幾種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料VOC含量測定與分析

王智懿 商鐵林

【摘? 要】當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料在建筑施工過程中應(yīng)用廣泛。隨著人們對于綠色節(jié)能的日益重視，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的環(huán)保性能值得關(guān)注。目前，涂料產(chǎn)品最重要的環(huán)保指標(biāo)為涂料的VOC值?；诖耍瑢嶒炦x取市面上5種溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料進(jìn)行測試分析，分析這5種涂料的VOC值。經(jīng)檢測，所選取涂料樣品的VOC值分別為：312g/L、205g/L、422g/L、440g/L、389g/L。

【Abstract】At present， the fire-retardant coatings for steel structures are widely used in the construction process of buildings. As people pay more and more attention to green and energy saving， the environmental protection performance of fire-retardant coatings for steel structures is worthy of attention. At present， the most important environmental protection index of coatings is the VOC values of coatings. Based on this， the experiment selects 5 kinds of solvent-based fire-retardant coatings for steel structures on the market for testing and analysis， and analyzes the VOC values of these 5 coatings. After testing， the VOC values of the samples of selected coatings were： 312g/L， 205g/L， 422g/L， 440g/L， 389g/L， respectively.

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);防火;涂料

【Keywords】steel structure; fire-retardance; coating

【中圖分類號】TQ637.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）01-0186-02

1 引言

當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各類建筑中。雖然鋼材本身是難燃材料，但鋼材在高溫下力學(xué)性能會發(fā)生變化。無防火保護(hù)措施的鋼構(gòu)件，在高溫條件下，強度會大大降低，從而失去支撐能力導(dǎo)致建筑物垮塌。歷史上，曾出現(xiàn)多起火災(zāi)中鋼結(jié)構(gòu)的垮塌事故。2005年主體為鋼結(jié)構(gòu)的建筑32層高的西班牙馬德里Windsor大廈整幢建筑在火災(zāi)中完全破壞，上部10多層完全坍塌;2006年布魯塞爾國際機場一個飛機維修庫燒毀倒塌，損失達(dá)數(shù)十億歐元;2013年杭州市蕭山區(qū)友成機工有限公司倉庫發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌。最著名當(dāng)屬2001年“9·11”事故中坍塌的紐約雙子塔，該起大家耳熟能詳?shù)氖鹿释瑯邮怯捎阡摻Y(jié)構(gòu)在火災(zāi)中力學(xué)性能失效導(dǎo)致大樓垮塌而造成。

鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)問題如此突出，鋼結(jié)構(gòu)防火的方法很多。例如，在鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂防火涂料，在施工過程中充水，在建筑材料中摻雜一些防火材料。在這些方法當(dāng)中，噴涂防火涂料最為便捷，并且其成本較低，所以其應(yīng)用最為廣泛。據(jù)統(tǒng)計，我國目前鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的年銷量達(dá)數(shù)萬噸。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料具備多種優(yōu)點，但是傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的環(huán)保性卻存在一定的缺陷。隨著我國對于環(huán)境保護(hù)的日益重視，防火涂料的環(huán)保性能成為近年來的研究熱點。防火涂料對于環(huán)境最大的影響就是涂料中所含的VOC。VOC即揮發(fā)性有機化合物。20世紀(jì)70年代，國際室內(nèi)空氣科學(xué)學(xué)會第一次提出了VOC概念，首次意識到了VOC對環(huán)境的污染。

研究表明，VOC是導(dǎo)發(fā)生光化學(xué)煙霧的前驅(qū)物，部分VOC能和氮氧化合物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧會降低大氣的能見度，并且嚴(yán)重影響人類的健康特別是呼吸道健康，這已成為世界性的環(huán)境問題。

日本首先在1997年制定了《防止大氣污染的修正法》和《化學(xué)物質(zhì)排放管理的促進(jìn)法》明確提出減少VOC的排放。我國在2000年出臺了《中華人民共和國大氣污染防治法》，指出應(yīng)減少VOC的排放;2001年又制定了國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)裝飾裝修材料 內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》，明確要求室內(nèi)用涂料的VOC不得大于200g/L，游離甲醛的濃度不得大于0.1g/L。

防火涂料中的VOC絕大部分來自溶劑和稀釋劑，另有一小部分來自成膜物質(zhì)中未反應(yīng)的殘余單體、揮發(fā)性的助劑和固化反應(yīng)的副產(chǎn)物。防火涂料中最為常見的VOC主要有甲醛、乙醛、甲苯、二甲苯等。

2 實驗方法

正是由于鋼結(jié)構(gòu)的防火的急迫性和環(huán)境友好涂料的倡導(dǎo)性，本文對于市面上的一些鋼結(jié)構(gòu)防火涂料中的VOC值進(jìn)行測量。VOC常用的檢測方法有差值法、氣相色譜法。本次論文研究選用氣相色譜法。氣相色譜法，又稱氣相層析，是一種在有機化學(xué)中對易于揮發(fā)而不發(fā)生分解的化合物進(jìn)行分離與分析的色譜技術(shù)。

實驗過程：隨機選取市面上5種溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，每種產(chǎn)品取2g加入1mL稀釋劑稀釋。分別標(biāo)號為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

實驗過程中，加入10mL稀釋1000倍的內(nèi)標(biāo)物：鄰苯二甲酸二甲酯。離心處理，吸取上層清液，最后放在氣相色譜上進(jìn)行分析。

實驗過程中參數(shù)的設(shè)置為：初始溫度：50℃;升溫過程：10℃/min;最終溫度：260℃。

3 實驗結(jié)果及討論

按上述實驗方法測試溶劑型防火涂料樣品中的VOC。所測得的VOC結(jié)果見表1。

從實驗結(jié)果可以看出，樣品Ⅱ的VOC值最低，樣品Ⅳ的VOC值最高?？傮w上來看，本次所測試的涂料中VOC值總體偏高。雖然所選取的樣本數(shù)目還略顯不足，但一定程度上也能反映出市場上目前相關(guān)產(chǎn)品的性能水平。

4 VOC治理

針對VOC的治理主要包括兩方面。

4.1 行政手段整治

在行政管理方面。近年來，我國陸續(xù)推出了各項政策法規(guī)。2013年，國務(wù)院頒發(fā)的“國十條”有效推進(jìn)VOC污染治理。2014年，環(huán)保部頒發(fā)了關(guān)于VOCs的排放清單，用以督促生產(chǎn)企業(yè)控制VOC排放的工作。2018年07月03日，國務(wù)院發(fā)布《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，涉及VOC管控的內(nèi)容包括：

第一，大力控制氮氧化物和VOC（揮發(fā)性有機物）的排放;

第二，2020全年，VOC排放總量較2015年下降10%以上;

第三，推進(jìn)重點行業(yè)污染治理升級改造：重點區(qū)域氮氧化物、揮發(fā)性有機物（VOC）全面執(zhí)行大氣污染物特別排放限值;

第四，實施VOC專項整治方案：制定化工、工業(yè)涂裝、石化等VOC排放重點行業(yè)的綜合整治方案;

第五，考慮將VOC納入環(huán)境保護(hù)稅征收范圍;

第六，重點區(qū)域各城市開展環(huán)境空氣VOC監(jiān)測;

第七，加強自動監(jiān)控體系建設(shè)，涵蓋石化、化工、工業(yè)涂裝等VOC排放重點源，督促企業(yè)安裝自動監(jiān)控設(shè)施;

第八，嚴(yán)格環(huán)境執(zhí)法檢查，開展重點區(qū)域VOC污染治理。

4.2 技術(shù)工藝革新

在技術(shù)方面，應(yīng)考慮從源頭入手，從根本上減少VOC的排放量。大力推行“環(huán)境友好型”涂料取代污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)涂料。新的涂料工藝應(yīng)不使用有機樹脂和有機溶劑，生產(chǎn)、使用過程無污染。選取硅酸鹽、無機礦物、水等清潔原料。確保燃燒阻火時不產(chǎn)生毒性氣體和煙霧。制備中可利用超細(xì)礦渣粉作為填料，礦渣粉天然、無毒、無污染，有很好的環(huán)保安全性能?？蛇x用納米鈦白粉作為顏料，納米鈦白粉遮蓋力強，化學(xué)穩(wěn)定性好，而且可以使形成的碳質(zhì)層致密，提高碳質(zhì)層的隔熱性能，還有利于提高其耐火極限。

5 結(jié)論

VOC含量直接影響著我國的生態(tài)環(huán)境情況。涂料行業(yè)作為環(huán)保部門VOC重點監(jiān)管行業(yè)，有必要對涂料行業(yè)中市場應(yīng)用廣泛的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的VOC值進(jìn)行測量分析。基于這一原因，本次研究選取市面上的一些鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，對其VOC值進(jìn)行測量。實驗隨機選取5種溶劑型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料作為樣品，應(yīng)用氣相色譜法測定其VOC值，并分析其環(huán)保性能?？傮w來看，數(shù)值偏高，相關(guān)行業(yè)還需進(jìn)一步推進(jìn)環(huán)境友好型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術(shù)的研究與應(yīng)用。

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