涂料有害物質檢測技術研究

王 敏

（1.遼寧省檢驗檢測認證中心，遼寧沈陽 110000；2.遼寧省產品質量監督檢驗院，遼寧沈陽 110000）

涂料中含有的一系列化學有害物質，在施工涂刷等過程中，施工人員與涂料產品直接近距離接觸，涂料會沾染到皮膚上，揮發出來的有機物也會通過呼吸道進入施工人員身體，有害物質可以通過呼吸和滲透作用進入相關人員的體內；在室內環境的后續居住和使用過程中，墻面涂料持續散發出來的有害物質也會不斷被人體吸收，如果這些有害物質聚集到了人的身體里，并且經過長時間的累積，人體就會出現一些不良反應，就會給生命健康安全造成非常大的威脅，同樣也會給社會的穩定，和諧發展，帶來諸多不利的影響。在國外一些發達國家，對涂料中有害物質的檢測研究相對來說已經比較成熟了，尤其是在一些工業領域比較發達的國家，很多研究機構、國際組織通過長期性的實驗對涂料在實際加工、應用過程中所造成的污染，以及這些污染與社會大眾健康的關系都進行了相關的分析研究，并且出臺了一些對應的法律法規和管理制度，對涂料中可能含有的有害物質提出了標準要求，并且逐漸朝著更加嚴格、統一的方向發展。這對于控制涂料中有害物質在社會上的不良影響來說，起到了非常關鍵的作用，對于推動全球經濟一體化的發展而言，也有非常積極的影響。

1 涂料中的有害物質

涂料中的有害物質在來源上有多個方面，大部分是由使用的各種原材料引入的，比如相應的顏料、各類輔助劑、溶劑、稀釋劑等。除此之外還有涂料在生產加工過程中，可能為了確保涂料的總體使用性能或者為了令其具備一些特殊的功能，而加入一些特殊物質、防腐劑等而帶來的有害物質污染。涂料中可能含有的主要化學有害物質污染物包括甲醛、重金屬、有機物等。

甲醛是生產涂料的原料中常見的一種有害物質，甲醛釋放的主要因素是：樹脂材料合成時，沒有完全反應而產生甲醛，以及樹脂中有一部分殘余游離甲醛；或者它可能參與反應形成不穩定的化合物，在一定條件下發生反應并釋放出甲醛；附著在膠體粒子上的質子化甲醛被電解質釋放出來；此外還有作為防腐物質添加進原材料的甲醛。其實甲醛的釋放過程本身就是一個連續的動態過程，甲醛與涂料產品的使用、室內溫度、通風程度等因素之間有著非常密切的關系。根據相關數據顯示，如果室內溫度在20～30℃左右，濕度在30%～70%，釋放的甲醛濃度與溫度、濕度成正比，為了能夠控制室內甲醛的釋放量在一個較為安全的范圍內，減少釋放源是第一選擇，所以有必要嚴格控制涂料中甲醛含量。

涂料中所有的重金屬有害物質實際上主要來自涂料在生產過程中加入的一些顏料、填料及各種功能助劑所含的一些雜質。這些雜質還包括了銅化合物、鋅化合物、鉛化合物、錫化合物等。在涂料生產過程中，這些金屬化合物有可能會隨常用助劑的添加而進入涂料產品中，而這些助劑的添加非常有利于提高涂料的各方面使用性能，而且最終形成的薄膜也會有比較強大的硬度，能夠提高涂料的附著力。這些重金屬元素一旦進入老百姓的身體中，就會在人體中直接積累，并形成一種毒性很強的金屬有機化合物，使人產生不同程度的中毒，毒性的大小和金屬的類型和濃度以及在人體內的存在形式有非常密切的關系，所以對于涂料產品生產原材料及各種助劑的選擇非常重要，在考慮經濟成本的情況下，必須重視環保健康等方面因素。重金屬元素的測定有多種方式，主要為光譜法，如果含量相對較低，可以選用靈敏度非常高的電感耦合等離子質譜儀測定。

揮發性有機化合物是多種具有揮發性的有機物的總稱，比如苯、甲苯、二甲苯等。根據相關統計數據表明，每年全世界生產涂料的總量大概在6 000余萬噸，而且每一年都在以3%以上的速度持續不斷地增長，按照平均含溶劑40%左右來計算，每年全世界排放到大氣中的溶劑約合2 400萬t，所以從這個角度來說，涂料產品中所釋放出來的揮發性有機化合物，是污染空氣的重要組成部分。實際上，這種污染源隨著時間的變化也在變化，在具體釋放的過程中，這部分污染源可能還直接與室內環境中的粒子有所關聯，或者是以其他的形式釋放出來，這些都會對于老百姓的健康產生非常負面的影響。

烷基酚聚氧乙烯醚，英文縮寫APEO，是一種聚合物表面活性劑，其中任基酚聚氧乙烯醚（NPEO）占比80%以上，辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）占比15%以上，其他類型占比較少。該物質具有良好的滲透、潤濕、分散、乳化、增溶及洗滌作用，因其價格經濟、性能良好等優勢曾在涂料產品中作為消泡劑、分散劑等助劑廣泛應用。相關研究表明，低聚合數APEO對生物體危害比較大，可以入侵人體，產生類似雄性激素的作用，是危害人體正常激素分泌的化學物質之一，在影響人類生育方面有較為嚴重負面作用，是包括人類在內的所有生物的宿敵，又因為其生物降解性較差，有些國家和地區已經開始限制其用量，我國也在近些年發布的標準中將其作為了限制指標，該物質可以通過液相色譜技術進行定性定量 檢測。

2 涂料有害物質檢測的具體方式及技術分析

根據國內外在涂料有害物質檢測中的相關文獻分析，檢測的方式主要由以下幾方面構成：原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、分光光度法、氣相色譜法、液相色譜法以及電感耦合等離子體發射光光譜法等。一般來說，涂料中重金屬有害物質的檢測可以由兩種檢測形式組成，一種是可溶性重金屬元素的檢測，另一個是對重金屬元素總量的檢測。因為檢測目標不同，處理分析的方法也不相同。

涂料是建筑行業中一種必備的材料，同時也屬于一種存在一定風險的混合型物質，所以針對涂料有害物質的檢測也是比較重要的，除了需要有專業的檢測技術人員以外，還需要配備各類專業的檢測設備。涂料中所含有的有害物質成分主要是來源于各種原材料，并且大部分物質是能夠長期存在并持續釋放、積累的，如果身體里長久地積累了這些有害物質，可能會出現類似感冒、惡心、嘔吐等生理中毒的癥狀，情況嚴重的還會產生免疫力下降、神經系統紊亂等更為嚴重的后果，并且有些傷害和后果是不可逆的，不但會使使用方身體健康程度有所下降，還有可能給受害者帶來終生的不幸和災難。所以如果不對涂料中有害物質進行限制要求，產生的危害性將是非常大的，除了會造成一些空氣的污染問題以外，還會給社會大眾的生活工作帶來嚴重的負面影響，目前人們已越來越關注綠色建材、綠色涂料產品，涂料中的有害物質檢測也受到了前所未有的重視。

2.1 分光光度法

甲醛是一種比較常見的化學成分，而且重點在消毒、防腐等方面使用。近些年國家及各地方政府對涂料中甲醛含量的控制已明顯見到成效，產品的執行標準限量也越來越低，市場上生產銷售的涂料甲醛含量也在逐步降低，未檢出甲醛的涂料產品比重也在逐步增加，這樣向好的方向發展離不開針對涂料中甲醛含量的嚴格檢測。針對涂料中甲醛含量的檢測方法不止一種，根據甲醛的物理化學性質，很多的分析方法都能夠檢測出涂料中甲醛的含量。目前，使用比較廣泛的甲醛檢測方法是分光光度法。分光光度法是一種典型的檢測技術，需要檢測技術人員將樣品進行適當的處理，添加合適的顯色劑使其與待檢測項目進行充分的化學反應，從而可以看到樣品的顏色變化，然后對樣品進行特定波長下的吸光度測試，再結合樣品吸光度與標準溶液系列濃度之間的關系進行相應的定量工作。在涂料產品中，除了甲醛應用這種方法外，金屬元素六價鉻含量的測定也是通過這種方法進行的。在對涂料中甲醛進行檢測時，首先對涂料樣品進行蒸餾處理，涂料中的甲醛成分就會被蒸餾出來進而被冰水吸收，在與相應的顯色劑發生顯色反應后，用分光光度計進行測定。目前由于顯色劑對大多數重金屬元素能夠產生的顯色反應選擇性并不是很強，所以從一定程度上限制了分光光度法在涂料重金屬有害物質檢測技術方面的應用。

2.2 色譜分析技術

針對苯系物的檢測方法。苯系物屬揮發性有機物的范疇，不僅具有神經毒性，還具有破壞DNA的遺傳毒性，長期接觸還可致人體發生血液方面病變，是毒性高危害大的有機物質，另外苯系物還可能引起城市的光化學煙霧，導致二次污染，我國工業污染源調查的一些重點行業中是將其作為重點關注對象的。對于苯系物的檢測，應用較多的是氣相色譜法和紅外光譜法。相對來說紅外光譜的檢測方式比較簡單，但是對定量分析的誤差比較大，相比之下氣相色譜法更適合定量分析。氣相色譜法是利用混合物中各個組分通過載氣的輸送在流動相和固定相中具有不同程度的吸附和脫附能力實現目標物的分離，系統主要由進樣器、色譜柱、檢測器，數據采集四部分構成，對苯系物的測定可以選擇氮氣作為載氣，色譜柱是實現樣品分離的，檢測器主要是對目標物質進行識別和響應，數據采集是將檢測器的檢測結果轉換成色譜信號，通過信號大小分析確定物質種類和含量。

針對揮發性有機化合物（VOC）含量的檢測方式。根據相關數據統計表明，幾乎所有的非固態涂料產品中都含有揮發性有機化合物，該項指標的檢測是涂料產品中有害物質檢測的重要組成部分，在這種情況下，必須尋找更加高效、準確的方式來檢測揮發性有機物。目前可以利用頂空法和溶劑解析的方式，對涂料樣品進行前處理，這兩種處理方式都能夠有效地將涂料中大部分揮發性有機化合物提取出來，然后利用氣相色譜法或氣相色譜質譜聯用的方法分析涂料產品中揮發性有機化合物的種類和含量。

此外，對涂料甲醛的測定還有液相色譜法，是將涂料樣品中甲醛進行溶劑提取后在特定條件下進行衍生化反應，在一定的色譜條件下，可以通過甲醛衍生物的保留時間及峰面積對甲醛進行定性定量分析。

2.3 光譜分析技術

檢測重金屬元素的方法大多為光譜分析方法，比如說原子吸收光譜法、熒光光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法等。在對涂料中大部分重金屬元素的檢測過程中，首先需要溶解或者消解檢測重金屬物質的樣品，取上清液或消解液（必要時可過濾）進行測定。個別元素可以通過顯色后用分光光度計測定吸光度的方式定量，大多數元素可以通過設定特征波長通過原子吸收光譜儀或電感耦合等離子體發射光譜儀等設備進行定量分析，目前電感耦合等離子體發射光譜是涂料產品中分析重金屬有害物質的一種比較重要的技術。能夠非常精確地測量出重金屬元素，也能夠提高分析重金屬元素的精確程度和檢測的整體速度。

原子吸收光譜法發展到現在，檢測技術已經非常成熟，而且儀器操作維護工作也相對簡單方便，還具有使用成本低、靈敏度高、分析檢測速度快等特點，具備很多檢測技術都不具備的優勢。目前原子吸收光譜法檢測技術已經轉變成為可以直接檢測分析元素含量的一種常規性技術，而且可以檢測的元素已接近上百種，成為專業實驗機構中不可缺少的一種檢測設備。利用原子吸收光譜法，可以對涂料中含有的重金屬有害物質進行檢測，并對其進行深入的分析研究。但是原子吸收光譜使用空心陰極燈作為光源，不能實現多元素同時測定，這樣就催生了可以實現多元素同時測定的電感耦合等離子體發射光譜的普及和應用。

與傳統的光譜法相比較，電感耦合等離子體發射光譜法具備很多先天性的優勢，最典型的就是可以實現多元素同時測定，并且樣品消耗的數量也比較低，所以對于一些比較特殊的元素來說，這種檢測方式的應用效率也比較高。從目前涂料有害物質檢測技術的發展狀況來看，無論是國內還是國外專業的研究人員，在這些方面都做出了一定的研究，并且這種檢測技術在各行各業中都得到了普遍的認可和廣泛的推行。我國很多檢測機構也已經采購了這種儀器設備，從而也提高了檢測人員的工作質量和效率。雖然電感耦合等離子體發射光譜法能夠在一定程度上強化對重金屬元素的分析處理能力，但是這種儀器價格比較昂貴，在具體工作的過程中又會消耗掉很多的氬氣，這樣一來，就會提高整個檢測過程的成本，如果沒有辦法將這種技術與實際情況以及其他技術結合起來使用，從一定程度上就會限制這種技術應用的效率和價值。希望在未來發展的過程中電感耦合等離子體發射光譜法能夠得到更多的優化和改進，使其擁有更加廣闊的發展應用空間。

3 結束語

涂料在建筑材料中的應用越來越廣泛，所以政府相關部門需要從源頭之處入手，從建筑工程設計程序開始，對所有使用的涂料產品必須進行嚴格的規范化管控，這樣才能夠將一些不合格的涂料產品杜絕在市場之外。隨著一些新的、綠色的涂料產品的問世，可能會直接摒棄掉比較落后的舊的涂料產品，這對于推動國內經濟發展有非常積極的作用。針對涂料有害物質檢測技術，除了要優化改進技術本身之外，還需要提高檢測的效率和檢測的質量，使得檢測技術能夠更加具有普適性，在未來檢測的過程中，也能夠更有效地控制涂料中有害物質的含量，對于國內涂料行業發展，也能夠起到非常積極的作用。