淺析不同涂刷工藝的木家具面板中揮發(fā)性有機(jī)化合物的釋放量

王金 陳璐 趙月嬌 樊武琨 孫宏娟 崔金華

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，北京100024）

0 引言

近年來(lái)，室內(nèi)空氣質(zhì)量給人體健康造成損害已成為一個(gè)社會(huì)熱點(diǎn)，木家具作為辦公、民用家具的重要組成部分，是室內(nèi)空氣的一個(gè)重要污染源[1]，其揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）釋放量的多少關(guān)系消費(fèi)者的健康安全。木家具原材料本身含有一定量的VOCs，同時(shí)，為了使實(shí)木家具產(chǎn)品呈現(xiàn)更好的紋理和色澤，往往給木家具產(chǎn)品表面涂刷漆料，這一過程不可避免地會(huì)引入一定量的VOCs。

目前，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)家具VOCs的檢測(cè)一般采用環(huán)境艙法，目的是盡量模擬材料的使用條件，測(cè)量材料的有害物質(zhì)釋放量。例如，ASTM.D 5116-10[2]和ASTM.D 6670-01[3]分別采用小環(huán)境艙和大環(huán)境艙測(cè)量室內(nèi)材料及制品的揮發(fā)性有機(jī)物釋放量，美國(guó)環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)（U.S.EPA）建議采用大艙法測(cè)量建筑材料及其制品的揮發(fā)性有機(jī)物和醛類的釋放量[4]。

本文以木家具面板為研究對(duì)象，采用環(huán)境艙法，測(cè)定不同涂刷工藝的木家具面板在艙內(nèi)一段時(shí)間的揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放量，為控制木家具產(chǎn)品VOCs釋放量提供數(shù)據(jù)支持。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC/MS QP2020，島津），熱解吸儀（TD20，島津），多艙法VOC檢測(cè)環(huán)境艙（CET-Y40D3，福軒），16種VOCs混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（正己烷、苯、三氯乙烯、甲苯、辛烯、乙酸丁酯、乙苯、對(duì)二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯、壬烷、異辛醇、十一烷、十四烷、十六烷，北京壇墨質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心），高純氦氣（純度不低于99.999%，誠(chéng)為峰有限公司），恒流采樣泵（MC-1000，上海麥馳軟件科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)條件

1.2.1 熱脫附條件

采樣管：不銹鋼管，Tenax?TA；吹干最高溫度100℃；管脫附溫度250℃，保持10min。阱的吸附材料：Tenax?GR；阱聚焦溫度-15℃；阱脫附溫度280℃。

1.2.2 氣相色譜-質(zhì)譜分析條件

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：取100μg/mL濃度的標(biāo)液，依次抽取不同體積1μL、2μL、3μL、5μL、6μL、8μL，配制成標(biāo)準(zhǔn)采樣管系列。

色譜條件：石英毛細(xì)管色譜柱HP-5MS色譜柱（30m*0.25mm*0.5μm），固定相為5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷。載氣為高純氦氣（99.9999%）。柱升溫程序：初始溫度42℃，保持15min，以10℃/min速率程序升溫到100℃，保持2min，然后以20℃/min速率程序升溫到250℃，保持5min。

質(zhì)譜條件：電離方式EI；電離能量70eV；離子源溫度250℃；全掃描模式；質(zhì)量掃描范圍：30amu～800amu。

1.3 試驗(yàn)過程

1.3.1 樣品準(zhǔn)備

取兩種木家具面板樣品，編號(hào)為1#、2#，另取1#木家具面板樣品的平行樣品，編號(hào)為3#，分別按照兩遍底漆三遍面漆、三遍底漆一遍面漆、兩遍底漆一遍面漆、UV底漆一遍面漆的涂刷方式制樣，樣品編號(hào)如表1所示。

表1 不同涂刷工藝的木家具面板樣品及其編號(hào)

1.3.2 試驗(yàn)方法

開啟環(huán)境艙，環(huán)境測(cè)試艙系統(tǒng)示意圖見圖1。環(huán)境艙在換氣率為1±5% m3/h的條件下通風(fēng)，新風(fēng)溫度控制在23±1℃，相對(duì)濕度為50±5%，等待調(diào)整艙內(nèi)的溫濕度值至設(shè)定值范圍。

圖1 環(huán)境測(cè)試艙系統(tǒng)示意圖

待環(huán)境艙內(nèi)的溫濕度值至設(shè)定值范圍后，用活化好的采樣管采集環(huán)境艙本底濃度，恒流采集約10L艙內(nèi)氣體，記錄采樣開始和結(jié)束的時(shí)間、艙內(nèi)溫濕度及環(huán)境大氣壓。采集本底樣品完成后，將木家具面板樣品放入艙內(nèi)中部位置，記錄開始時(shí)間，在樣品入艙12h后分別采集艙內(nèi)空氣樣品，恒流采集約10L艙內(nèi)氣體，記錄艙內(nèi)溫濕度及環(huán)境大氣壓，見表2。

表2 放置木家具面板樣品后艙內(nèi)空氣樣品采樣條件

采樣管收集到的揮發(fā)性有機(jī)化合物通過熱脫附后進(jìn)入冷阱，最后進(jìn)入毛細(xì)柱氣相色譜進(jìn)行分析，用質(zhì)譜定性，峰高或峰面積定量。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，以各標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特征離子峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到各種苯系物及揮發(fā)性有機(jī)化合物的保留時(shí)間、線性（平均響應(yīng)因子）回歸方程、線性相關(guān)系數(shù)，見表3?？傠x子色譜圖如圖2所示。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的線性回歸方程

圖2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的GC-MS總離子色譜圖

2.2 被測(cè)木家具面板樣品的譜圖分析

通過氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)木家具面板樣品放置艙內(nèi)后12h的氣體樣品進(jìn)行分析，部分艙內(nèi)氣體樣品的總離子譜圖如圖3所示。

圖3 部分木家具面板樣品放置艙內(nèi)12h時(shí)采集的艙內(nèi)氣體樣品總離子色譜圖

通過比較圖3（a）、（b）、（c）可見，樣品1-1#和3-1#譜圖基本一致，而與樣品2-1#的譜圖有明顯差別；比較圖3（b）和（d）可見，樣品2-1#和2-4#中VOCs的種類和釋放量也有一定差別。

2.3 被測(cè)木家具面板樣品中TVOC的釋放量分析

對(duì)不同時(shí)間采集的1m3艙內(nèi)木家具面板樣品氣體進(jìn)行分析，單一目標(biāo)化合物的沒有標(biāo)物的目標(biāo)成分以甲苯的響應(yīng)強(qiáng)度計(jì)，對(duì)不同涂刷工藝的木家具面板樣品中TVOC釋放量（扣除本底）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 被測(cè)的木家具面板樣品中TVOC釋放量統(tǒng)計(jì)圖

結(jié)果表明，兩個(gè)被測(cè)木家具平行樣品每種涂刷工藝所測(cè)得的TVOC釋放量相近，采用不同涂刷工藝的同種木家具面板樣品中TVOC釋放量有一定差別，而同種涂刷工藝的不同木家具面板樣品中TVOC的釋放量也不同。此外，涂刷工藝中采用UV底漆的木家具樣品中TVOC的釋放量相對(duì)最低，這說明涂刷工藝中選擇的漆料對(duì)木家具樣品中TVOC的釋放量有一定影響。

在GB 18204.2《家具安全 有害物質(zhì)限量第2部分：木家具》的標(biāo)準(zhǔn)解讀中[5]，木家具中揮發(fā)性有機(jī)化合物限量值要求采用GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的TVOC限量值，即木家具釋放到環(huán)境艙空氣中的TVOC濃度不超過0.6mg/m3。從測(cè)試結(jié)果看，所測(cè)木家具面板樣品的TVOC釋放量滿足標(biāo)準(zhǔn)限量值。

3 結(jié)論

采用環(huán)境艙法對(duì)不同涂刷工藝的木家具面板樣品中揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放量的試驗(yàn)研究表明，在被測(cè)的12個(gè)木家具樣品中，采用相同涂刷工藝的同種木家具樣品所測(cè)得的TVOC釋放量相近，采用不同涂刷工藝的同種木家具面板樣品中TVOC釋放量有一定差別，而采用同種涂刷工藝的不同木家具面板樣品中TVOC的釋放量也不同。

在實(shí)際涂刷過程中，木家具原材料種類、選用的漆料和涂刷次數(shù)都會(huì)影響木家具產(chǎn)品的VOCs釋放量。做好每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，才能最大程度降低木家具產(chǎn)品的VOCs釋放量。