一种测定涂料漆膜中挥发性有机物含量的方法与流程

本发明属于检测技术领域，具体涉及涂料漆膜中挥发性有机物含量的检测方法。

背景技术：

涂料是一类与国民经济和国防工业各部门配套的重要工程材料，是指涂布于物体表面在一定的条件下能形成薄膜而起保护、装潢或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)的一类液体或固体材料。

涂料就是人们通常所熟知的“油漆”，这类涂料都是有机涂料，在此基础上发展起来的合成树脂涂料仍是有机涂料。大多数有机涂料在生产过程中都使用了一些对人体和环境有害的原材料，在生产过程中还会排放出有害的废水和气体，甚至在施工后的一段时间内还会释放出有害气体。大都数有机涂料都是易燃物质，且暴露于自然环境下人容易发生降解反应。这些涂料在焚烧或降解后最终生成大量的“温室效应”气体二氧化碳。

涂料工业对环境的不良影响主要表现在两个方面。一是涂料涂刷于材料表面后，涂料中的有机溶剂会逐渐挥发，向大气中排放有机挥发物(voc)，导致周围空气质量下降，进而对人体健康造成影响。二是涂料在生产过程中消耗了大量不可再生资源，如：煤和石油。因挥发性有机化合物给人们的健康带来了损害，所以它是目前科学研究的关键。

挥发性有机化合物(volatileorganiccompoun.d.，简称挥发性有机物)泛指沸点范围在50℃～250℃的化合物，按照世界卫生组织的定义，挥发性有机物是指25℃下饱和蒸气压超过133.32pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类挥发性有机物。

目前，国内外涂料行业基本均采用测定液体涂料产品中的voc方法，而对涂料成膜后向空气中排放挥发性有机物的测定方法及标准尚未建立，常有的测定涂料漆膜的挥发性有机物含量的方法一般是利用环境测试舱法，并且采集的含voc的空气样本需要注入含吸附剂的吸附管再利用气相色谱仪进行测定，样品在采集过程操作复杂、成本高，并且无法排除基材中挥发性有机物对漆膜中有机物含量的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种静态顶空-气相色谱测定涂料漆膜中挥发性有机物含量的方法。

为实现上述目的，本发明采用静态顶空-气相色谱测定涂料漆膜中挥发性有机物含量的方法，其特征在于可以随时直接采集干燥的涂料漆膜，排除涂料基材中挥发性有机物对漆膜中挥发性有机物的干扰，然后直接利用静态顶空进样器加热平衡，达到平衡后，顶空进样(取顶空瓶中上空气体注入气相色谱仪进行分离)，从而有效的将待测挥发性有机物进行分离并准确定量。其中气相色谱采用db-wax色谱柱，定量方法为外标法定量。

所进一步的该测定方法，具体包括如下步骤：

挥发性有机物混合标准溶液的配制：准确称取13种色谱纯挥发性有机物的纯物质，先用色谱纯甲醇配成一个高浓度混合标准溶液作为储备母液；再用甲醇逐级稀释配制成一系列不同浓度梯度的混合标准溶液；

挥发性有机物混合标准溶液的检测和标准曲线的绘制：分别准确移取步骤1)获得的一系列混合标准溶液至编好号的顶空进样瓶中，分别放入顶空进样器并进行检测；以每一种有机物的色谱峰面积x为横坐标、其相应顶空瓶中的标准气体浓度y(μg/ml)为纵坐标绘制每种挥发性有机物的标准曲线，计算得到各标准曲线的回归方程；

涂料漆膜制备、取样及处理：在木板上平整的附上一层锡箔纸，然后将涂料产品中各组分按规定以正确的质量比或体积比混合后均匀的喷涂到锡箔纸上，待漆膜干燥一定时间后取一定面积的涂膜称重置于顶空瓶中，然后迅速加入与标准样一样体积的基质溶剂，将获得的待测样品瓶迅速密封待测；

涂料漆膜中挥发性有机物含量的测定：将涂料漆膜待测样品瓶放入顶空进样器中进行顶空平衡后顶空进样进行分离定量检测。将得到的各种挥发性有机物的色谱峰面积分别代入中相应的回归方程中，即可得到顶空瓶中各种挥发性有机物的含量(μg/ml)，通过计算可得到涂料漆膜中挥发性有机物的含量(mg/g)。

其中，所述的混合标准溶液中，各种挥发性有机物的浓度为0.05～5.0μg/ml；

所述的顶空进样条件为：样品平衡温度90℃；样品定量环温度105℃；样品传输线温度115℃；样品平衡时间10min。；样品瓶加压压力15psi；载气压力30psi；加压时间0.20min；充气时间0.20min；样品环平衡时间0.05min；进样时间1min。

所述的加入混合标准溶液的体积为10μl。

所述的气相色谱条件为：色谱柱为db-wax(30m×0.32mm×0.25μm)；进样口温度160℃；载气为高纯n2(纯度≥99.999％)；流速3.0ml/min；分流比2∶1；升温程序：初始温度40℃保持2min，再以10℃/min的速率升至70℃保持6min，再以20℃/min的速率升至200℃保持1min，然后以20℃/min的速率升至240℃，保持2min。

本发明针对目前现有对涂料中挥发性有机物含量检测中不能直接测量成膜物挥发性有机物含量、不能排除基材对漆膜挥发性有机物含量等不足，通过一种直接对涂料漆膜采样分析实现对涂料漆膜挥发性有机物成分和含量的测定，建立一种简便、快速、准确的涂料漆膜中挥发性有机物检测方法。本发明提供的测定方法样品前处理过程简单，成本低，能够实现随时直接取干燥漆膜进行检测，并且测定的灵敏度高，为目前涂料漆膜中挥发性溶剂含量检测提供了方法和科学依据，排除涂料基材中挥发性有机物的干扰，有利于判断涂料在施工后漆膜无挥发性有机物的具体时间。

附图说明

图1为实施例1中漆膜放置24h后的气相色谱图。

图2为实施例1中漆膜放置48h后的气相色谱图。

图3为实施例1中漆膜放置72h后的气相色谱图。

图4为实施例1中漆膜放置7天后的气相色谱图。

图5为实施例2中漆膜放置24h后的气相色谱图。

图6为实施例2中漆膜放置48h后的气相色谱图。

图7为实施例2中漆膜放置72h后的气相色谱图。

图8为实施例2中漆膜放置7天后的气相色谱图。

具体实施方式

下面对本发明的测定方法作进一步说明。

1.标准样及待测样的准备。

a.标准溶液配制：准确称取环己烷0.2019g、乙酯0.1981g、仲丁酯0.1950g、碳酸二甲酯0.2021g、甲苯0.1987g、丁酯0.1998g、乙苯0.1997g、对二甲苯0.2036g、间二甲苯0.2002g、邻二甲苯0.1957g、丙二醇甲醚醋酸酯(pma)0.9999g、苯乙烯0.1952g、环己酮1.0021g，置于100ml容量瓶中，用色谱级甲醇稀释定容，作为混合标准工作溶液母液。母液经过色谱级甲醇溶液继续稀释配制成1～7级标准工作溶液，将各级标准溶液用微量进样器各取10μl到20ml顶空进样瓶中，最终顶空瓶中的挥发性有机物浓度将为标准工作溶液浓度的顶空瓶中各级标准液的最终气体浓度见表1。

表1挥发性有机物的标准工作溶液浓度

b、待测样品制备及取样：在规格为15cm×15cm的底材板上平整的附上一层锡箔纸，将涂料产品中各组分按规定以正确的质量比或体积比混合后均匀的喷涂到锡箔纸上，待漆膜干燥后将漆膜从锡箔纸上取下，然后取规格为1cm×4cm的漆膜称重并置于顶空瓶中，迅速加入10μl甲醇，立刻密封顶空瓶待测。

2.仪器及条件。

a、顶空条件为：样品平衡温度90℃；样品定量环温度105℃；样品传输线温度115℃；样品平衡时间10min。；样品瓶加压压力15psi；载气压力30psi；加压时间0.20min；充气时间0.20min；样品环平衡时间0.05min；进样时间1min。

b、气相色谱条件为：色谱柱为db-wax(30m×0.32mm×0.25μm)；进样口温度160℃；载气为高纯n2(纯度≥99.999％)；流速3.0ml/min；分流比2∶1；升温程序：初始温度40℃保持2min，再以10℃/min的速率升至70℃保持6min，再以20℃/min的速率升至200℃保持1min，然后以20℃/min的速率升至240℃，保持2min。

3.涂料漆膜中挥发性有机物含量的检测。

标准工作溶液的测定及标准曲线的绘制：以氮气作为载气，将含有挥发性有机物的顶空成分吹入气相色谱仪中分离得到挥发性有机物标准工作溶液的色谱图，将得到的峰面积(x)与相应的标准工作溶液浓度(y)作图，绘制出标准曲线，并计算得到标准曲线的回归方程和相关系数，回归方程和相关系数见表2所示；

顶空瓶中挥发性有机物含量的测定：以氮气作为载气，将含有挥发性有机物的顶空成分用载气吹入气相色谱仪中分离，得到挥发性有机物标准工作溶液的色谱图，将每种挥发性有机物的峰面积代入其对应标准曲线的回归方程中，得到顶空瓶中挥发性有机物的含量(c瓶)。

涂料漆膜中挥发性有机物含量的测定：通过顶空瓶中挥发性有机物含量计算得到漆膜中挥发性有机物的含量(c膜)，计算方法如下：

式中：c瓶——顶空瓶中挥发性有机物的含量，单位：μg/ml

c膜——涂料漆膜中挥发性有机物的含量，单位：mg/g

20——顶空瓶的体积，单位：ml

m——顶空瓶中漆膜的质量，单位：g

取最低浓度标准工作溶液，7次平行试验，计算标准偏差，3倍标准偏差为定性检出限，10倍标准偏差为定量检测限，具体见表2所示。

表2挥发性有机物的标准工作曲线及相关系数

4.精密度

利用其中一个，分别用微量进样器移取六次10μl中浓度(第4级)的标准工作溶液到六个干净的20ml顶空进样瓶中，立即密封顶空瓶后，进行测定，测得的精密度见表3所示。

表3平行测定6次的检测结果及精密度

注：检测结果单位为μg/ml，rsd代表相对标准偏差即精密度。

由表3统计的结果可以看出，同一个样多次测定检测结果的rsd<2％，说明本发明测定方法的重复性好。

以下采用上述进一步说明的测定方法对涂料漆膜放置不同时间后的挥发性有机物含量进行测定。

实施例1

本实施例的测定方法中：将一种pu涂料中各组分按规定以正确的质量比混合均匀喷涂到锡箔纸上，从喷涂后24h、48h、72h、7天分别从锡箔纸上取规格为1cm×4cm的漆膜称重并置于20ml的顶空瓶中，迅速加入10μl甲醇，立刻密封顶空瓶，对样品及标样的顶空平衡温度为90℃，10min，测定的结果见表4所示。

表4同一涂料漆膜放置不同时间后漆膜中挥发性有机物含量的检测结果

注：n.d.代表目标化合物未检出

实施例2

本实施例的测定方法中：选取同实施例1中相同的固化剂和稀释剂、不同的pu漆主剂，按同样的方法配漆，在相同条件下喷涂，从喷涂后24h、48h、72h、7天分别从锡箔纸上取规格为1cm×4cm的漆膜称重并置于20ml的顶空瓶中，迅速加入10μl甲醇，立刻密封顶空瓶，对样品及标样的顶空平衡温度为90℃，10min，测定的结果见表5所示。

表5同一涂料漆膜放置不同时间后漆膜中挥发性有机物含量的检测结果

注：n.d.代表目标化合物未检。