)墻涂料 200g/L

 

GB 18581-2009

溶劑型木器涂料 750g/L

硝基漆類 600g/L(光澤不小于80)；700g/L(光澤小于80)

聚氨酯漆類 600g/L(光澤不小于80)；700g/L(光澤小于80)

 

GB 18583-2008

溶劑型膠粘劑 750g/L

水基型膠粘劑 50g/L

 

上海市地方標(biāo)準(zhǔn)：健康性建筑涂料

建筑涂料 TVOC不大于30g/L；VOCs空氣殘留不大于3.0mg/m3

 

美國對建筑涂料中VOCs的限量值

天線涂料 530g/m3

防污涂料 450g/m3

防涂涂料 600g/m3

瀝青涂料和膠脂瀝青 500g/m3

粘連涂層 600g/m3

老粉(墻粉重涂劑)  475g/m3

黑板再涂劑 450g/m3

混凝土養(yǎng)護(hù)與堵漏化合物 350g/m3

混凝土保護(hù)涂料 700g/m3

混凝土表面緩凝劑 400g/m3

改型清漆 725g/m3

干霧涂料 400g/m3

 

測定涂料中VOCs含量的標(biāo)準(zhǔn)方法對比

 

由于不同國際組織?政府管理機(jī)構(gòu)對VOCs的定義不同，限制VOCs排放立法的出發(fā)點(diǎn)不同，導(dǎo)致針對不同涂料產(chǎn)品制定的標(biāo)準(zhǔn)也各有不同。為了便于比較研究，我們總結(jié)了各國測定涂料中VOCs的標(biāo)準(zhǔn)方法如下：

 

ISO 11890-1-2007規(guī)定：當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中VOCs含量大于15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，可采用該法進(jìn)行測定，該法主要用于VOCs含量較大的溶劑型涂料產(chǎn)品。該法的原理是將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定以正確的質(zhì)量比或體積比混合(如需稀釋則用合適的稀釋劑稀釋)，分別測定樣品中的不揮發(fā)物含量?水含量和豁免化合物含量，然后按照公式計(jì)算VOCs的含量。

 

ISO 11890-2-2013規(guī)定：當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中VOCs的含量在0.10%~15%之間時(shí)，可采用該法進(jìn)行測定，該法主要用于VOCs含量較低的涂料產(chǎn)品。該法的原理是將涂料產(chǎn)品中各組分按規(guī)定以正確的質(zhì)量比或體積比混合，利用氣相色譜法分離出樣品中的有機(jī)揮發(fā)物和豁免化合物，根據(jù)保留時(shí)間法對樣品中的揮發(fā)物(包括VOCs和豁免化合物)進(jìn)行定性判定，再采用內(nèi)標(biāo)法建立校正因子對樣品中各VOCs和豁免化合物的含量進(jìn)行測定。繼而測定樣品中的水含量，扣除水含量后即為涂料產(chǎn)品中的VOCs的含量。

 

ISO 17895-2005規(guī)定：當(dāng)預(yù)期涂料產(chǎn)品中的VOCs含量在0.01%~0.1%之間時(shí)可采用該法進(jìn)行測定，該法主要用來測定VOCs含量很低的水性乳膠漆樣品中的VOCs。該法的原理是用帶隔膜密閉頂空瓶的頂空進(jìn)樣器進(jìn)樣，經(jīng)氣相色譜儀分離測定。進(jìn)樣時(shí)當(dāng)樣品被加熱至150℃后，其中的VOCs在樣液與頂空瓶的頂空之間達(dá)到平衡，一定量的頂空氣體進(jìn)樣至毛細(xì)管柱中，以十四烷(沸點(diǎn)252.6℃)的保留時(shí)間作為積分終點(diǎn)，對積分終點(diǎn)前的所有組分的峰面積進(jìn)行積分。

 

ASTM D6886-2012適用于檢測VOCs含量小于5%的涂料。原理是稱量后的試樣用四氫呋喃稀釋，利用氣相色譜-火焰離子化檢測器(GC-FID)?氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)或固相微萃取-氣相色譜法(SPME-GC)對試樣中的VOCs組分進(jìn)行定性，并區(qū)分VOCs與豁免化合物。采用內(nèi)標(biāo)物并根據(jù)峰面積的積分確定化合物的含量，并計(jì)算出涂料中的VOCs含量。

 

ASTM D3960-2005適用于測定色漆和相關(guān)涂料中VOCs含量，其原理基本上與ISO 11890-2007一致。

 

我國針對涂料中VOCs測定的國家標(biāo)準(zhǔn)有很多，以水性內(nèi)墻涂料中的VOCs為例，2001年我國制定了強(qiáng)制性限量標(biāo)準(zhǔn)GB18582-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》，其中VOCs的測定原理為涂料中總揮發(fā)物含量扣除水含量。

 

水性涂料中總揮發(fā)物含量按照GB 6751-1986進(jìn)行測定，測定溫度為(105±2)℃，保持3h，水含量可采用卡爾費(fèi)休法或氣相色譜法-熱導(dǎo)檢測器法進(jìn)行測定。

 

2008年我國頒布了新修訂的強(qiáng)制性限量標(biāo)準(zhǔn)GB 18582-2008，對水性涂料中的VOCs的測定提出了更高的要求，以己二酸二乙酯為溫度標(biāo)識物，采用氣相色譜直接進(jìn)樣法測定水性涂料中常含有的24種揮發(fā)性化合物的含量，從而求得涂料中總VOCs含量。

 

2005年又推出了新的環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HJ/T 201-2005)。