樹脂涂料如何測定VOC的干貨
環境友好型水性樹脂涂料產品越來越多,水性樹脂涂料中VOCs含量必將越來越低是個大趨勢。同時隨著現代測試設備和儀器的發展,涂料檢測技術在不斷更新,對涂料中VOC的測試方法將有新的要求.我國還需不斷完善VOCs測試方法標準
建立涂料中“惰性VOCs”含量的測定方法——氣相色譜法,傳統的樹脂涂料在樹脂生產廠家和施工階段,需要加入溶劑或稀釋劑,成為樹脂涂料行業VOCs的主要來源。而在環境友好型涂料樹脂供應商,如光固化樹脂涂料、高固體分樹脂涂料、無溶劑樹脂涂料等體系中,通常會加入反應性溶劑,俗稱“活性稀釋劑”,如用于無溶劑環氧涂料的縮水甘油酯類或縮水甘油醚類、酚類等;用于輻射固化涂料的多官能度丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯類、乙烯基酯類、乙烯基醚類等;用于高固體分涂料的高羥值聚酯類或聚醚類、低相對分子質量聚烯烴類等。這些活性稀釋劑的絕大部分在涂料成膜過程中會參與反應,并未釋放到空氣中,也不會對環境造成污染,如果仍按常規VOC含量的測試方法進行測定顯然不科學、不符合技術的進步。鑒于此種現狀,建議給那些在涂料生產和施工過程中,用于降低體系黏度或改變產品某些性能,但不參與成膜反應的可揮發性有機化合物命名為“惰性VOCs”,此類VOCs會在涂料成膜過程中會釋放到空氣中。
建立涂膜釋放到空氣中VOCs含量的測定方法——環境艙/氣相色譜法樹脂涂料在生產和施工過程中會向空氣中釋放VOCs,并對環境以及生產和施工人員的健康造成危害。樹脂涂料成膜時,在其干燥過程中及干燥后的一段時間內均會向空氣中釋放VOCs,從而對環境和消費者的健康繼續造成危害。目前,國內外涂料行業基本均采用測定液體涂料產品中的VOCs方法,而對涂料成膜后向空氣中排放VOCs的測定方法及標準尚未建立。在這方面,我國環境監測和建材行業制定了一系列關于空氣質量或空氣凈化的標準,如:GB/T2761—2006、GB/T11737—1989、JC/T1074—2008、HJ583—2010、HJ584—2010等,但這些標準均是對整個室內環境中的VOC含量進行監測,而沒有對作為室內建材產品之一的涂料產品在VOC方面的實際貢獻進行獨立的分析測試,導致普通消費者往往認為涂料是室內環境污染的罪魁禍首,這或許已讓涂料行業被誤解了多年。目前,世界上有極少數國家已經開始采用以VOCs釋放量作為考查涂料環保性能的標準,其中最具代表性的是芬蘭“M1認證”,也是世界上最為嚴格、最為苛刻的產品認證標準。
2015年1月26日,國家財政部和國家稅務總局聯合發布了“關于對涂料征收消費稅的通知”,引起了涂料行業廣泛關注,也勢必使涂料行業對實際揮發到空氣中的VOCs更為關注。雖然“惰性VOC”是一個新的概念,但活性稀釋劑在涂料行業已應用了近20年,對其含量的測試,目前國內外均沒有建立政府或行業認可的測試方法標準,僅僅停留在從事未知物分析的實驗室的自建方法而已。在GB18581—2009《室內裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》中,特別規定了該標準不適用于輻射固化涂料和不飽和聚酯膩子,可見當時標準制定者已經意識到活性稀釋劑的問題,并認為采用傳統VOCs測試方法是不合適的。由于雙鍵轉化率的因素,輻射固化涂膜中會有殘余活性稀釋劑,導致VOCs含量測定結果可能會小于實際的VOC含量,但這部分殘余活性稀釋劑是可測定的,只要依據標準在“規定的條件下”進行測試,便不再會出現VOCs含量偏差的問題。如果采用沸點≤250℃即為VOC的定義,那么對“惰性VOCs”含量的測試則相對比較簡單,但卻意義重大,因此有必要開發建立涂料中惰性VOCs含量的測定方法——氣相色譜法。
建立涂料中豁免化合物含量的測定方法——氣相色譜法,美國及ISO組織對豁免化合物的定義:任何其他不參與大氣中光化學反應的有機化合物。該定義下所列出的豁免化合物種類很多,某些化合物雖在VOCs定義中被豁免了,但并不一定符合其他一些法律法規的要求,如丙酮是易制毒品的溶劑,氟代烴是消耗臭氧層的化合物,《蒙特利爾議定書》(1989年生效)中就已明確氟代烴為禁用化合物。因此,我國在制定此類法規或標準時不能簡單照搬硬抄國外的豁免化合物清單。
我國對豁免化合物尚沒有制定相關的法規或標準給予界定。為了在我國有效控制有機污染物的使用及有效區分豁免化合物,并與世界標準接軌,涂料行業應聯合環境保護部門,結合我國的實際情況,設計豁免化合物篩選方案,提出切實可行的豁免化合物清單,這樣有助于我國與國際接軌和提高國際間互信度。
在豁免化合物含量測試方面,除美國ASTM標準列出了很多美國認可的豁免化合物的檢測方法外,很少有其他國家或地區涉及此類檢測。由于豁免化合物一般為揮發性有機化合物,對其的檢測并不困難,采用常規的氣相色譜法即可進行,因此有必要開發建立涂料中豁免化合物含量的測定——氣相色譜法。
基于我國大多數實驗室都配備有氣相色譜儀,以及水性樹脂涂料產品中可能存在干擾卡爾•費休法測定水分含量的醛酮組分,故在等同轉版國際標準ISO11890—1和ISO11890—2制定我國對應的國家標準(即:GB/T23985—2009、GB/T23986—2009)時,對水分含量的測定進行了補充,增加了氣相色譜法。我國和美國建立的氣相色譜法均采用填充柱進行水分的分離,該填充柱需要測試者手工制作,故人為因素會影響色譜柱的分離效果,這或許也是氣相色譜法未被歐盟地區和ISO組織接受的原因。隨著科技的發展,毛細管色譜柱在現代的色譜分析中已占有主導地位,成品化的生產和嚴格的質量控制使毛細管色譜柱的分離效果得以保證,同時,隨著氣相色譜儀的推廣更深入、應用更廣泛以及色譜工作者的不懈努力,相信不久的將來,氣相色譜法測定涂料中水分含量會在更大范圍內得到充分的認可。
為了適應現代化的分析儀器,有必要開發建立水性樹脂涂料中水分含量的測定——毛細柱氣相色譜法。
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(文章轉自中國新型涂料網)