在世界不同的地區,揮發性有機化合物(VOC)的定義(yi) 、標準和測試方法猶如百花齊放，不斷變化，百家爭(zheng) 鳴。美國采用美國環保署(EPA)的方法24，即用熱失重法測定VOC的方法(ASTM D2369測試塗料中不揮發物含量)1,2 。ASTM D6886是另一種VOC測試方法，用於(yu) 某些法規的監管，這是用氣相色譜法來測定VOC含量的方法。塗料生產(chan) 商通過這些測試數據確保他們(men) 的塗料產(chan) 品是否滿足美國各個(ge) 地區對各種待測塗料規定的限值要求。

　　歐盟也采用氣相色譜法(ISO11890-2)，這在歐盟指令2004/42/EC中規定用於(yu) 測定化合物的相對揮發性;用這種測試方法測出的VOC的含量是指能在標記物前洗脫出來的沸點小於(yu) 250℃的任何化合物。然而現在正在考慮使用一種“更實用的測試方法”—280℃的標記物，即ISO 16000-6試驗箱法3-6。VOC試驗箱法也被規定為(wei) 德國AgBB規範的一部分，這種類型的方法在USGB LEED v4中也被引用，作為(wei) 認證測試的一部分。所有這些測試方法都與(yu) 作為(wei) 成膜助劑的材料的實際揮發性有關(guan) 。

　　亞(ya) 洲的VOC含量傾(qing) 向於(yu) 采用歐盟標準中的定義(yi) ，即大氣壓下沸點小於(yu) 250℃的化合物。同樣，在世界各個(ge) 地區也會(hui) 有不同。人們(men) 也在關(guan) 注使用較高沸點的標記物;在這種情況下沸點的分界點為(wei) 在大氣壓下280℃。

　　所有這些測試方法和標準要以一種或另一種方式適用於(yu) 各種法規規定的限值。當然，我們(men) 的目標是減少對環境會(hui) 產(chan) 生問題或是影響室內(nei) 空氣質量的化合物的排放。實際上幾乎不可能列出所有監管的法規和要求，尤其是在全球範圍內(nei) ;當然，發展趨勢肯定是減少VOC的使用和排放。

　　本文的目的是列出以不同方法測試揮發性有機化合物(VOC)的有關(guan) 信息。為(wei) 了說明不同方法之間得到的結果的差異，本研究將對一種高揮發性有機化合物(VOC)含量(采用美國定義(yi) )的傳(chuan) 統市售成膜助劑和一種具有較低VOC的較新的二苯甲酸酯共混物和單苯甲酸酯的市售成膜助劑進行比較。

　　實驗

　　如上所述，本文的重點是對較高VOC的成膜助劑和較新的較低VOC的成膜助劑進行相比較。在此基礎上，包括了不同類別(化學組成和VOC類型)的成膜助劑的例子。具體(ti) 而言，下麵的成膜助劑將被考慮：

　　• 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯，市售較高VOC的參照品，簡寫(xie) 為(wei) TMPDMIB;

　　• 三甘醇二-2-乙基己基酯，市售較低VOC的參照品，簡寫(xie) 為(wei) TEGDO;

　　• K-FLEX 975P——二丙二醇/二乙二醇/丙二醇二苯甲酸酯的混合物，簡寫(xie) 為(wei) 975P;

　　• K-FLEX 850S——二丙二醇/二甘醇二苯甲酸酯的混合物，簡寫(xie) 為(wei) 850S;

　　• K-FLEX 500P——較低VOC的二丙二醇/二甘醇二苯甲酸酯的混合物，簡寫(xie) 為(wei) 500P;

　　• 實驗示例3——苯基丙基苯甲酸酯，簡稱613;

　　• 苯甲酸苄酯的實驗級產(chan) 品，簡稱BOB。

　　下麵的試驗是在上述成膜助劑的基礎上進行的：

　　• 沸點;

　　• 蒸氣壓;

　　• 閃點;

　　• 熱重分析儀(yi) (TGA)，在110℃等溫;

　　• ASTM D2369;

　　• ASTM D6886;

　　• 改進的ASTM D6886;

　　• ISO11860-2;

　　• ISO16000-6(隻對純的成膜助劑進行測試)。

　　確切的測試方法在這篇文章的附件中給出。所有這些測試都對不同定義(yi) 的VOC或揮發物含量進行了很好的描述。這項工作的重點是要說明降低塗料VOC的方法，以便通過法規的要求，同時給出配製較低VOC且又具有較高塗料性能產(chan) 品的方法。

　　討論

　　表1給出了正在評價(jia) 的成膜助劑的物理數據;圖1顯示了成膜助劑的蒸氣壓。沸點數據表明，與(yu) TMPDMIB相比，無論是單苯甲酸酯和二苯甲酸酯都具有非常低的揮發性;在常壓下，所有都高於(yu) 250℃，因此，根據歐盟VOC定義(yi) ，所有都是零VOC。蒸氣壓和閃點數據也表明了苯甲酸酯與(yu) TMBDMIB相比具有較低的揮發性。此數據對於(yu) VOC試驗箱法測試意義(yi) 重大，這可能是未來歐盟和美國的一種塗料測試方法。成膜助劑的蒸氣壓越低，預期的揮發性能越好。

　　由於(yu) 發展的趨勢將推動塗料向更低含量的VOC發展，把對VOC的所有貢獻降至*是至關(guan) 重要的。甚至是使用的原材料有相對較低的VOC水平也很重要。熱失重法是一種標準的方法，可用來比較揮發性和半揮發性組分對VOC的貢獻。圖2顯示了按照EPA方法24 ASTM D2369 測試的本研究中的成膜助劑的VOC含量。通過該試驗可以看出TMPDMIB是100%揮發性的。而單苯甲酸酯比二苯甲酸酯共混物更易揮發，但兩(liang) 者的揮發性都顯著低於(yu) TMPDMIB的揮發性。

　　除了本試驗，使用ASTM D6886(氣相色譜法)的方法正變得越來越重要。市售零VOC塗料用於(yu) 按照ASTM D6886 測定VOC，本研究中添加到塗料中的成膜助劑的量為(wei) 1.5%(質量比);然後用ASTM D6886的氣相色譜法進行分析。圖3給出了測試結果。通過本方法發現幾乎所有的TMPDMIB都對VOC有貢獻。此外，通過本方法發現613和BOB也似乎都是100%揮發性的，而同時進行的D2369測試表明，這兩(liang) 種物質都具有非常低的VOC貢獻。這一點強調了當采用氣相色譜法測定的某些限值，除了其相對揮發性之外，化合物和氣相色譜柱的相似性也起著重要作用。通過本方法測得的二苯甲酸酯的VOC貢獻很低。

　　考慮了改進的ASTM D6886的測試方法，采用棕櫚酸甲酯作為(wei) 標記物。棕櫚酸甲酯是具有非常高沸點的溶劑(在常壓下約323℃)。南海岸空氣質量管理局正在考慮通過使用這個(ge) 標記物來改變他們(men) 的313方法。試驗結果見圖4。所有的單苯甲酸酯和二苯甲酸酯以及TEGDO的沸點都高於(yu) 此標記物，而TMPDMIB沒有。典型的氣相色譜圖見圖5。

　　ISO 11890-2的VOC方法

　　歐盟的VOC定義(yi) 是,在常壓下沸點低於(yu) 250℃的物質。用ISO 11890-2的測試方法來證明該待測化合物的沸點高於(yu) 該標記物，在250℃以上。采用該定義(yi) ，所有評價(jia) 的成膜助劑都是零VOC。

　　試驗箱試驗

　　某些組織，如美國綠色建築LEED V4描述了使用試驗箱法對不同應用的VOC要求，就像德國的AgBB一樣。他們(men) 的方法是基於(yu) 測定在一個(ge) 月的時間內(nei) 從(cong) 物體(ti) 釋放的VOC的量。根據這些得到的數據來判斷該待測物是否能夠通過測試。不像EPA 24方法或歐盟的沸點準則，試驗箱法通過參照沸點標記物來定義(yi) VOC。在試驗箱內(nei) 暴露規定的時間後，將收集的VOC脫附到氣相色譜儀(yi) 。在歐盟，檢測到的低於(yu) C16標記物的化合物被認為(wei) 是VOC。在C16和C22標記物之間檢測到的化合物被認為(wei) 是半揮發性有機化合物(半揮發性)(SVOCs);高於(yu) C22標記物的被認為(wei) 是不揮發物，即使這些化合物在試驗溫度下具有一定的蒸氣壓。該方法還規定了作為(wei) 參考化合物的烷烴，且使用極性相對較低的色譜柱。這並不是真正*的方法，因為(wei) 感興(xing) 趣的化合物往往極性較高。捕獲和脫附技術可能也有一些問題。

　　用來測試塗料VOC的這種試驗箱方法也可用來測定施工塗層的VOC。然而，就如經常在美國所做的，我們(men) 對純的增塑劑而不是捕獲和脫附的殘餘(yu) 物進行ISO 16000-6中的氣相色譜分析。眾(zhong) 所周知，大多數塗料中的添加量是介於(yu) 1%〜3%(質量比)之間，塗料漆基也會(hui) 對檢測過程中釋放的VOC的測試結果產(chan) 生影響。不過，我們(men) 也對純的成膜助劑進行測試。圖6給出了該測試結果，圖7給出了這些測試的氣相色譜圖。

　　按EPA 24方法計算

　　如上麵所提到的，在美國經常根據所用純原材料的VOC來計算塗料中VOC含量。這實際上是不正確的。因為(wei) 母液以及聚合物與(yu) 成膜助劑的相容性對實際塗料中揮發物有一定的影響，計算的結果往往會(hui) 高估塗料中的VOC含量。然而當執行實際的完整方案時，EPA方法24由於(yu) 方法誤差很難使用，特別是對具有低VOC含量的塗料。圖8給出了根據ASTM D2369測得的純組分結果所計算的塗料VOC含量。請注意，所有使用苯甲酸酯的塗料比使用傳(chuan) 統成膜助劑如TMPDMIB的塗料具有較低的VOCs。

　　結論

　　隨著法規對VOC要求的越來越嚴(yan) 格，測定VOC的標準在不斷變化，測試方法也在日新月異。今天，一些新的較低VOC的成膜助劑可供於(yu) 配方設計師使用。之前公布的研究表明，為(wei) 塗料行業(ye) 研製新的二苯甲酸酯共混物的性能與(yu) TMPDMIB和TEGDO可以相媲美，甚至更好，不管是內(nei) 牆還是外牆——優(you) 異的耐擦洗性和光澤，實際上對內(nei) 牆塗料的所有相關(guan) 性能沒有影響，戶外測試時有更好的性能，沒有測出任何問題7,8。

　　對於(yu) 給定的材料所測得的VOC結果可能相差很大，這取決(jue) 於(yu) 測試方法。不管使用哪種方法來描述VOC，與(yu) TMPDMIB對照品相比，所有低VOC的成膜助劑確實具有非常低的揮發性。所有的苯甲酸酯成膜助劑對塗料的VOC貢獻很少，特別是在使用量很低的情況下。當兼容時，成膜助劑能成為(wei) 基料的一部分。具體(ti) 來說，850S和975P的VOC含量是非常低的，能更好地改善塗料的性能。隨著時間的推移，需要更多的低VOC含量的成膜助劑，以便能配製零VOC或接近零VOC的塗料，同時提高塗料的整體(ti) 性能。

　　參考文獻

　　1 EPA 24 Test Method, 40 CFR Part 59.

　　2 ASTM D-2369, Oven Volatility Method, part of EPA Method 24.

　　3 Reinhard, O. VOC emissions -new standards and regulations in Europe, and news from LEED, European Coating Congress, April, 2013.

　　4 Gernon, M.D.; Buyse, K.; Jones, D. Understanding the relative volatility of materials: A comparison of thermal analysis, GC analysis and chamber test techniques, European Coating Congress, April, 2013.

　　5 Krieger, S.; Reinheimer, K.; Petri, H. Overview of regulations and test methods within Europe to determine emissions from interior paints and new test results based on model paint recipes, European Coating Congress, April, 2013.

　　6 Testa,Carlos, Taylor, Louise, Taube, Ralf, “Meeting Current and Future Legislations with Low Emission Coalescents”, European Coating Congress, April, 2013

　　7 Arendt, W.; McBride, E.; Conner, M. Continuation of the Innovation of Benzoate Technology for Coatings applications, Proceedings of the 41th Waterborne, Higher-Solids and Coatings Symposium, New Orleans, LA, 2013.

　　8 Arendt, W.; McBride, E.; Conners, M. Innovation in Benzoate Technology for Coatings Applications, American Coatings Show and Symposium preprints, April 2014.

　　本文由天津星空体育平台官网儀(yi) 器收集整理發布，版權歸原作者所有!