水性涂料中VOC的危害与控制

data-full-width-responsive="true"> 1 水性涂料中VOC 的危害分析由于涂料性能的要求，即使在水性涂料中，VOC也有较大的添加量。对于水性涂料，常见的VOC包括成膜助剂、抗冻剂以及乳液的残留单体等，如表1所示。目前水性涂料虽然已被视为环保产品，而且应用在许多领域，但实际在通用型内墙水性涂料当中的VOC 也会对室内造成污染，只是这种危害相对油性产品已经大大降低了。具体分析如下：在内墙使用的通用型水性涂料，它的VOC 通常在100g/L 左右。如果把它应用在面积为40m2、高3m的房间（即施工面积为120m2）内，使用不同施工方法后的结果见表2。假设这些VOC 在7 天内以恒定的速度释放完全，则每天VOC 的释放量高达(179～475)g/m3，即(1 230～3 300)mg/m3/min，这是非常惊人的。而且水性涂料当中的V O C （以T E X A N O L 为主）通常要一个月的时间才会挥发完毕，那么其危害性将更加持久。与此同时，可以看到不同的施工工艺也会对产生影响，所以在选择施工时可以尽量选择无气喷涂工艺，保证产品在高效低毒的状态下应用。在施工后应该保持室内空气流通，以带走可能积存在户内的VOC，同时应当从源头上解决此问题，即尽量降低涂料当中VOC 的含量。与此同时，如果在配方当中使用沸点更高的溶剂或增塑剂，它们的挥发速度将有可能更加慢，万一这些溶剂或增塑剂对人体有害，由此产生的危害将更加持久。所以，在VOC 的检测与控制方面尽量不要采用以沸点温度来划分VOC 的标准，否则可能会被误导而使用大量的高沸点有机溶剂。总之，作为配方工程师应该从关爱人们健康的角度慎重使用有机溶剂。世界卫生组织（W H O）提出了室内有害溶剂的含量限制范围，详见表3。2　VOC 的降低与控制实际上，检测标准作为控制手段，能够起到监控的作用。但真正的控制，应该从源头抓起，那就是配方。只要控制好配方当中VOC 的添加量，就能够保证VOC 的限量要求。那么，首先要从公式入手，计算配方当中的VOC 的控制范围。VOC 的计算公式如下：VOC=(X%-H2O%) DC 1000式中：X%，涂料中挥发性物质含量(质量分数)；DC，水性涂料的密度，g/mL；H2O%，涂料中水的含量(质量分数)； DW，水的密度，g/mL。就目前技术而言，在配方设计方面需要采取必要的方法才有可能控制VOC 含量。具体如下：(1) 使用高效和毒性更小的成膜助剂，以降低溶剂的添加量，见表4。那么，通过选择适当的成膜助剂，至少可以降低15% 的挥发性有机溶剂添加量，对VOC 的降低大有帮助。(2) 在允许的情况下直接降低抗冻剂的用量，或利用保护性助剂（例如低分子量的纤维素或者乳化剂）提高乳液的抗冻能力，降低抗冻溶剂的添加量。(3) 使用成膜温度低的乳液。这是最好的方法，但目前国内关于这方面的材料还比较少。其实在国外，低VOC 和零VOC 的产品已经是成熟的技术，只是在国内暂时没有得到广泛应用。(4) 可以在产品体系中选择醋丙乳液作为主要的原材料。因为醋丙乳液的成膜温度相对较低，而且可以搭配一些成膜效率更高的成膜助剂，能够较大幅度地降低VOC。与此同时，醋丙产品在施工性能和遮盖力方面都有优势，只是在耐擦洗方面略差于苯丙产品。3 出现的问题及解决方法虽然提出了控制VOC 的方法，但当在配方上做了这些调整后会带来一些问题，而且解决起来还不太容易。下面就碰到的情况进行初步的分析，并提出一些解决办法。31 对干燥速度的影响目前，使用的这些溶剂都属于干速较慢的溶剂，如果降低其含量，会导致漆膜的干燥速度加快，直接影响漆膜的外观（例如流平效果）。可以通过调整保水性的增稠剂来改善这个情况。32 对开裂的影响降低成膜助剂的含量，实际上就是降低了乳液在低温下的粘结性能，直接导致产品在低温施工时容易发生开裂问题。实验结果表明，目前P V C 介于55～70的普通产品，如果必须满足TVOC 100g/L的限量要求，在温度低于8℃，湿度在50%的环境下，湿膜厚度大于500mm时都有不同程度的开裂情况。但如果施工方式只是刷涂和辊涂，湿膜厚度只有100mm左右，还不会有太大的问题。33 抗冻性有所降低如果采用降低抗冻剂来满足TVOC 100g/L的限量，直接影响到的是产品在低温的贮存稳定性。这时可以通过添加保护性助剂提高产品的抗冻能力。34 对有光泽产品的影响有光泽的产品几乎很难满足TVOC 100g/L的限量要求，因为本身有光泽的产品中的乳液量就比较大，而且比重相对较低，要满足100g/L 的限量除非使用成膜温度低的乳液。但是涂料的性能和价格就会受到很大的影响。在大量实验数据的基础上，发现在普通内墙乳胶涂料方面，VOC的控制需要针对不同的光泽进行区分，具体适用的VOC 和TVOC 的限量范围推荐如表5 所示。尽管表5 中推荐的控制量仍然会产生较大的VOC污染，但相对目前通用型产品已经降低了8 0 % ～100%，这是非常可观的改进了，而且基本还能保证涂料的性能。4 结 语降低VOC 是涂料的发展方向之一，同时也是环保和健康的要求。为此，作为涂料的技术人员，积极开展深入的研究工作，关注环境安全和人类健康是我们责无旁贷的责任。