几种钢结构防火涂料VOC含量测定与分析

王智懿 商铁林

【摘  要】当前，钢结构防火涂料在建筑施工过程中应用广泛。随着人们对于绿色节能的日益重视，钢结构防火涂料的环保性能值得关注。目前，涂料产品最重要的环保指标为涂料的VOC值。基于此，实验选取市面上5种溶剂型钢结构防火涂料进行测试分析，分析这5种涂料的VOC值。经检测，所选取涂料样品的VOC值分别为：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.

【关键词】钢结构;防火;涂料

【Keywords】steel structure; fire-retardance; coating

【中图分类号】TQ637.8                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）01-0186-02

1 引言

当前，钢结构广泛应用于各类建筑中。虽然钢材本身是难燃材料，但钢材在高温下力学性能会发生变化。无防火保护措施的钢构件，在高温条件下，强度会大大降低，从而失去支撑能力导致建筑物垮塌。历史上，曾出现多起火灾中钢结构的垮塌事故。2005年主体为钢结构的建筑32层高的西班牙马德里Windsor大厦整幢建筑在火灾中完全破坏，上部10多层完全坍塌;2006年布鲁塞尔国际机场一个飞机维修库烧毁倒塌，损失达数十亿欧元;2013年杭州市萧山区友成机工有限公司仓库发生火灾，钢结构整体倒塌。最著名当属2001年“9·11”事故中坍塌的纽约双子塔，该起大家耳熟能详的事故同样是由于钢结构在火灾中力学性能失效导致大楼垮塌而造成。

钢结构的火灾问题如此突出，钢结构防火的方法很多。例如，在钢结构表面喷涂防火涂料，在施工过程中充水，在建筑材料中掺杂一些防火材料。在这些方法当中，喷涂防火涂料最为便捷，并且其成本较低，所以其应用最为广泛。据统计，我国目前钢结构防火涂料的年销量达数万吨。

钢结构防火涂料具备多种优点，但是传统钢结构防火涂料的环保性却存在一定的缺陷。随着我国对于环境保护的日益重视，防火涂料的环保性能成为近年来的研究热点。防火涂料对于环境最大的影响就是涂料中所含的VOC。VOC即挥发性有机化合物。20世纪70年代，国际室内空气科学学会第一次提出了VOC概念，首次意识到了VOC对环境的污染。

研究表明，VOC是导发生光化学烟雾的前驱物，部分VOC能和氮氧化合物发生光化学反应，从而形成光化学烟雾。光化学烟雾会降低大气的能见度，并且严重影响人类的健康特别是呼吸道健康，这已成为世界性的环境问题。

日本首先在1997年制定了《防止大气污染的修正法》和《化学物质排放管理的促进法》明确提出减少VOC的排放。我国在2000年出台了《中华人民共和国大气污染防治法》，指出应减少VOC的排放;2001年又制定了国家标准《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》，明确要求室内用涂料的VOC不得大于200g/L，游离甲醛的浓度不得大于0.1g/L。

防火涂料中的VOC绝大部分来自溶剂和稀释剂，另有一小部分来自成膜物质中未反应的残余单体、挥发性的助剂和固化反应的副产物。防火涂料中最为常见的VOC主要有甲醛、乙醛、甲苯、二甲苯等。

2 實验方法

正是由于钢结构的防火的急迫性和环境友好涂料的倡导性，本文对于市面上的一些钢结构防火涂料中的VOC值进行测量。VOC常用的检测方法有差值法、气相色谱法。本次论文研究选用气相色谱法。气相色谱法，又称气相层析，是一种在有机化学中对易于挥发而不发生分解的化合物进行分离与分析的色谱技术。

实验过程：随机选取市面上5种溶剂型钢结构防火涂料，每种产品取2g加入1mL稀释剂稀释。分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。

实验过程中，加入10mL稀释1000倍的内标物：邻苯二甲酸二甲酯。离心处理，吸取上层清液，最后放在气相色谱上进行分析。

实验过程中参数的设置为：初始温度：50℃;升温过程：10℃/min;最终温度：260℃。

3 实验结果及讨论

按上述实验方法测试溶剂型防火涂料样品中的VOC。所测得的VOC结果见表1。

从实验结果可以看出，样品Ⅱ的VOC值最低，样品Ⅳ的VOC值最高。总体上来看，本次所测试的涂料中VOC值总体偏高。虽然所选取的样本数目还略显不足，但一定程度上也能反映出市场上目前相关产品的性能水平。

4 VOC治理

针对VOC的治理主要包括两方面。

4.1 行政手段整治

在行政管理方面。近年来，我国陆续推出了各项政策法规。2013年，国务院颁发的“国十条”有效推进VOC污染治理。2014年，环保部颁发了关于VOCs的排放清单，用以督促生产企业控制VOC排放的工作。2018年07月03日，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，涉及VOC管控的内容包括：

第一，大力控制氮氧化物和VOC（挥发性有机物）的排放;

第二，2020全年，VOC排放总量较2015年下降10%以上;

第三，推进重点行业污染治理升级改造：重点区域氮氧化物、挥发性有机物（VOC）全面执行大气污染物特别排放限值;

第四，实施VOC专项整治方案：制定化工、工业涂装、石化等VOC排放重点行业的综合整治方案;

第五，考虑将VOC纳入环境保护税征收范围;

第六，重点区域各城市开展环境空气VOC监测;

第七，加强自动监控体系建设，涵盖石化、化工、工业涂装等VOC排放重点源，督促企业安装自动监控设施;

第八，严格环境执法检查，开展重点区域VOC污染治理。

4.2 技术工艺革新

在技术方面，应考虑从源头入手，从根本上减少VOC的排放量。大力推行“环境友好型”涂料取代污染严重的传统涂料。新的涂料工艺应不使用有机树脂和有机溶剂，生产、使用过程无污染。选取硅酸盐、无机矿物、水等清洁原料。确保燃烧阻火时不产生毒性气体和烟雾。制备中可利用超细矿渣粉作为填料，矿渣粉天然、无毒、无污染，有很好的环保安全性能。可选用纳米钛白粉作为颜料，纳米钛白粉遮盖力强，化学稳定性好，而且可以使形成的碳质层致密，提高碳质层的隔热性能，还有利于提高其耐火极限。

5 结论

VOC含量直接影响着我国的生态环境情况。涂料行业作为环保部门VOC重点监管行业，有必要对涂料行业中市场应用广泛的钢结构防火涂料的VOC值进行测量分析。基于这一原因，本次研究选取市面上的一些钢结构防火涂料，对其VOC值进行测量。实验随机选取5种溶剂型钢结构防火涂料作为样品，应用气相色谱法测定其VOC值，并分析其环保性能。总体来看，数值偏高，相关行业还需进一步推进环境友好型钢结构防火涂料技术的研究与应用。

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