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          建筑涂料中揮發性有機化合物含量的測定和控制

          時間:2013-10-21 15:22來源:未知 作者:admin 點擊:

          建筑涂料中揮發性有機化合物含量的測定和控制
          發表時間:2005-3-31

          建筑涂料中揮發性有機化合物含量的測定和控制
           
           
           
          6.6.1前言
              眾所周知,去年底至今年初,我國出臺了幾個關于涂料的環保要求標準。它們是GB 18582-2001《室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量》、HBC 12-2002《環境標志產品認證技術要求水性涂料》和GB 50325-2001《民用建筑工程室內環境污染控制規范》等。這些標準的實施,對于規范市場,推動環保建筑涂料的發展,無疑將起積極作用。但在執行中,也引發了一些激烈的爭論。本文就揮發性有機化合物(VOC)含量的測定方法和控制指標談一點看法。
          6.6.2 什么是VOC
              在談論VOC含量的測定方法和控制指標之前,首先我們要搞清楚什么是VOC
              VOC是揮發性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。其定義有好幾種,例如,美國ASTM D3960-98標準將VOC定義為任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。美國聯邦環保署(EPA)的定義:揮發性有機化合物是除COCO2H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外,任何參加大氣光化學反應的碳化合物。世界衛生組織(WHO,1989)對總揮發性有機化合物(TVOC)的定義為,熔點低于室溫而沸點在50260之間的揮發性有機化合物的總稱。有關色漆和清漆通用術語的國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對VOC的定義是,原則上,在常溫常壓下,任何能自發揮發的有機液體和/或固體。同時,德國DIN 55649-2000標準在測定VOC含量時,又做了一個限定,即在通常壓力條件下,沸點或初餾點低于或等于250的任何有機化合物。巴斯夫公司則認為,最方便和最常見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬于VOC,而最普遍的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250的化學物質。所以沸點超過250的那些物質不歸入VOC的范疇,往往被稱為增塑劑。
              這些定義有相同之處,但也各有側重。如美國的定義,對沸點初餾點不作限定,強調參加大氣光化學反應。不參加大氣光化學反應的就叫作豁免溶劑,如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛生組織和巴斯夫則對沸點或初餾點作限定,不管其是否參加大氣光化學反應。國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對沸點初餾點不作限定,也不管是否參加大氣光化學反應,只強調在常溫常壓下能自發揮發
              可將這些VOC的定義分為二類,一類是普通意義上的VOC定義,只說明什么是揮發性有機物,或者是在什么條件下是揮發性有機物;另一類是環保意義上的定義,也就是說,是活潑的那一類揮發性有機物,即會產生危害的那一類揮發性有機物。非常明顯,從環保意義上說,揮發和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的。不揮發或不參加大氣光化學反應就不構成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產生潛力來分類的原因。
          6.6.3 為什么要控制VOC
              在大氣中,在太陽光和熱的作用下,VOC參與氧化氮反應,形成臭氧。臭氧導致空氣質量變差,并且是夏季煙霧主要組分。
              VOC排放到大氣有三個最終效應:刺激眼睛,煙霧和毒性氧化劑,尤其是臭氧。
              VOC對人體的影響可分為三種類型:一是氣味和感官,包括感官刺激,感覺干燥。二是粘膜刺激和其它系統毒性導致的病態,刺激眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道和皮膚等,VOC很容易通過血液-大腦的障礙,從而導致中樞神經系統受到抑制,使人產生頭痛、乏力、昏昏欲睡和不舒服的感覺。三是基因毒性和致癌性。
              當然,VOC對人的影響與其濃度有關。GB 50325-2001《民用建筑工程室內環境污染控制規范》規定,對于I類民用建筑工程,總揮發性有機化合物(TVOC)≤0.5mg/m3;對于類民用建筑工程,TVOC≤0.6mg/m3。符合此要求,就沒有影響。
          因此,為了提高空氣質量,我們要控制VOC,盡量降低VOC的含量,直至生產零VOC的涂料。
          6.6.4 乳膠漆還要降低VOC嗎?
              就總體而論,乳膠漆以水為分散介質,VOC是低的,比溶劑型涂料低得多,是比較環保的,人們可以放心地使用。因此,美國85%以上的內墻建筑涂料都是乳膠漆。據德國RAL-UZ 102-2000藍天使環境標志標準報導,1998年,德國就有53t乳膠漆用于內墻和頂棚的裝飾。乳膠漆亦已成為我國內墻、頂棚和外墻裝飾的主導產品。
              盡管如此,我們還要不斷降低乳膠漆的VOC,因為這對提高環境質量有好處。乳膠漆中VOC的來源主要是成膜助劑和二醇類溶劑。此外,還有乳液、色漿和助劑。降低乳膠漆VOC是好中求優的問題,是逐步達到理想境界的問題。
          6.6.5 VOC的控制指標
              不同國家,不同地區,甚至不同部門,因為生產水平不同,側重點不同,所以對VOC的控制指標的要求也不同。表6-6-1是部分例子。
           
          6-6-1 VOC控制指標
              環保要求的標準有兩類,即市場準入標準和環境標志標準。由表6-5-1可以看出,市場準入的門檻還是比較低,如美國的《建筑涂料和工業維護涂料管制條例》。當然,GB 18582-2001標準是在過去標準的基礎上,考慮到中國的現狀,確定了VOC的指標。其要求看來似乎高于美國的《建筑涂料和工業維護涂料管制條例》,其實是低于它。現在的水性內墻涂料,主要是指內墻乳膠漆。在內墻乳膠漆中,人們是很少會把溶劑加到13%這么多。建議下次將其修改為扣水后平光水性內墻涂料250g/L,非平光水性內墻涂料380g/L。這與美國的《建筑涂料和工業維護涂料管制條例》的要求一樣。這樣作為市場準入的標準還是可以做到的,同時,這樣規定也便于國際對比交流。扣水的用意是防止在涂料中加水成為低固體分而繞過法規,而事實上按干膜計仍然是高VOC。據美國聯邦環保署(EPA)對乳膠漆的實測結果表明,一般乳膠漆中總VOC含量為2%5%,相當于不扣水時30g/L75g/L,扣水時75g/L187.5g/L;而低VOC乳膠漆中總VOC含量為0.01%0.3%,相當于不扣水時0.15g/L4.5g/L,扣水時0.375g/L11.25g/L。上海市化學建材協會組織的對上海市水性內墻涂料VOC的委托抽樣測定結果如表6-6-2所示。十分明顯,上海市乳膠漆的VOC高于美國。表6-6-2中不扣水VOC大于100g/L的產品是達不到扣水后250g/L要求的。不扣水的147g/L約相當于扣水的368g/L,太高了。對這10%左右的企業,應該做些限制,促進其改進提高。這正是我們制定標準的目的
           
           
          6-6-2上海市水性內墻涂料VOC的測定結果
              另外,環境標志類標準要求會比市場準入類標準高,如國家環保局的水性涂料環境標志標準就高于國家強制性標準GB 18582-2001。當然,德國的藍天使環境標志標準要求就更高了。這是錦上添花。
          6.6.6 VOC的測定
          6.6.6.1 涂料VOC的測定
          VOC控制指標的確定與其測定方法和計算公式有著重要的關系。各種標準的測定方法和適用范圍列于表6-6-3。各種標準的計算公式列于表6-6-4
              由表6-6-3和表6-6-4可以看出,各個標準的測定方法不同,計算公式也不一致。進行數據比較時要特別小心。
          其實,測定VOC是不容易的,溶劑能在涂膜中殘留很久。據報道,對測定揮發物含量的標準ASTM D2369-89調查結果表明,高于預期5%34%。對二罐裝涂料偏差大,單罐裝的涂料比較合理。測定水性涂料的VOC更復雜,因為還要測定水含量。用ASTM D3960-96循環測試水性汽車漆,重視率為9.75%,這樣差的重現率是不足為奇的,因為水分分析方法的重現率差。用ASTM D3792-91標準氣相色譜法的重現率僅7.5%。三個復雜的卡爾費休法(Karl Fischer ASTM D4017-96)的重現率為4.2%7.4%。尤其是很低VOC的水性涂料,它會因水分分析
           

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