乳膠漆氣味強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法的研究

高恒，譚宇昂，李昶，黃建滔，張志秋

[1.東莞市萬(wàn)科建筑技術(shù)研究有限公司，廣東 東莞 523808；2.立邦涂料（中國(guó)）有限公司，上海 201201]

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高和健康、環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，大力發(fā)展健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料是實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑涂料行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑[1]。對(duì)于乳膠漆來說，氣味主要來自于有機(jī)組分的乳液和助劑。不添加香精或氣味遮蔽劑，具有氣味低和施工后快速消散的低氣味乳膠漆逐漸得到市場(chǎng)廣泛認(rèn)可[2]。各大水性涂料生產(chǎn)商據(jù)此相應(yīng)推出了一系列低/無氣味的水性涂料產(chǎn)品[3-4]。氣味是一種主觀感受，主要來源于相對(duì)分子質(zhì)量小、易揮發(fā)的物質(zhì)，其強(qiáng)弱與人的嗅覺閾值緊密相關(guān)[5]。涂料生產(chǎn)商在開發(fā)低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）水性涂料配方和涂料施工應(yīng)用中都會(huì)遇到一些無法預(yù)測(cè)或者不能避免的氣味問題[6]。建筑涂料氣味的劃分沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于日益不斷發(fā)展的低氣味建筑涂料未能進(jìn)行氣味強(qiáng)度的劃分。頂空氣質(zhì)聯(lián)用（HS-GCMS）方法目前發(fā)展得比較成熟，可以根據(jù)對(duì)應(yīng)化合物的出峰時(shí)間及峰面積，定性、定量測(cè)定物質(zhì)，識(shí)別涂料中的各種物質(zhì)，但HS-GCMS方法不能識(shí)別氣味[7-8]。

為了快速準(zhǔn)確地測(cè)試乳膠漆涂料的氣味，本研究通過設(shè)計(jì)一款氣味試驗(yàn)艙，制備樣板進(jìn)行氣味收集，然后通過氣味試驗(yàn)艙內(nèi)置氣味測(cè)試儀取代人工嗅辨進(jìn)行測(cè)試，依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)涂料氣味進(jìn)行有效評(píng)估。通過對(duì)4種不同品牌內(nèi)墻乳膠漆產(chǎn)品的優(yōu)等品、一等品、合格品進(jìn)行氣味強(qiáng)度測(cè)試，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的建筑涂料氣味測(cè)試裝置和檢測(cè)方法簡(jiǎn)單有效、經(jīng)濟(jì)便捷，可有效減小人為影響，解決乳膠漆中氣味的區(qū)分和鑒定難題，為建筑涂料氣味檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域提供一種全新的測(cè)試方法。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

課題組從市場(chǎng)隨機(jī)抽選4個(gè)國(guó)內(nèi)外品牌乳膠漆，每個(gè)品牌購(gòu)置符合GB/T 9756—2018《合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料》標(biāo)準(zhǔn)要求的不同等級(jí)（合格品、一等品、優(yōu)等品）的共12款內(nèi)墻乳膠漆產(chǎn)品。

1.2 儀器設(shè)備

氣味試驗(yàn)艙：課題組自主開發(fā)，試驗(yàn)艙具有密閉、換氣功能，自身潔凈無氣味，艙體長(zhǎng)度0.5 m、寬度0.4 m、高0.5 m、艙壁厚度為10 mm，容積為100 L，試驗(yàn)艙材質(zhì)為304不銹鋼，頂部設(shè)置艙門，用于放置樣品，可密封（見圖1）。試驗(yàn)艙一端裝有換氣閥和鼓風(fēng)機(jī)，另一端設(shè)置換氣閥及XP-329ⅢR氣味測(cè)試儀（日本新宇宙株式會(huì)社公司）。恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司。普通透明玻璃板（20 cm×30 cm×0.5 cm）：市售。

圖1 氣味試驗(yàn)艙實(shí)物

1.3 試驗(yàn)原理

制備好的樣板放入定制的氣味試驗(yàn)艙中，經(jīng)過通風(fēng)、密閉一定時(shí)間后收集試驗(yàn)艙內(nèi)氣體，然后用氣味測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量，氣味測(cè)試儀內(nèi)置高靈敏度氧化銦系熱絲型燒結(jié)半導(dǎo)體式傳感器，對(duì)各種香味、臭味氣體具有超高靈敏度，通過軟件計(jì)算直接顯示數(shù)值，依據(jù)數(shù)顯氣味測(cè)試值的大小對(duì)乳膠漆氣味等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。數(shù)值越大，說明氣味強(qiáng)度越大；反之?dāng)?shù)值越小，說明氣味強(qiáng)度越小。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 人工嗅辨氣味等級(jí)評(píng)定法

人工嗅辨氣味等級(jí)評(píng)定參照HG/T 4065—2008《膠粘劑氣味評(píng)價(jià)方法》進(jìn)行測(cè)試，按標(biāo)準(zhǔn)要求成立5人氣味評(píng)定小組：好抽煙者、喜歡使用化妝品者、習(xí)慣嚼口香糖者以及有其他嗅覺問題的人不適合成為小組的成員；小組成員一旦選定，應(yīng)盡量保持不變；在進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)前3 h，小組成員不應(yīng)吸食香煙等帶有較強(qiáng)氣味的食物，傷風(fēng)鼻塞者也不宜參與氣味評(píng)定。具體測(cè)試流程如下：將20 g測(cè)試樣品置于1 L玻璃罐中，然后密封24 h，開罐后立即由氣味評(píng)定小組成員依次按表1進(jìn)行氣味等級(jí)評(píng)定，以人數(shù)較多的一致結(jié)果作為評(píng)定結(jié)果。

表1 內(nèi)墻乳膠漆氣味等級(jí)劃分

1.4.2 氣味試驗(yàn)艙法

將試驗(yàn)艙、玻璃板用蒸餾水清洗干凈，干燥后待用。將內(nèi)墻乳膠漆分別涂刷到2塊干凈的玻璃板表面，每塊試板的涂刷面積為600 cm2，涂刷量為（10±0.5）g。將樣板放入恒溫干燥箱中，在（50±1）℃條件下干燥30 min，取出后在室溫下放置30 min。打開試驗(yàn)艙門，涂刷面向上，將試板放入已通風(fēng)處理過的試驗(yàn)艙中，關(guān)閉艙門，打開兩端的換氣閥，用鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)10 min后關(guān)閉兩端換氣閥，密閉氣味試驗(yàn)艙45 min，打開只有換氣閥的一端，有鼓風(fēng)機(jī)的一端換氣閥仍保持關(guān)閉，立刻將便攜式氣味測(cè)試儀置于換氣閥套管內(nèi)進(jìn)行氣味測(cè)試，共測(cè)試3次，取3次氣味測(cè)試的算術(shù)平均值作為氣味強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，需在5 min內(nèi)完成測(cè)試。測(cè)試值越小，表示氣味強(qiáng)度越低。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 人工嗅辨氣味等級(jí)評(píng)定結(jié)果分析

表2為氣味評(píng)定小組按標(biāo)準(zhǔn)要求評(píng)定的4種不同品牌內(nèi)墻乳膠漆的氣味強(qiáng)度等級(jí)。

表2 人工嗅辨乳膠漆氣味等級(jí)評(píng)定

從表2可見，除了B品牌的一等品與合格品評(píng)定結(jié)果相同外，同一品牌不同等級(jí)產(chǎn)品的氣味評(píng)定等級(jí)隨著涂料品級(jí)的提高，氣味強(qiáng)度越來越低。這是由于涂料氣味主要來源于有機(jī)溶劑，包括乳液及各種助劑，涂料品級(jí)越高價(jià)格越高，原材料選用要求也就越高，多選用高沸點(diǎn)難揮發(fā)的助劑，有機(jī)物的揮發(fā)速度相對(duì)較慢，氣味強(qiáng)度也就越低。對(duì)比不同品牌優(yōu)等品，只有A品牌的氣味評(píng)定等級(jí)為1級(jí)，其余品牌均評(píng)定為2級(jí)；對(duì)比不同品牌一等品，只有A品牌的氣味評(píng)價(jià)等級(jí)為2級(jí)，其余均評(píng)定為3級(jí)。此結(jié)果說明，在低氣味的情況下氣味評(píng)定小組的評(píng)價(jià)基本一致，結(jié)果較為準(zhǔn)確。但對(duì)于合格品而言，氣味評(píng)定小組的結(jié)果出現(xiàn)了較明顯的不一致性，分別是1種3級(jí)、2種4級(jí)和1種5級(jí)。此外，4級(jí)強(qiáng)烈的不適氣味與5級(jí)有刺激性的不適氣味，界限開始不那么明顯，且結(jié)果評(píng)定存在個(gè)人主觀因素，如小組成員喜好某種氣味，會(huì)導(dǎo)致判定的氣味等級(jí)存在比較大的誤差，難以真實(shí)反饋試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 氣味試驗(yàn)艙測(cè)試結(jié)果分析

表3為采用氣味試驗(yàn)艙測(cè)試的氣味強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

表3 氣味試驗(yàn)艙氣味強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

由表3可見，同一品牌不同等級(jí)乳膠漆產(chǎn)品的氣味強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果存在明顯差異。優(yōu)等品的氣味強(qiáng)度值最低，隨后是一等品、合格品，這與人工嗅辨等級(jí)評(píng)定結(jié)果規(guī)律相同，說明該氣味測(cè)試方法的可行性。此外，不同品牌相同等級(jí)乳膠漆產(chǎn)品的氣味強(qiáng)度值存在輕微差異，說明氣味實(shí)驗(yàn)艙法的精確度較高。相同等級(jí)不同品牌乳膠漆產(chǎn)品的氣味強(qiáng)度值整體數(shù)據(jù)差異不大，優(yōu)等品的氣味強(qiáng)度值在60左右，一等品的在90左右，合格品的在150左右，能反映出目前市場(chǎng)上乳膠漆產(chǎn)品的氣味強(qiáng)度水平。

2.3 人工嗅辨氣味等級(jí)與氣味試驗(yàn)艙法評(píng)定法對(duì)比

由上述2種內(nèi)墻乳膠漆氣味測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果得到了基本一致的評(píng)價(jià)結(jié)果。不同等級(jí)乳膠漆產(chǎn)品的氣味強(qiáng)度排序?yàn)椋簝?yōu)等品＜一等品＜合格品。但氣味試驗(yàn)艙法相比人工嗅辯法而言，氣味識(shí)別靈敏度高，氣味強(qiáng)度可數(shù)據(jù)量化，可極大程度地減少人為誤差，受外界因素影響較小，測(cè)試結(jié)果更為精確。不同品牌相同等級(jí)乳膠漆產(chǎn)品的氣味差異小，人工嗅辨難以區(qū)分差異性，基本評(píng)定為同一等級(jí)；而氣味試驗(yàn)艙法通過傳感器可以鑒別出其差異性，篩選出氣味更低的內(nèi)墻乳膠漆產(chǎn)品。同一品牌不同等級(jí)的產(chǎn)品，人工嗅辨存在一定誤差，如B品牌的一等品和合格品評(píng)定等級(jí)都是3級(jí)；而氣味試驗(yàn)艙法則能鑒別出其明顯差異。此外，人工嗅辨氣味等級(jí)評(píng)定法檢測(cè)周期需要24 h，而氣味試驗(yàn)艙法的測(cè)試周期只需2 h，更為快速。乳膠漆的氣味一般都是揮發(fā)性有機(jī)物，且部分產(chǎn)品存在強(qiáng)烈刺激性氣味，人工嗅辨可能存在一定的身體危害性，而氣味試驗(yàn)艙法則可以避免該問題。整體看，氣味試驗(yàn)艙法在鑒別各不同等級(jí)的乳膠漆產(chǎn)品方面，不受嗅辨者個(gè)人主觀因素的影響，通過高靈敏度傳感器能夠定量地進(jìn)行更精確的氣味強(qiáng)度區(qū)分，縮短檢測(cè)周期，檢測(cè)過程更安全，體現(xiàn)了本測(cè)試方法的優(yōu)越性。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）通過對(duì)4種品牌不同等級(jí)內(nèi)墻乳膠漆產(chǎn)品的氣味進(jìn)行人工嗅辨氣味等級(jí)和氣味試驗(yàn)艙法檢測(cè)評(píng)定法對(duì)比結(jié)果表明，2種氣味評(píng)定法的測(cè)試結(jié)果基本一致。乳膠漆的品級(jí)越高，氣味越低，氣味強(qiáng)度大小排序?yàn)椋簝?yōu)等品＜一等品＜合格品。

（2）人工嗅辨氣味等級(jí)評(píng)定法可對(duì)乳膠漆氣味簡(jiǎn)單地進(jìn)行分級(jí)，但對(duì)于不同品牌、相同品級(jí)的產(chǎn)品難以區(qū)分，且評(píng)定結(jié)果容易受嗅辨者個(gè)人主觀因素的影響。

（3）氣味試驗(yàn)艙法可對(duì)乳膠漆的氣味強(qiáng)度進(jìn)行定量分析，精確度更高，不受人為因素影響，能更準(zhǔn)確地測(cè)試出不同品牌、不同等級(jí)乳膠漆的氣味強(qiáng)度值，且可使檢測(cè)周期縮短，檢測(cè)過程更加安全。