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國家標準中水性塗料VOC測試方法和計算方法比較
來源: | 作者:pro3f4106 | 發布時間: 2018-08-18 | 1135 次瀏覽 | 分享到:
   塗料中的VOC含量在2015年是一個敏感的話題,國家出台政策針對VOC含量大於420 g/L的塗料征收消費稅。對於溶劑型塗料,一般采用的測試方法為GB 23985—2009中8.2,樣品中不含水,則簡化為揮發物含量×密度即可,數據有很好的可比性;而大家對於水性塗料就會有很多疑問,同一個樣品的VOC含量怎麽會差別這麽大呢?這是由於水性塗料產品的VOC測試方法多,如GB 18582—2008、GB18583—2008、GB 23985—2009、GB 23986—2009、GB 24408—2009、GB 24410—2009、HJ 2537—2014,這些測試方法本質上隻有兩種:差值法和氣相色譜法。但將水分含量扣除時,計算方法上有很大不同,所以同一個樣品用不同的測試方法和計算方法得出的VOC含量有很大差別。
 
       1.實驗準備

       1.1儀器和試劑

       儀器:烘箱(測試不揮發物含量用);Agilent7890A氣相色譜儀(測試VOC含量用);檢測器:氫火焰離子化檢測器;色譜柱:HP-1301;Agilent7890B氣相色譜儀(測試水分含量用);檢測器:熱導檢測器;色譜柱:大孔徑毛細管柱CP7354苯乙烯-二乙烯基苯多孔高聚物柱。

       試劑:N,N-二甲基甲酰胺,用5Å分子篩脫水;異丙醇,用5Å分子篩脫水;乙腈、異丁醇。以上均為分析純。

       1.2氣相色譜條件1(測試VOC含量用,見表1)


       1.3氣相色譜條件2(測試水分含量用,見表2)


       2.各種測試方法及計算方法比較

       2.1 GB/T 23986—2009標準中的測試方法及計算方法

       方法1:“待測”樣品的VOC含量,以質量分數(%)表示。


       方法2:“待測”樣品的VOC含量,單位以克每升(g/L)表示。


       方法3:“待測”樣品扣除水後的VOC含量,單位以克每升(g/L)表示。


       方法4:“待測”樣品扣除水和豁免化合物(僅在有國家法規要求時適用)後的VOC含量,單位以克每升(g/L)表示。


       式(1)~式(4)中:

       mi——1 g試驗樣品中化合物i的質量,g;

       meci——1 g試驗樣品中豁免化合物i的質量,g;

       mw——1 g試驗樣品中水的質量,g;

       s——試驗樣品在23 ℃時的密度,g/mL;

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

       eci——豁免化合物i的密度,g/mL。

       2.2 GB/T 23986—2009標準中的測試方法及計算方法

       方法1:“待測”樣品的VOC含量,以質量分數(%)表示。


       方法2:“待測”樣品的VOC含量,單位為克每升(g/L)。


       方法3:“待測”樣品扣除水後的VOC含量,單位為克每升(g/L)。


       方法4:“待測”樣品扣除水和豁免化合物(僅在有國家法規要求時適用)後的VOC含量,單位為克每升(g/L)。


       式(5)~式(6)中:

       VOC1we——“待測”樣品扣除水和豁免化合物後的VOC含量,g/L;

       NV——不揮發物含量,%;

       ww——水分含量,%;

       weci——豁免化合物i的含量,%;

       s——試驗樣品在23 ℃時的密度,g/mL;

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

       eci——豁免化合物i的密度,g/mL。

       2.3 不同標準中的測試方法及計算方法比較

       GB 18582—2008、GB 24408—2009、GB 24410—2009、HJ 2537—2014中建築塗料的VOC含量采用的公式(3)進行測試及計算;HJ 2537—2014中工業塗料的VOC含量采用的公式(2)進行測試及計算;GB18583—2008中計算公式可以看出分子部分與公式(7)一樣,隻是分母不考慮密度的變化,隻是公式(7)的簡化版。因此隻對上麵的幾種方法進行比較即可。

       方法1[公式(1)和公式(5)]都是測試揮發物質量分數,隻是測試方法不同,公式(1)采用氣相色譜法直接測試, 公式(5)采用差值法間接測試;

       方法2[公式(2)和公式(6)]與方法1基本一樣,隻是方法2將單位換算成克每升;由於國內法規中不涉及豁免化合物,因此兩標準中的方法4不做比較;方法3是大家比較關注,也比較複雜的公式。下麵將此公式的推算如下:

       扣除水後的VOC含量,即將樣品中的水分除去。將樣品假設為兩部分:一部分為水;一部分為扣水的樣品。則:


       假設樣品中的VOC質量分數為a%,扣水樣品中的VOC質量分數為b%,則:

m樣 × a%=(m樣 - m水)×b%,



       其中,w水為樣品中水的質量分數。

       扣水樣品中的VOC= b% × 扣水,將公式(9)、(10)代入計算可得:


       其中,a%由GB/T 23986—2009中規定的氣相色譜法直接測定,即為公式(3);由GB/T 23985—2009中規定的差值法間接測定,即為公式(7)。

       3.結果與討論

       選擇6個樣品,同時按GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009標準方法測試,並用不同的方法計算,由於國內法規中不涉及豁免化合物,采用公式(4)計算的VOC含量與公式(3)一樣,采用公式(8)計算的VOC含量與公式(7)一樣。VOC含量結果見表3。



       從表3可以看出:從公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)計算的VOC含量可以看出,1#~6#樣品的VOC含量是從大至小的順序,而公式(3)和公式(7)計算的VOC含量則沒有按這個順序排列。從1#樣品和5#樣品VOC含量可以看出:按公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)計算的VOC含量相差約10倍,而按公式(3)和公式(7)計算的VOC含量則基本差不多,這就是水含量數值引起的差別。那數據有這麽大的差別,亚洲av到底選擇那種計算方法呢?從表1可以看出由於公式(1)和公式(5)不涉及密度和水含量的測定,精密度較好,是一種優先選用的計算方法,是最基礎的原始數據,最有可比性。那這種方法是不是最準確的測試VOC含量的方法呢?亚洲av可以將1#~6#樣品分別按樣品和水的比例1:1混合均勻後,同時按GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009標準方法測試,並用不同的方法計算。VOC含量結果見表4。從表4可以看出,按公式(1)、公式(2)、公式(5)、公式(6)計算的VOC含量約為表3中的VOC含量的50%。這就會給一些企業投機取巧的機會,VOC含量不合格的產品,加水稀釋後就可能變成合格品。公式(3)和公式(7)計算的VOC含量和表3中的VOC含量數值變化不大,而水作為水性塗料的常用稀釋劑,本身很環保,不存在任何汙染,水的加入對樣品在環境中VOC的釋放沒有影響,因此加水稀釋樣品後VOC含量應該基本沒有變化,這更符合實際情況。

       4.結語

       雖然GB/T 23985—2009和GB/T 23986—2009中的各種計算公式都可以計算VOC含量,但在強製性標準和法律法規中引用這兩個標準時,一定要指定具體的計算方法,這樣的數據才嚴謹,才有可比性。
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