水性涂料挥发性有机化合物的检测结果分析

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Science and Technology & Innovation ┃科技与创新
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文章编号：2095－6835（2016）12－0133－02
水性涂料挥发性有机化合物的检测结果分析
钟国鸣，张戈，凌晖
（广东产品质量监督检验研究院，广东佛山 528000）
摘要：水性涂料属于现代化绿色环保产品，主要分为水性木器型涂料、内外墙型涂料和阴极型电泳涂料等，被广泛运用于装修等领域。

但在实际生活中，水性涂料中含有大量的合成乳液单体，会产生一定的挥发性有机化合物。

重点参照《环境标志产品技术要求水性涂料》（HJ/T 201—2005）等相关标准，对多种不同的水性涂料挥发性有机化合物进行了检测，并经过相关科学检测后分析了其检测结果，以期达到试验预期目的，并提高检测效率和质量。

关键词：水性涂料；挥发性有机化合物；气相色谱分析法；沸点
中图分类号：TQ630.7 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2016.12.133
常温下沸点不高于250 ℃的有机化合物统称为挥发性有机化合物，主要是指水性涂料接触到空气后会与空气中的物质发生反应，产生部分固体或液体。

发生反应的主要影响因素为温度和压力。

随着经济全球化进程的不断推进，全球生产经营活动越发活跃，生产企业每天都会产出大量的挥发性有机化合物。

如果这些物质在大气中的含量过大，则不仅会给企业造成较大的经济损失，还会严重污染生态环境，进而对人们的身体健康造成威胁。

因此，利用相关科学实验，深入分析化合物的检测结果，能有效减少挥发性有机化合物对大气的污染程度，从而提升人们的生活质量。

1 实验设计
检测水性涂料挥发性有机化合物时，需要准备好实验材料
和试剂，并采用气相色谱分析法，具体操作步骤如下。

1.1 实验材料和设备
挥发性有机化合物包括甲基异戊基酮、乙二醇甲醚醋酸酯、苯甲醇、一缩二乙二醇、乙二醇单丁醚、正丁醇、十二醇双酯、异丁醇、1，3-丙二醇、丙酮和十二醇酯等。

内标物：主要是指运用某种纯物质区分待测物的含量，必须选择能完全溶解于挥发性有机化合物的物质。

在实验中，可选择二乙二醇丁醚醋酸酯、二乙二醇乙醚和乙二醇二甲醚等。

标记物：主要是指在挥发性有机物中加入某种标记质，从而快速追踪挥发性有机化合物的运动过程。

在实验中，可选择己二酸二乙酯等。

1.2 实验条件
本实验主要采用气相色谱法，实验条件主要分为非极性和极性类色谱柱。

其中，非极性类色谱柱条件主要包括：①选用Rt-x5柱。

包括二甲基硅氧烷（含量为95%）、苯基（含量为5%），膜厚30 m ×0.32 mm 。

②气化室温度。

气化室温度一般为200 ℃，检测器温度为250 ℃。

③实验升温过程。

试验起始温度为50 ℃，保持15 min ，升温速度保持在20 ℃/min ，最高温度不
流量提供的沿程阻力数据，我们对测量压降进行了分析和归纳，得出了如图2所示的单台换热器A 列设备压降与流量的关系。

图2 单台换热器A 列设备压降与流量的关系
从图2可以看出，实测压降减去沿程阻力部分所得的值比计算的理论压降还要高。

由此得知，设备外的沿程损失是导致压降偏高的原因之一，且随着冷却水流量的增加，实测压降与理论压降间的误差呈增大的趋势。

3.3 设计计算方面
所用的压降计算公式一般是通过实验的测试数据，并经过数据回归处理后获得的，其本身就存在一定的误差。

在实际运行时，换热器的运行条件与实验条件存在差异，再加上公式中相关参数的选定都有一定的经验性，因此，实际
压差超过设计值也就可以理解了。

目前，板式换热器SEC 侧实测压降值比设计值偏高约50%，主要原因有以下两点：①因测点布置位置的原因，压差测量值中包含了换热器外的部分管道的流动阻力。

这部分占偏高值的36%～46%.因此，在考虑这部分阻力后，可以适当提高实际测量的换热器压差报警值。

②设计计算换热器压差时，应该对设计误差予以足够的重视，并考虑裕度系数。

4 结束语
综上所述，板式换热器在运行过程中难免会出现一些问题。

通过分析板式换热器压差问题，我们认为该换热器压差高的原因是压差测点布置不当或存在设计误差。

笔者建议，可以适当提高换热器的压差报警值，对设计误差予以足够的重视，并考虑一定的裕度系数。

此外，对于可能出现的板式换热器压差升高的异常情况，笔者建议相关管理人员制订应急处理预案，加强对操作人员的培训和演练，防患于未然，确保出现紧急情况时做到正确处理，从而提升板式换热器的运行效果。

参考文献
［1］寇大成.重整焊接板式换热器压差升高原因和处理［J ］.广
州化工，2013（16）.
［2］张伟，李进.重整板换压差上升的原因分析与处理［J ］.城
市建设理论研究（电子版），2015（11）.
〔编辑：刘晓芳〕
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科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·134·
超过150 ℃，保持1 min左右。

极性类色谱柱条件主要包括：①选用FFAP类型柱。

聚乙
二醇型改性毛细管柱，膜厚30 m×0.32 mm。

②气化室温度。

气
化室温度一般为180 ℃，检测器温度为230 ℃。

③实验升温过程。

试验起始温度为50 ℃，保持5 min，升温速度保持在8 ℃/min，
最高温度不超过180 ℃，保持2 min左右。

1.3 具体实验方法
称取配置好的挥发性有机化合物试样1 g（必须精确到0.1 mg），
取配样瓶，将试样与内标物同时放入，并加入10 mL的甲醇；
将配样瓶摇匀并密封，根据相关实验室定性分析数据，观察挥
发性有机化合物的检测结果，分析数据如表1和表2所示。

表1 Rt-x5柱定性分析数据
挥发性有机
化合物物质
保留时间/min 沸点/℃相对保留值甲基异戊基酮 6.311 145 0.271 乙二醇甲
醚醋酸酯
13.441 147 0.492
苯甲醇 23.236 203 0.894 一缩二乙二醇 26.074 240 1.103
乙二醇单丁醚 24.128 254 0.982 正丁醇 8.94 120 0.451 十二醇双酯 24.214 290 0.993 异丁醇8.451 110 0.357 1，3-丙二醇19.21 215 0.813
表2 FFAP柱定性分析数据
挥发性有机
化合物物质
保留时间/min 沸点/℃相对保留值乙二醇单甲醚7.312 120 0.242 丙二醇单甲醚9.425 115 0.304 苯甲醇 24.238 205 0.814 一缩二乙二醇 22.144 245 0.751
乙二醇单丁醚 23.124 200 0.941 正丁醇8.023 115 0.343 十二醇双酯 26.212 230 0.945 异丁醇8.014 105 0.247 乙二醇乙
醚苏酸酯
25.21 216 0.864 2 检测结果分析
2.1 选择提取溶剂
该实验中提取溶剂可选择甲醇，主要是因为甲醇不会对挥
发性有机物产生干扰，并能很好地溶解在试样中。

2.2 定性分析
选取硅氧烷柱子和聚乙二醇柱子，其主体适应范围较广，
能提升日常检测的效率，并能建立专业的数据库，这对检测结
果的积累有重要的意义。

对于某种未知挥发性有机化合物，可
结合上述柱子分别分析。

为了确保分析结果的准确性和可靠性，
应对柱子数据重复分析，从而降低数据重叠的可能性，且在必
要的条件下可选择气相色谱仪，并联用检测器（GC-MS），从
而保证定性数据的科学性。

2.3 选择内标物的种类，并进行定量分析
从实际生产过程中可发现，水性涂料挥发性有机化合物的
含量并不高，其可能含有的有机溶剂包括抗冻剂、膜助剂等，
这类物质通过改变水性涂料的成膜温度，可在室内墙体上形成
光滑的涂膜，其产品种类主要包括乙二醇、N-甲基呲咯烷酮、
正丁醇等。

为了提升水性涂料的稳定性，并起到防腐蚀的效果，
一般会在水性木器型涂料、内外墙型涂料和阴极型电泳漆中加
入三乙胺等物质，从而达到调和的目的。

从样品检测的结果中可得出，不同水性涂料中含有的挥发
性有机化合物有所不同。

从水性木器型涂料的分析结果可见，其本身含有三乙胺等
碱性物质，因此，可以选择硅氧烷柱子，以实现预期的目标。

此外，在定量分析时，可选择二乙二醇乙醚等内标物。

从内外墙型涂料的分析结果可见，其主要含有乙二醇、十
二碳醇酯等挥发性有机化合物，具有沸点较高等特点。

在进行定
量分析时，可以选择乙二醇柱子。

这样能缩短检测分析的时间，
从而提升检测效率。

此外，在选择具体内标物时，应选用二乙二
醇单丁醚等物质，并使其充分溶解于挥发性有机化合物中。

从阴极型电泳漆的分析结果可见，此类挥发性有机化合物
与内墙型涂料相似，具有碱性物质等具有的特点，因此，可选
择硅氧烷柱子。

此外，在进行定量分析的过程中，内标物可选
择乙二醇乙醚。

2.4 十二醇酯的具体分析
水性涂料中含有大量的有机化合物，但不一定都属于挥发
性有机化合物，判定标准主要分为国际、国内两种。

其中，国
际标准借助沸点温度区分有机化合物，而我国将这一标准细化，
具体到了己二酸二乙酯物质的沸点（250 ℃）。

因此，当有机化
合物沸点未达到250 ℃时，就能判定其属于挥发性有机化合物
物质。

十二醇酯是目前使用较广泛的增塑剂，其能较好地帮助内
外墙水性涂料发挥自身的特性。

但受到纯度、杂质种类、生产
厂家等方面因素的影响，导致生产出的十二醇酯存在一定的差
别，特别是产品“理性化”。

目前，我国未对十二醇酯制订规范
标准。

但在发达国家的标准中，十二醇酯被划分为免除溶剂或无
毒溶剂。

从免除溶剂的角度分析，十二醇酯的沸点高于250 ℃，
并具备容易挥发等特性。

需要注意的是，十二醇酯是否属于免
除溶剂，直接影响着内墙型水性涂料的检测结果。

从无毒溶剂
的角度分析，十二醇酯属于无刺激性气味类型，不会对人体造
成较大的伤害。

由此可见，在检测挥发性有机化合物时，应尽量不采用沸
点温度区分的方法，否则易导致部分沸点较高的有机溶剂被使
用。

但当水性涂料中运用此类物质时，可能会减缓挥发速度，
进而增加对人体的危害。

3 结束语
综上所述，在检测水性涂料中的挥发性有机化合物时，可
借助气相色谱法对涂料样品进行检测。

通过总结样品中挥发性
有机化合物的含量，参照相关标准，遵循定量分析规律，并选
取合适的内标物和标记物，可有效提升水性涂料的利用率和质
量。

在实际运用过程中，检测工作仍然存在一些问题，需要引起
研究人员的高度重视，采取有针对性的解决措施，不断创新检测
过程，精简实验程序，引进先进的实验方法，并研究不同类型水
性涂料产生的挥发性有机物化合物及其对大气的污染程度，从而
为相关水性涂料产品的生产企业提供技术支持，尽量减少挥发
性有机化合物对人体的影响，促进人与自然的和谐发展。