一直在提涂料中的VOC含量 它的测试方法你了解吗？

涂料中的VOC含量是现在一个极度热门的话题，国家出台政策针对VOC含量大于420g/L的涂料征收消费税。而近日，在江苏省发布的推广应用低（无）挥发性有机物含量涂料的通知中指出，自发文之日起，政府投资建设的公共建筑内外墙装饰，应当使用低（无）VOCs含量涂料。自2020年1月1日起，全省建筑内外墙装饰涂料应全面应用低（无）VOCs含量涂料。

　　那么问题来了，一直在提的涂料中的VOC含量，应该怎么测试呢？

　　对于溶剂型涂料，一般采用的测试方法为GB 23985—2009中8.2，样品中不含水，则简化为挥发物含量×密度即可，数据有很好的可比性。

　　但对于对于水性涂料的VOC含量检测就会有很多疑问。

　　为什么同一个样品的VOC含量怎么会差别这么大呢？

　　这是由于水性涂料产品的VOC测试方法多，如GB 18582—2008、GB18583—2008、GB 23985—2009、GB 23986—2009、GB 24408—2009、GB 24410—2009、HJ 2537—2014。其实这些测试方法本质上只有两种：差值法和气相色谱法。但因为在将水分含量扣除时，计算方法上有很大不同，所以同一个样品用不同的测试方法和计算方法得出的VOC含量有很大差别。

　　实验准备

　　1仪器和试剂

　　仪器：

　　烘箱(测试不挥发物含量用)；Agilent7890A气相色谱仪(测试VOC含量用)；检测器：氢火焰离子化检测器；色谱柱：HP-1301；Agilent7890B气相色谱仪(测试水分含量用)；检测器：热导检测器；色谱柱：大孔径毛细管柱CP7354苯乙烯-二乙烯基苯多孔高聚物柱。

　　试剂：

　　N,N-二甲基甲酰胺，用5?分子筛脱水；异丙醇，用5?分子筛脱水；乙腈、异丁醇。以上均为分析纯。

　　2气相色谱条件1

　　3气相色谱条件2

　　各种测试方法及计算方法比较

　　GB/T 23986—2009标准中的测试方法及计算方法

　　方法1：“待测”样品的VOC含量，以质量分数(%)表示。

　　方法2：“待测”样品的VOC含量，单位以克每升(g/L)表示。

　　方法3：“待测”样品扣除水后的VOC含量，单位以克每升(g/L)表示。

　　方法4：“待测”样品扣除水和豁免化合物(仅在有国家法规要求时适用)后的VOC含量，单位以克每升(g/L)表示。

　　式(1)～式(4)中：

　　mi——1 g试验样品中化合物i的质量，g；

　　meci——1 g试验样品中豁免化合物i的质量，g；

　　mw——1 g试验样品中水的质量，g；

　　s——试验样品在23 ℃时的密度，g/mL；

　　w——水在23 ℃时的密度，g/mL(23 ℃时， w=0.997 537 g/mL)；

　　eci——豁免化合物i的密度，g/mL。

　　GB/T 23986—2009标准中的测试方法及计算方法

　　方法1：“待测”样品的VOC含量，以质量分数(%)表示。

　　方法2：“待测”样品的VOC含量，单位为克每升(g/L)。

　　方法3：“待测”样品扣除水后的VOC含量，单位为克每升(g/L)。

　　方法4：“待测”样品扣除水和豁免化合物(仅在有国家法规要求时适用)后的VOC含量，单位为克每升(g/L)。

　　式(5)～式(6)中：

　　VOC1w——“待测”样品扣除水和豁免化合物后的VOC含量，g/L；

　　NV——不挥发物含量，%；

　　ww——水分含量，%；

　　weci——豁免化合物i的含量，%；

　　s——试验样品在23 ℃时的密度，g/mL；

　　w——水在23 ℃时的密度，g/mL(23 ℃时，w =0.997 537 g/mL)；

　　eci——豁免化合物i的密度，g/mL。

　　不同标准中的测试方法及计算方法比较

　　GB 18582—2008、GB 24408—2009、GB 24410—2009、HJ 2537—2014中建筑涂料的VOC含量采用的公式(3)进行测试及计算；HJ 2537—2014中工业涂料的VOC含量采用的公式(2)进行测试及计算；GB18583—2008中计算公式可以看出分子部分与公式(7)一样，只是分母不考虑密度的变化，只是公式(7)的简化版。因此只对上面的几种方法进行比较即可。

　　方法1[公式(1)和公式(5)]都是测试挥发物质量分数，只是测试方法不同，公式(1)采用气相色谱法直接测试, 公式(5)采用差值法间接测试；

　　方法2[公式(2)和公式(6)]与方法1基本一样，只是方法2将单位换算成克每升；由于国内法规中不涉及豁免化合物，因此两标准中的方法4不做比较；方法3是大家比较关注，也比较复杂的公式。下面将此公式的推算如下：

　　扣除水后的VOC含量，即将样品中的水分除去。将样品假设为两部分：一部分为水；一部分为扣水的样品。则：

　　假设样品中的VOC质量分数为a%，扣水样品中的VOC质量分数为b%，则：

　　m样 × a%=(m样 - m水)×b%

　　其中，w水为样品中水的质量分数。

　　扣水样品中的VOC= b% × 扣水，将公式(9)、(10)代入计算可得：

　　其中，a%由GB/T 23986—2009中规定的气相色谱法直接测定，即为公式(3)；由GB/T 23985—2009中规定的差值法间接测定，即为公式(7)。

　　结论

　　选择6个样品，同时按GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009标准方法测试，并用不同的方法计算，由于国内法规中不涉及豁免化合物，采用公式(4)计算的VOC含量与公式(3)一样，采用公式(8)计算的VOC含量与公式(7)一样。VOC含量结果见表3。

　　从表3可以看出：从公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)计算的VOC含量可以看出，1#～6#样品的VOC含量是从大至小的顺序，而公式(3)和公式(7)计算的VOC含量则没有按这个顺序排列。从1#样品和5#样品VOC含量可以看出：按公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)计算的VOC含量相差约10倍，而按公式(3)和公式(7)计算的VOC含量则基本差不多，这就是水含量数值引起的差别。

　　那数据有这么大的差别，我们到底选择那种计算方法呢？从表1可以看出由于公式(1)和公式(5)不涉及密度和水含量的测定，精密度较好，是一种优先选用的计算方法，是最基础的原始数据，最有可比性。那这种方法是不是最准确的测试VOC含量的方法呢？我们可以将1#～6#样品分别按样品和水的比例1：1混合均匀后，同时按GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009标准方法测试，并用不同的方法计算。VOC含量结果见表4。

　　从表4可以看出，按公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)计算的VOC含量约为表3中的VOC含量的50%。这就会给一些企业投机取巧的机会，VOC含量不合格的产品，加水稀释后就可能变成合格品。公式(3)和公式(7)计算的VOC含量和表3中的VOC含量数值变化不大，而水作为水性涂料的常用稀释剂，本身很环保，不存在任何污染，水的加入对样品在环境中VOC的释放没有影响，因此加水稀释样品后VOC含量应该基本没有变化，这更符合实际情况。

　　虽然GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009中的各种计算公式都可以计算VOC含量，但在强制性标准和法律法规中引用这两个标准时，一定要指定具体的计算方法，这样的数据才严谨，才有可比性。

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