乳胶漆气味强度评价方法的研究

2021-06-03高恒谭宇昂李昶黄建滔张志秋

新型建筑材料 2021年5期

高恒，谭宇昂，李昶，黄建滔，张志秋

[1.东莞市万科建筑技术研究有限公司，广东东莞 523808；2.立邦涂料（中国）有限公司，上海 201201]

0 引言

随着人民生活水平的不断提高和健康、环保、节能意识的增强，大力发展健康环保型建筑内墙涂料是实现我国建筑涂料行业可持续发展的重要途径[1]。对于乳胶漆来说，气味主要来自于有机组分的乳液和助剂。不添加香精或气味遮蔽剂，具有气味低和施工后快速消散的低气味乳胶漆逐渐得到市场广泛认可[2]。各大水性涂料生产商据此相应推出了一系列低/无气味的水性涂料产品[3-4]。气味是一种主观感受，主要来源于相对分子质量小、易挥发的物质，其强弱与人的嗅觉阈值紧密相关[5]。涂料生产商在开发低挥发性有机物（VOC）水性涂料配方和涂料施工应用中都会遇到一些无法预测或者不能避免的气味问题[6]。建筑涂料气味的划分没有统一的标准，对于日益不断发展的低气味建筑涂料未能进行气味强度的划分。顶空气质联用（HS-GCMS）方法目前发展得比较成熟，可以根据对应化合物的出峰时间及峰面积，定性、定量测定物质，识别涂料中的各种物质，但HS-GCMS方法不能识别气味[7-8]。

为了快速准确地测试乳胶漆涂料的气味，本研究通过设计一款气味试验舱，制备样板进行气味收集，然后通过气味试验舱内置气味测试仪取代人工嗅辨进行测试，依据测试数据对涂料气味进行有效评估。通过对4种不同品牌内墙乳胶漆产品的优等品、一等品、合格品进行气味强度测试，结果表明，所设计的建筑涂料气味测试装置和检测方法简单有效、经济便捷，可有效减小人为影响，解决乳胶漆中气味的区分和鉴定难题，为建筑涂料气味检测技术领域提供一种全新的测试方法。

1 试验

1.1 试验材料

课题组从市场随机抽选4个国内外品牌乳胶漆，每个品牌购置符合GB/T 9756—2018《合成树脂乳液内墙涂料》标准要求的不同等级（合格品、一等品、优等品）的共12款内墙乳胶漆产品。

1.2 仪器设备

气味试验舱：课题组自主开发，试验舱具有密闭、换气功能，自身洁净无气味，舱体长度0.5 m、宽度0.4 m、高0.5 m、舱壁厚度为10 mm，容积为100 L，试验舱材质为304不锈钢，顶部设置舱门，用于放置样品，可密封（见图1）。试验舱一端装有换气阀和鼓风机，另一端设置换气阀及XP-329ⅢR气味测试仪（日本新宇宙株式会社公司）。恒温干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司。普通透明玻璃板（20 cm×30 cm×0.5 cm）：市售。

图1 气味试验舱实物

1.3 试验原理

制备好的样板放入定制的气味试验舱中，经过通风、密闭一定时间后收集试验舱内气体，然后用气味测试仪进行测量，气味测试仪内置高灵敏度氧化铟系热丝型烧结半导体式传感器，对各种香味、臭味气体具有超高灵敏度，通过软件计算直接显示数值，依据数显气味测试值的大小对乳胶漆气味等级进行评估。数值越大，说明气味强度越大；反之数值越小，说明气味强度越小。

1.4 试验方法

1.4.1 人工嗅辨气味等级评定法

人工嗅辨气味等级评定参照HG/T 4065—2008《胶粘剂气味评价方法》进行测试，按标准要求成立5人气味评定小组：好抽烟者、喜欢使用化妆品者、习惯嚼口香糖者以及有其他嗅觉问题的人不适合成为小组的成员；小组成员一旦选定，应尽量保持不变；在进行气味评价前3 h，小组成员不应吸食香烟等带有较强气味的食物，伤风鼻塞者也不宜参与气味评定。具体测试流程如下：将20 g测试样品置于1 L玻璃罐中，然后密封24 h，开罐后立即由气味评定小组成员依次按表1进行气味等级评定，以人数较多的一致结果作为评定结果。

表1 内墙乳胶漆气味等级划分

1.4.2 气味试验舱法

将试验舱、玻璃板用蒸馏水清洗干净，干燥后待用。将内墙乳胶漆分别涂刷到2块干净的玻璃板表面，每块试板的涂刷面积为600 cm2，涂刷量为（10±0.5）g。将样板放入恒温干燥箱中，在（50±1）℃条件下干燥30 min，取出后在室温下放置30 min。打开试验舱门，涂刷面向上，将试板放入已通风处理过的试验舱中，关闭舱门，打开两端的换气阀，用鼓风机通风10 min后关闭两端换气阀，密闭气味试验舱45 min，打开只有换气阀的一端，有鼓风机的一端换气阀仍保持关闭，立刻将便携式气味测试仪置于换气阀套管内进行气味测试，共测试3次，取3次气味测试的算术平均值作为气味强度测试结果，需在5 min内完成测试。测试值越小，表示气味强度越低。

2 试验结果与讨论

2.1 人工嗅辨气味等级评定结果分析

表2为气味评定小组按标准要求评定的4种不同品牌内墙乳胶漆的气味强度等级。

表2 人工嗅辨乳胶漆气味等级评定

从表2可见，除了B品牌的一等品与合格品评定结果相同外，同一品牌不同等级产品的气味评定等级随着涂料品级的提高，气味强度越来越低。这是由于涂料气味主要来源于有机溶剂，包括乳液及各种助剂，涂料品级越高价格越高，原材料选用要求也就越高，多选用高沸点难挥发的助剂，有机物的挥发速度相对较慢，气味强度也就越低。对比不同品牌优等品，只有A品牌的气味评定等级为1级，其余品牌均评定为2级；对比不同品牌一等品，只有A品牌的气味评价等级为2级，其余均评定为3级。此结果说明，在低气味的情况下气味评定小组的评价基本一致，结果较为准确。但对于合格品而言，气味评定小组的结果出现了较明显的不一致性，分别是1种3级、2种4级和1种5级。此外，4级强烈的不适气味与5级有刺激性的不适气味，界限开始不那么明显，且结果评定存在个人主观因素，如小组成员喜好某种气味，会导致判定的气味等级存在比较大的误差，难以真实反馈试验结果。

2.2 气味试验舱测试结果分析

表3为采用气味试验舱测试的气味强度测试结果。

表3 气味试验舱气味强度测试结果

由表3可见，同一品牌不同等级乳胶漆产品的气味强度测试结果存在明显差异。优等品的气味强度值最低，随后是一等品、合格品，这与人工嗅辨等级评定结果规律相同，说明该气味测试方法的可行性。此外，不同品牌相同等级乳胶漆产品的气味强度值存在轻微差异，说明气味实验舱法的精确度较高。相同等级不同品牌乳胶漆产品的气味强度值整体数据差异不大，优等品的气味强度值在60左右，一等品的在90左右，合格品的在150左右，能反映出目前市场上乳胶漆产品的气味强度水平。

2.3 人工嗅辨气味等级与气味试验舱法评定法对比

由上述2种内墙乳胶漆气味测试方法的测试结果得到了基本一致的评价结果。不同等级乳胶漆产品的气味强度排序为：优等品＜一等品＜合格品。但气味试验舱法相比人工嗅辩法而言，气味识别灵敏度高，气味强度可数据量化，可极大程度地减少人为误差，受外界因素影响较小，测试结果更为精确。不同品牌相同等级乳胶漆产品的气味差异小，人工嗅辨难以区分差异性，基本评定为同一等级；而气味试验舱法通过传感器可以鉴别出其差异性，筛选出气味更低的内墙乳胶漆产品。同一品牌不同等级的产品，人工嗅辨存在一定误差，如B品牌的一等品和合格品评定等级都是3级；而气味试验舱法则能鉴别出其明显差异。此外，人工嗅辨气味等级评定法检测周期需要24 h，而气味试验舱法的测试周期只需2 h，更为快速。乳胶漆的气味一般都是挥发性有机物，且部分产品存在强烈刺激性气味，人工嗅辨可能存在一定的身体危害性，而气味试验舱法则可以避免该问题。整体看，气味试验舱法在鉴别各不同等级的乳胶漆产品方面，不受嗅辨者个人主观因素的影响，通过高灵敏度传感器能够定量地进行更精确的气味强度区分，缩短检测周期，检测过程更安全，体现了本测试方法的优越性。