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国家标准中水性涂料VOC测试方法和计算方法比较
2018年11月06日    阅读量:1035    新闻来源:中国涂料在线 coatingol.com  |  投稿

0 前 言

涂料中的VOC含量在2015年是一个敏感的话题,国家出台政策针对VOC含量大于420 g/L的涂料征收消费税。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;而大家对于水性涂料就会有很多疑问,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、GB

18583—2008、GB 23985—2009、GB 23986—2009、GB 24408—2009、GB 24410—2009、HJ 2537—2014,这些测试方法本质上只有两种:差值法和气相色谱法。但将水分含量扣除时,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含量有很大差别中国涂料在线coatingol.com

 

1 实验准备

1.1 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5Å分子筛脱水;异丙醇,用5Å分子筛脱水;乙腈、异丁醇。以上均为分析纯。

1.2 气相色谱条件1(测试VOC含量用,见表1)


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2 各种测试方法及计算方法比较

2.1 GB/T 23986—2009标准中的测试方法及计算方法

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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。

2.2 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。


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式(5)~式(6)中:

VOC1we——“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。

2.3 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:


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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)。

 

3 结果与讨论

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。


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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。


4 结 语

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。


标签:工业涂料辅料与设备涂料百科技术中心涂料检测
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