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VOC与TVOC的区别
发稿时间:2019-09-26     来源:舒庭环境

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。普通意义上的VOC就是指挥发性有机物;但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。


VOC室外主要来自燃料燃烧和交通运输。


室内主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等得烟雾,建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。


VOC的主要成分有:烃类、卤代烃、氧烃和氮烃,它包括:苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。VOC是挥发性有机化合物的英文简称,通常所说的墙面漆中对人体有害的化学物质(重金属除外)就是指VOC。这些挥发性有机化合物包括甲醛、氨、乙二醇、酯类等物质。当房间里VOC达到一定浓度时,会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状,严重时甚至引发抽搐、昏迷,伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果。


TVOC和VOC的差异


VOC是指"1升涂料中除去水的物质当中含有有机挥发物的重量",而TVOC是指"1升涂料中含有有机挥发物的重量",它们的计算公式分别是:

VOC=(X%-H2O%)×Dc×1000

(X%-H2O%)×Dc

TVOC=-----------×1000

100%-H2O%(Dc/Dw)

式中:X%-涂料中挥发性物质重量含量

Dc-水性涂料的密度,g/mL

H20%-涂料中水的重量含量

DW-水的密度,g/mL

TVOC可以经过公式简化,得到与VOC的关系:

除水外所有挥发份的重量含量×Dc

TVOC=--------------------×1000

固体体积含量+除水外所有挥发份的体积含量×Dc

1000

=------------------------------------

1/除水所有挥发份混合比重+固体体积含量/除水外所有挥发份重量固含×Dc

VOC计算公式

VOC计算公式

因为“除水外所有挥发份混合比重≈1”,所以:

大部分内墙涂料的体积固含量大约在35%~40%左右,当TVOC限量为100g/L时,所对应的VOC大约是(39~44)g/L。因此;环标中TVOC的限量标准远远比国标中VOC的限量标准严格。其实即使是100%的固含,VOC仍然大于TVOC。

由此可见,控制配方中的TVOC比控制VOC更为直接。那么,为了满足TVOC的限量标准,应该在配方上如何调整,调整后会给涂料性能带来什么变化,在下面进行论述。

为满足TVOC在配方方面所采取的方法

实际上,要满足国标GBl8582-2001对VOC的限量非常容易,但是满足环标就很困难。按公式推导,满足国标时可以添加挥发性有机溶剂大约是配方含量的12.5%~15%,而要满足环标却只能添加到3%~3.5%左右。那么,为什么说环标很难满足呢?是因为把VOC降低到限制范围后,会对内墙涂料产品的成膜性能和防冻性能产生较大的影响,所以必须采取必要的方法才有可能适应。通过实验,我们归纳出以下几种方法。

2.1 保证在挥发性溶剂含量不变的情况下,适当提高产品的体积固含量

无论是从定义来分析还是由公式推算,在保证挥发性溶剂含量不变的前提下,提高产品的体积固含量能降低体系的TVOC,但是会略微提高VOC,因为涂料的比重增大了。提高体积固含量有效的途径是用部分粉料替代配方当中的水,或者整体提高配方当中的固体含量。

2.2 使用高效的成膜助剂,降低溶剂添加量

传统的成膜助剂是Texanol、醇醚、溶剂汽油及苯甲醇等溶剂,这些溶剂要么助成膜效率一般,要么本身气味较大,都很难圆满地解决问题。为此,国内外溶剂厂商陆续推出了一些高效的成膜助剂,能够保证成膜效率的基础上降低TVOC。我们做的一些实验结果见表2.

表2 成膜助剂的实验

类别 气味 推荐量/% 对体系的影响

TEXANOL® - 6~10 略有增稠

双酯 较大 4~7 水溶性差,易产生缩孔现象

PPH 柔和香味 3~5 干燥速度慢,添加量要小心

Cresol混合酯 基本无味 4~7 在苯丙体系中混溶性差

DalpadC 基本无味 4~7 在苯丙体系中混溶性较差

由此可见,通过选择适当的成膜助剂,至少可降低15%的挥发性有机溶剂添加量,对TVOC和VOC的降低大有帮助。

2.3 直接降低抗冻剂的用量,或利用保护性助剂提高乳液的抗冻能力,降低抗冻溶剂的添加量

乳胶漆的抗冻性能主要还是有乙二醇或丙二醇等抗冻剂来提供,这些都属于VOC范畴。降低它们的添加量就可以降低TVOC和VOC,但会对体系的抗冻性能产生影响。因此,选择保护性助剂能够解决这个矛盾。这些助剂包括低分子量的纤维素和乳化剂等。

2.4 使用低温成膜的乳液

作为内墙涂料品种,降低VOC是提高产品环保性能的主要课题。国内低VOC或零VOC内墙乳胶漆尚处于研发阶段,还没有关于低VOC内墙乳胶漆的标准或概念,而且在零售市场上还没有注明属于低VOC的产品。而国外在这一领域已经比较成熟,特别是国外低VOC乳胶漆在零售市场上处于重要地位,并在产品包装标志上注明VOC的含量。实际上,这些低VOC或零VOC的产品就是选择了成膜温度界于(0~3)℃,而且具有一定的低温稳定性的乳液。这样一来,在配方当中就可以不添加或少量添加成膜助剂和抗冻剂,真正地实现低VOC或零VOC,但产品性能多少受到一些限制。如果在这种体系中重新添加适量的成膜。

助剂和抗冻剂,既满足了TVOC的限量要求,又能保证涂料的性能。

控制TVOC不当所产生的问题及解决手段

虽然我们提出了控制TVOC的方法,但毕竟TVOC的限量标准太严格,而且在这一领域还属于摸索阶段,这些方法的采用会存在一些不足和问题,下面就碰到的情况进行初步分析。

3.1 对干燥速度的影响

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。

3.2 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,PVC界于55~70左右的普通产品,如果必须满足TVOC的限量要求,在温度低于813,湿度在50%的环境下,湿膜厚度大于500μm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100μn左右,还不会有太大的问题。

3.3 抗冻性有所降低

如果采用降低抗冻剂来满足TVOC的限量,直接影响到的是产品在低温时的贮存稳定性。可以通过添加保护性助剂提高产品的抗冻能力。



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