内墙涂料总挥发性有机化合物(TVOC)释放量的标准检测方法探讨.docx

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1、内墙涂料总挥发性有机化合物(TVOC)释放量的标准检测方法探讨胡晓珍【摘 要】针对国内室内空气质量差,内墙涂料产品 TVOC 释放性能测试标准的空白, 研制了 60 L 小型环境舱应用于室内涂料 TVOC 释放量的检测,舱体性能优良并已通过计量;参考国外标准探讨了利用环境舱模拟室内环境测定内墙涂料 TVOC 释放量的标准方法,通过试验确定了关键参数,并选用不同配方样品以该标准方法进展验证试验.结果证明:该方法可以推断内墙涂料的 TVOC 释放性能的优劣,并具有良好的可操作 s 性和牢靠性,对我国内墙涂料 TVOC 释放量检测标准的建立具有很好的参考价值.同时得出 TVOC 与 VOC 之间没有

2、确定的相关性.【期刊名称】涂料工业【年(卷),期】2023(045)005【总页数】7 页(P47-53)【关键词】环境舱;TVOC;释放量;室内空气质量;内墙涂料【作 者】胡晓珍【作者单位】上海建科检验,上海 202308【正文语种】中 文【中图分类】TQ630.7+2近年来，随着人民生活质量的提高，室内装饰装修材料用量大幅增加，室内空气中TVOC 浓度也随之上升，使得“不良建筑综合症”和“不良建筑物相关性过敏性哮喘”等发病率逐年增高1，造成的危害日趋严峻，把握室内 TVOC 水平也显得更加急迫。目前国家对室内涂料的相关标准有 GB 185822023室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量、

3、HJ 25372023环境标志产品技术要求水性涂料和 GB 244102023室内装饰装修用水性木器涂料等，以上为有害物质限量标准，主要检测材料自身的有害物质含量，不同于建材材料释放在空气中的污染物量主要为 TVOC。TVOC 是室内空气的主要污染物，由于易溶于油脂，很简洁被肺部吸取危害人体安康。当其质量浓度低于 0.2 mg/m3 时，人体无不良反响，超过这个值，可能引起不适，甚至消灭头痛或其他神经性损害2。经调研，很多兴盛国家均已在 20 世纪建立了建筑材料 TVOC 释放量标准38 和相关评价标准体系，而我国在制订相关标准方面已落后于国外水平。为促进建筑 材料行业的安康进展，争论建筑材料

4、污染物释放性能检测方法，使检测方法能合理 评价建筑材料污染物的释放性能，真正表达检测标准的科学性、合理性，从而实现 建筑材料间的科学比较，同时也可以实现国际标准之间的相互比较。试验中对 TVOC 释放量定义为从建筑材料释放到环境测试舱的气体，利用 TenaxTA 吸附管采样，非极性色谱柱极性指数小于 10进展分析保存时间在正己烷沸点 69和正十六烷沸点 287之间的挥发性有机化合物总和。该定义主要是参照国际先进标准确定，有别于目前国内含量检测标准，如 GB 18582 2023室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量中 VOC 定义为在 101.3 kPa 标准压力下，任何初沸点低于或等于 25

5、0的有机化合物。在参考国外标准体系的根底上，制造了用于检测建筑材料 TVOC 释放量的 60 L 小型环境舱，验证该试验方法对不同配方内墙涂料的区分度。1.1 环境测试舱参考国外标准 ASTM D511620233、BIFMAM7.l20234、DD ENV13419219995、ISO 16000620236、ISO 16000920237、ISO 160171：20238及国内相关争论，选用了由化学惰性材料制成的可用于测试建筑材料污染物释放量的密闭舱体，其由密封舱、空气过滤器、空气温湿度调整把握及监控系统、流量调整把握装置、空气采样系统等局部组成， 容积为 60 L。舱体构造如图 1，舱实

6、例图如图 2，其技术参数要求为舱内空气温度231、舱内空气相对湿度 50%5%、空气交换率0.50.01次/h，被测样品外表四周空气流速 0.10.3 m/s；舱漏风量小于空气供给量的 5%；TVOC 本底浓度不大于 50 g/m3，评价中目标单一污染物本底浓度不大于 5 g/m3； 甲苯和正十二烷的平均回收率不小于 80%。1.2 试验预备1.2.1 环境测试舱的预备（1） 对符合 1.1 技术参数要求的环境测试舱进展清洗：首先用碱性清洗剂pH7.5清洗舱内壁，再用去离子水或蒸馏水擦洗舱内壁，放开舱门，开启风扇至舱体枯燥。（2） 向环境测试舱内通入净化处理后的清洁空气。1.2.2 Tenax

7、TA 吸附管的预备工作TenaxTA 吸附管使用前应通氮气加热活化，活化温度应高于解析温度，活化时间应不少于 30 min，活化至无杂质峰为止。1.2.3 程序升温步骤气相色谱仪柱操作条件应为程序升温，初始温度应为 50，保持 2 min，升温速率 8/min，温度升至 250，保持 5 min，后运行至 280，保持 2 min。1.3 试件制备将试样均匀涂刷在 200 mm300 mm 的无色透亮平板玻璃试板上，试件的涂刷量应符合表 1 的规定。同时制备 2 个试件，试样制备时，试验环境保持清洁通风，避开试样被污染，同一试板涂刷时间不超过 10 min，涂刷后将试件马上放入环境测试舱中，每

8、个舱体内放置 1 块试件，每次试验使用 2 个舱体。表 1 中的涂刷量是依据以下方式计算得出：a、膏状腻子的质量浓度为 1.7 kg/L，涂布量 1 kg/m2，样板面积 0.06 m2，则需要的膏状腻子量 60 g。b、内墙底漆色漆的质量浓度为 1.3 kg/L，按 10 m2/L 的涂布量，则 130 g涂料可涂布 1 m2，样板面积为 0.06 m2，则需要的涂料量约 8 g。c、内墙底漆清漆的质量浓度为 1.0 kg/L，按 20 m2/L 的涂布量，则 50 g 涂料可涂布 1 m2，样板面积为 0.06 m2，则需要的涂料量 3 g。d、内墙面漆的质量浓度为 1.4 kg/L，按

9、5.5 m2/L 的涂布量，则涂布 1 m2 需254.5 g 涂料，样板面积为 0.06 m2，则需要的涂料量约 15 g。e、水性木器漆色漆的质量浓度为 1.3 kg/L，施工稀释质量比为 10.2主漆 水，因此稀释后的密度为 1.08 kg/L，依据 7 m2/L 的涂布量，则涂布 1 m2 试件需 150 g 涂料，样板面积为 0.06 m2，则需要的涂料量 9 g。f、水性木器漆清漆的质量浓度为 1.03 kg/L，施工稀释质量比为 10.1主漆水，因此稀释后的密度为 0.936 kg/L，依据 10 m2/L 的涂布量，则涂布 1m2 试件需涂料 93.6 g，样板面积为 0.06

10、 m2，则需要的涂料量约 6 g。1.4 试验步骤1.4.1 舱本底浓度测定将按 1.2.1 清洗后的环境测试舱舱门关闭并开启运行，以舱体关闭舱门时刻计为 0 时刻，试验时间为241h，测定封舱 24 h 后舱内本底浓度。TVOC 释放量采样量为 6 L，各采集 2 个平行样品进展测定，取平均值，结果需满足 1.1 的要求，如不满足，依据 1.2.1 重复进展。1.4.2 试件放置将按 1.3 制备的试件放入环境测试舱居中位置，散发面应水平向上，使空气气流均匀地从试件外表通过，同时避开试样流落舱体外表，并快速关闭环境测试舱开头试验。1.4.3 测定时间以试件放入舱体时刻计为 0 时刻，测定时间

11、初定为第241h、第721h、第1681h。1.4.4 采样（1） TVOC 采样时应调整恒流采样仪在 0.2 L/min 的范围内保证取样流速小于进气流速的 80%，采样量为 6 L，同时应记录采样时间、采样流量、采样温度和大气压力。（2） 采样后取下吸附管，密封吸附管的两端并做好标记，然后放入密封的金属或玻璃容器中，并应尽快分析，采集空气样品最长可保存 7 d。1.4.5 分析（1） 选用液体外标法进展 TVOC 含量分析。首先抽取 15 L 标准溶液，在氮气流量为 100 mL/min 的条件下，将各组分含量分别为 0.05 g、0.1 g、0.5 g、1.0 g、2.0 g 的标准溶液

12、注入 TenaxTA 吸附管，3 min 后将吸附管取下并密封，以完成标准系列制备。（2） 标准系列承受热解析直接进样的气相色谱法分析。将吸附管置于热解吸装置中，在 280300内充分解析后，使解析气体直接由进样阀快速进入气相色谱仪进展色谱分析，以保存时间定性，以峰面积定量，以各组分的含量mg为横坐标，峰面积为纵坐标，分别绘制标准曲线，并计算回归方程。（3） 分析试验样品时，每支样品吸附管应按与标准系列一样的热解析气相色谱分析方法进展分析，以保存时间定性，以峰面积定量。试验过程中对未识别的峰，应以甲苯来定量计算。当存在与 TVOC 中各组分有一样或几乎一样的保存时间的组分干扰测定时，宜通过选择

13、适当的气相色谱柱和吸取管，或通过更严格的调整分析系统的条件，将干扰减到最低。1.5 试验结果的计算1.5.1 线性回归方程依据标准样品吸附管中各有机化合物的质量及相应色谱峰的面积，通过最小二乘法拟合得到线性回归方程，如式1，其线性相关系数应大于 0.995。式1中：Ai样品吸附管中组分 i 的色谱峰面积；ki组分 i 的线性回归方程的斜率；mi样品吸附管中组分 i 的质量，mg；bi组分 i 的线性回归方程在Y 轴上的截距，截距 bi 应尽可能小。1.5.2 空气样品中各组分释放量所采空气样品中各组分的释放量按式2计算。式2中：Ci所采空气样品中 i 组分的释放量，mg/m3；mi样品吸附管中

14、组分 i 的质量，mg；m0空白采样管中组分 i 的质量，mg；V空气采样体积， L。1.5.3 空气样品中各组分标准状态下释放量换算所采空气样品中各组分的释放量按式3换算成标准状态下的释放量。式3中：Cc标准状态下所采空气样品中 i 组分的释放量，mg/m3；P采样时采样点的大气压力，kPa；t采样时采样点的温度，。1.5.4 TVOC 释放量所采空气样品中 TVOC 的释放量按式4计算。式中：CTVOC标准状态下所采空气样品中 TVOC 释放量，mg/m3。CTVOC 应取 2 次测试结果的平均值，其相对偏差应小于 5%，否则应重进展试验，结果保留至小数点后 1 位。注：依据试验室条件，可

15、等同承受国际标准 ISO 160006：2023、ISO 160009：2023、ISO 1601712023 等先进方法进展分析。2.1 不同配方内墙涂料在同等条件下 TVOC 释放量检测数据选择 5 种有代表性的内墙涂料产品进展测试，并确定试样方法对样品区分的可行性。内墙涂料配方的主要区分如表 2，TVOC 释放量测试结果如表 3。由表 2 和表 3 可以觉察，从配方上看，1与 2使用一样的乳液，前者添加成膜助剂，后者添加助溶剂，在刷涂完毕 1 h 测得的 TVOC 数据较接近，而在 24 h 后， 助溶剂释放量到达峰值，随后消灭下降趋势，并在 168 h 后二者无明显差异；1 与 3，使

16、用一样的乳液添加了不同的成膜助剂，虽然 3成膜助剂用量仅为 1用量的 1/3，但其在 1 h 表现出极其明显的释放量，24 h 内急剧下降，并在 168 h 后二者趋于全都；1与 4均添加了一样的成膜助剂，所用的乳液不同，后者1 h 释放量较高，在 24 h 后二者趋于全都；1与 5相比，首先乳液种类不同， 其次 1添加成膜助剂，然其 1 h 测得的结果显示 5释放量较高，在 24 h 后 5根本无释放，1释放趋势较为平缓；2与 5相比，乳液不同，同样表现为添加了助溶剂的 2在 24 h 释放量较高。通过以上分析可得到：1使用不同的乳液、添加不同的成膜助剂、助溶剂，其释放趋势均有明显差异；2成

17、膜助剂比助溶剂释放 TVOC 速率快，助溶剂释放 TVOC 曲线较缓慢。通过以上分析可以证明该试验方法对不同体系及配方的建筑涂料具有良好的区分度。2.2 换气率确实定在国内外不同标准中，环境舱换气率大小不一，在美国木材协会标准 BIFMA M7.12023测定从办公家具、部件和座椅中排放出的挥发性化合物VOC的标准试验方法4、GB 185872023室内装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量9等标准中承受的是 1.0 次/h 的换气率，而JIS A1901建筑产品用挥发性有机化合物和醛类排放量测定.小室法10等则承受 0.5 次/h 的换气率。本争论选取 11 个不同企业生产的

18、不同内墙面漆样品以不同换气次数0.5 次/h 和 1.0 次/h进展比对试验，结果见图 3 和表 4。由表 4 和图 3 可以觉察，选用第 72 h 作为评价指标，换气率为 1.0 次/h 时，选取的 11 组样品 TVOC 释放量均在 1 mg/m3 以下，平均值为 0.133 mg/m3，方差为 0.04，结果显示该时刻 TVOC 释放量已经到达稳定状态，已经无法区分材料TVOC 释放量的优劣。同样选第 72 h 作为评价指标，在 0.5 次/h 的换气速率下样品 TVOC 释放量有高有低，平均值为 4.575 mg/m3，方差为 55，结果显示该时刻 TVOC 释放量有趋于稳定的趋势，且

19、简洁区分材料环保性能TVOC 释放量 优劣特点。从图 3 中还可以看出，一样样品在不同换气次数下的 TVOC 释放量区分度显示的更加明显。因此选用 0.5 次/h 作为验证试验方案的试验参数。2.3 内墙涂料释放量和限量试验数据比较通过参编单位送样、市场买样、国家/市级抽样及工程送样等渠道随机选择局部内墙涂料样品，依据本争论试验方法及 GB 185822023 分别对样品 TVOC 释放量和样品 VOC 含量进展测定，试验数据见表 5。由表 5 可以觉察，内墙涂料 VOC 含量检测结果为未检出时，不同样品第 72 h TVOC 释放量检测结果在 0.196 55.925 mg/m3 之间；而当

20、样品 VOC 含量检测结果为 31 g/L 时，该样品第 72 h TVOC 释放量检测结果仅为 1.353 mg/m3， 低于局部 VOC 含量检测结果为未检出的产品。即样品 TVOC 释放量和 VOC 含量之间没有确定的相关性，即释放量含量。内墙涂料 TVOC 释放量标准的建立对于改善室内环境，提高人们室内安康生活水平具有重要意义。本争论通过参考国内外标准和大量争论，建成了能够模拟室内环境的环境舱，舱体性能优良牢靠；并建立了一套内墙涂料 TVOC 释放量的检测标准，通过验证试验证明白该标准方法对不同涂料 TVOC 释放量具有良好的区分度， 能够用于内墙涂料 TVOC 释放量性能的判定，对我

21、国内墙涂料 TVOC 释放量标准的建立具有很好的参考价值。【相关文献】1杨旭.小型环境测试舱的研制和建筑装饰材料卫生学评价方法的争论 D.武汉：华中科技大学，2023.2梁宝生，田仁生.总挥发性有机化合物TVOC室内空气质量评价标准的指定J.环境评价， 2023，255：13.3ASTM INTERNATIONAL.ASTMD5116 10Reapproved 2023.Standard Guide for Small Scale Environmental Chamber Determinations of Organic Emissions from Indoor Materials/Pr

22、oductsS.American Society for Testing and Materials ，2023.4AMERICAN NATIONAL STANDARD FOR FURNISHINGS.BIFMA M7.l 2023.StandardTest Method For Determining VOC Emissions From Office Furniture Systems ， Components And SeatingS.Business and Institutional Furniture Manu facturers Association，2023.5EUROPEA

23、NCOMMITTEEFORSTANDARDIZATION.ENV13419 21999.BuildingproductsDetermination of the emission of volatile organic compounds Part 2： Emission testcellmethod S.Brussels， European Committee for Standardization ，1999.6THE INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STAND ARDIZATION.ISO 1600062023，Indoor airPart 6： Deter

24、mination of volatile organic compounds in indoor and test chamber air by active sampling on Tenax TA ？ sorbent，thermal desorption and gas chromatography using MS/FIDISO 160006：2023S.International Standard， 2023.7THE INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STAND ARDIZATION.ISO 1600092023，Indoor airPart 9：Dete

25、rmination of the emission of volatile organic compounds from building products and furnishing Emission test chamber methodISO 160009： 2023； English version of DIN EN ISO 16000 9：202304S.International Standard ， 2023.8THE INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STAND ARDIZATION.ISO 1601712023，Indoor， ambiant

26、and workplace airSampling and analysis of volatile organic compounds by sorbent tube/thermal desorption/capillary gas chromatography Part 1： Pumped samplingISO 160171：2023； German version EN ISO 16017 1：2023S.International Standard，2023.9天津市地毯争论所.GB 185872023.室内装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂有害物质释放限量s.北京：国家质量监视检验总局，2023.10JAPANESE INDUSTRIAL STANDARDARDS COMMITTEE.JIS A1901.Determination ofthe emission of volatile organic compounds and aldehydes for building products Small chamber method.TOKYO.Japanese Standards Association.2023.