浅析不同涂刷工艺的木家具面板中挥发性有机化合物的释放量

2022-01-08王金陈璐赵月娇樊武琨孙宏娟崔金华

中国建材科技 2021年2期

王金陈璐赵月娇樊武琨孙宏娟崔金华

（中国建材检验认证集团股份有限公司，北京100024）

0 引言

近年来，室内空气质量给人体健康造成损害已成为一个社会热点，木家具作为办公、民用家具的重要组成部分，是室内空气的一个重要污染源[1]，其挥发性有机化合物（VOCs）释放量的多少关系消费者的健康安全。木家具原材料本身含有一定量的VOCs，同时，为了使实木家具产品呈现更好的纹理和色泽，往往给木家具产品表面涂刷漆料，这一过程不可避免地会引入一定量的VOCs。

目前，美国等发达国家对家具VOCs的检测一般采用环境舱法，目的是尽量模拟材料的使用条件，测量材料的有害物质释放量。例如，ASTM.D 5116-10[2]和ASTM.D 6670-01[3]分别采用小环境舱和大环境舱测量室内材料及制品的挥发性有机物释放量，美国环境保护协会（U.S.EPA）建议采用大舱法测量建筑材料及其制品的挥发性有机物和醛类的释放量[4]。

本文以木家具面板为研究对象，采用环境舱法，测定不同涂刷工艺的木家具面板在舱内一段时间的挥发性有机化合物释放量，为控制木家具产品VOCs释放量提供数据支持。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

气质联用仪（GC/MS QP2020，岛津），热解吸仪（TD20，岛津），多舱法VOC检测环境舱（CET-Y40D3，福轩），16种VOCs混合标准溶液（正己烷、苯、三氯乙烯、甲苯、辛烯、乙酸丁酯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯、壬烷、异辛醇、十一烷、十四烷、十六烷，北京坛墨质检标准物质中心），高纯氦气（纯度不低于99.999%，诚为峰有限公司），恒流采样泵（MC-1000，上海麦驰软件科技有限公司）。

1.2 试验条件

1.2.1 热脱附条件

采样管：不锈钢管，Tenax®TA；吹干最高温度100℃；管脱附温度250℃，保持10min。阱的吸附材料：Tenax®GR；阱聚焦温度-15℃；阱脱附温度280℃。

1.2.2 气相色谱-质谱分析条件

标准曲线绘制：取100µg/mL浓度的标液，依次抽取不同体积1µL、2µL、3µL、5µL、6µL、8µL，配制成标准采样管系列。

色谱条件：石英毛细管色谱柱HP-5MS色谱柱（30m*0.25mm*0.5µm），固定相为5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷。载气为高纯氦气（99.9999%）。柱升温程序：初始温度42℃，保持15min，以10℃/min速率程序升温到100℃，保持2min，然后以20℃/min速率程序升温到250℃，保持5min。

质谱条件：电离方式EI；电离能量70eV；离子源温度250℃；全扫描模式；质量扫描范围：30amu～800amu。

1.3 试验过程

1.3.1 样品准备

取两种木家具面板样品，编号为1#、2#，另取1#木家具面板样品的平行样品，编号为3#，分别按照两遍底漆三遍面漆、三遍底漆一遍面漆、两遍底漆一遍面漆、UV底漆一遍面漆的涂刷方式制样，样品编号如表1所示。

表1 不同涂刷工艺的木家具面板样品及其编号

1.3.2 试验方法

开启环境舱，环境测试舱系统示意图见图1。环境舱在换气率为1±5% m3/h的条件下通风，新风温度控制在23±1℃，相对湿度为50±5%，等待调整舱内的温湿度值至设定值范围。

图1 环境测试舱系统示意图

待环境舱内的温湿度值至设定值范围后，用活化好的采样管采集环境舱本底浓度，恒流采集约10L舱内气体，记录采样开始和结束的时间、舱内温湿度及环境大气压。采集本底样品完成后，将木家具面板样品放入舱内中部位置，记录开始时间，在样品入舱12h后分别采集舱内空气样品，恒流采集约10L舱内气体，记录舱内温湿度及环境大气压，见表2。

表2 放置木家具面板样品后舱内空气样品采样条件

采样管收集到的挥发性有机化合物通过热脱附后进入冷阱，最后进入毛细柱气相色谱进行分析，用质谱定性，峰高或峰面积定量。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的绘制

以标准物质的质量为横坐标，以各标准物质的特征离子峰面积为纵坐标，绘制标准曲线，得到各种苯系物及挥发性有机化合物的保留时间、线性（平均响应因子）回归方程、线性相关系数，见表3。总离子色谱图如图2所示。

表3 标准物质的线性回归方程

图2 标准物质的GC-MS总离子色谱图

2.2 被测木家具面板样品的谱图分析

通过气相色谱-质谱法对木家具面板样品放置舱内后12h的气体样品进行分析，部分舱内气体样品的总离子谱图如图3所示。

图3 部分木家具面板样品放置舱内12h时采集的舱内气体样品总离子色谱图

通过比较图3（a）、（b）、（c）可见，样品1-1#和3-1#谱图基本一致，而与样品2-1#的谱图有明显差别；比较图3（b）和（d）可见，样品2-1#和2-4#中VOCs的种类和释放量也有一定差别。

2.3 被测木家具面板样品中TVOC的释放量分析

对不同时间采集的1m3舱内木家具面板样品气体进行分析，单一目标化合物的没有标物的目标成分以甲苯的响应强度计，对不同涂刷工艺的木家具面板样品中TVOC释放量（扣除本底）进行统计，结果如图4所示。

图4 被测的木家具面板样品中TVOC释放量统计图

结果表明，两个被测木家具平行样品每种涂刷工艺所测得的TVOC释放量相近，采用不同涂刷工艺的同种木家具面板样品中TVOC释放量有一定差别，而同种涂刷工艺的不同木家具面板样品中TVOC的释放量也不同。此外，涂刷工艺中采用UV底漆的木家具样品中TVOC的释放量相对最低，这说明涂刷工艺中选择的漆料对木家具样品中TVOC的释放量有一定影响。

在GB 18204.2《家具安全有害物质限量第2部分：木家具》的标准解读中[5]，木家具中挥发性有机化合物限量值要求采用GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》中规定的TVOC限量值，即木家具释放到环境舱空气中的TVOC浓度不超过0.6mg/m3。从测试结果看，所测木家具面板样品的TVOC释放量满足标准限量值。