中國新型涂料網訊：近年來，隨著家裝市場的不斷發展，各種家裝中的問題也隨之接踵而來，尤其是室內環境污染對人體的危害性，已經越來越引起人們的關注。而引起室內環境污染的源頭——VOC（揮發性有機化合物），也漸漸浮出水面。VOC的主要來源是涂料、膠黏劑、墻紙和各類人造板材。甲苯、二甲苯、甲醛、CAC（乙二醇乙醚醋酸酯）等氣味和刺激性很大，會引起眼睛流淚、皮膚過敏、鼻咽不適等，其中甲醛更是被世界衛生組織確定為致癌和致畸物質，CAC則對血液循環系統、淋巴系統和生殖系統有極大的危害，是“高毒”類溶劑，許多國家已經明令禁止使用。研制具有吸收甲醛功能的低VOC溶劑型木器漆具有良好的市場前景和深遠的社會意義。

1 實驗部分

1.1 主要原材料及儀器

原材料：無苯醇酸樹脂，固含量為70%，臺灣；合成脂肪酸樹脂，固含量為80%，華隆涂料化工；EFKA-4010，汽巴；BYK-333，德國畢克；丙二醇甲醚醋酸酯，美國陶氏；消光粉C-7，美國GRACE。儀器：分散機，U400/80-220，上海；電子天平，Max/d2000/0.01g，日本；刮板細度計，QXD型0~50μm，天津；鉛筆硬度計，PPH-I，上海；光澤度計，WGG60-E3，泉州；旋轉黏度計，LVI，美國。

1.2 參考配方及制備工藝

參考配方及制備工藝見表1。

表1 參考配方及制備工藝

1.3 性能測試

VOC測試：按GB18581—2009進行測試。吸收甲醛、苯測試：按標準配比配漆后刷在20cm×30cm的4片木板上，放置在60L的裝有濃度約10mg/L的甲醛或苯的密閉玻璃箱中，作用一定時間，用HPLC（高效液體色譜）測定甲醛/苯濃度變化（此項目由第三方測試）。硬度測試：按GB/T6739—1996噴涂在馬口鐵上，用PPH-I型鉛筆硬度計測定。附著力測試：按GB/T1720—1979噴涂在馬口鐵上，用QFZ型附著力試驗儀測定。柔韌性測定：按GB/T6742—1986噴涂在馬口鐵上，用YZQ-Ⅱ圓柱型彎曲試驗儀測定�？箾_擊性測定：按GB/T4893.9—1992噴涂在馬口鐵上，用QCJ型漆膜沖擊器測定。

2 分析及討論

2.1 降低涂料的VOC和溶劑毒性

為了有效降低涂料的VOC，選用高固低黏的無苯醇酸樹脂和80%固含量的合成脂肪酸樹脂作為主體樹脂，以降低溶劑的使用量。同時用PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）、DMC（碳酸二甲酯）、DBE（混二價酸酯）這些低氣味環保型溶劑代替氣味大、毒性較高的甲苯、二甲苯、氯化烴和CAC等作為涂料的稀釋劑。所得涂料是具有低VOC、低氣味和超低毒性的環境友好型產品。

2.2 降低涂料的刺激性氣味

由于溶劑型木器漆需要以有機溶劑為溶解介質來進行施工，所以體系中肯定會含有一定量的有機溶劑，而氣味是有機溶劑的特性之一。所以我們在選擇低氣味環保型溶劑的同時，在體系中添加一些能有效降低刺激性氣味的材料。目前比較常用的是香精、遮味劑、吸附劑等。

2.2.1 香精的優缺點

香精是人工合成的模仿水果和天然香料氣味的濃縮芳香油，多數香精都是有機化合物。香精的作用原理是利用其本身的香味去物理遮蓋溶劑的味道，而不是有效降低體系的刺激性氣味。優點是香味選擇性多，成本較低；缺點是不能有效降低氣味，而且容易長期殘留在漆膜中，如香精的濃度較高，氣味會變得很難聞。

2.2.2 遮味劑的優缺點

遮味劑的作用原理是融合溶劑的氣味，綜合出一種新的氣味，這種新的氣味往往對人的鼻子沒有刺激性，易為人所接受。遮味劑本身不會與體系中的任何材料發生化學反應，且許多遮味劑都含有一定量的香精，以提高其遮味效果。優點是能夠通過物理反應來降低溶劑氣味，缺點是大部分遮味劑都有選擇性，不能同時對多種溶劑進行遮味，需要搭配使用多種遮味劑，成本較高。

2.2.3 吸附劑的優缺點

目前市場上用于降低有機溶劑刺激性氣味的吸附劑還很少見到。本文所用的吸附劑是進口竹炭吸附劑，其本身具有類似竹炭對異味的吸附效果，在溶劑連同吸附劑共同揮發出來的時候刺激性氣味大為減弱。同時它還可以引導空氣中的氧氣分子和溶劑中的異味分子通過化學反應結合在一起，將難聞的氣味高效去除。竹炭吸附劑通過吸附與反應相結合的方法來除味，其效果遠優于普通的除味劑，特別是在施工階段的除味效果更加明顯。

2.3 甲醛吸收劑的選擇

我們分別選擇硅藻土、負離子、納米銀、竹炭因子作為甲醛吸收劑，適量添加到溶劑型木器漆中，考察其對甲醛的吸收能力和其他各項性能。吸收劑的物理性質見表2。

表2 吸收劑的物理性質

2.3.1 硅藻土吸收甲醛的效果

硅藻土具有多孔結構，密度低、比表面積大、吸附性能強，對甲醛具有良好的物理吸收能力。其吸收甲醛的檢測結果見表3。

表3 硅藻土吸收甲醛檢測結果

由表3可以看出：隨著硅藻土添加量的增加，吸收效率提高；其添加量為12%時，吸收效率為85.9%。但由于硅藻土的吸油量較高，對溶劑型木器漆的光澤和黏度影響較大，此外硅藻土具有較強的吸水性，也__會影響溶劑型木器漆后期的穩定性。

2.3.2 負離子吸收、降解甲醛的效果

負離子粉末的主要化學成分是：二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化鈦、三氧化二硼。這些材料具有特殊的晶體結構。通過納米技術，使這些材料的微觀結構產生變化，當存在外界的微小作用時（如溫度、壓力、光變化），使除甲醛助劑的微觀離子間距和鍵角發生變化，隨之產生微電場，空氣中存在的水分進入并被電離，最終產生吸引甲醛的負離子，負離子中和或包覆帶有正電荷的甲醛等有害氣體，達到除去空氣中甲醛，減少其危害的目的。

負離子的形成表示如下：

負離子吸收甲醛的檢測結果見表4。

表4 負離子吸收甲醛的檢測結果

由表4可以看出：負離子確實具有較強的吸收和降解甲醛功能。在本體系中，隨著負離子添加量的增加，涂料對甲醛的吸收效率逐漸提高，添加量超過0.5%時，提高趨勢趨于平緩。所以選擇負離子添加量為0.5%較適宜。由于負離子是納米級粉末，雖然容易分散達到細度要求，但如何防止其沉淀是個難題，特別是在低黏度體系中容易產生硬沉淀。此外，在亮光清漆中添加負離子會影響清漆外觀和表面效果，也極易沉淀。

2.3.3 納米銀吸收、降解甲醛的效果

納米銀就是將粒徑做到納米級的金屬銀單質，也稱銀離子觸媒。在光的作用下，銀離子能起到催化活性中心的作用，激活水和空氣中的氧，產生羥基自由基（OH-）和活性氧離子（O2-），其中羥基自由基對甲醛有一定的降解作用，而活性氧離子具有很強的氧化能力，能在短時間內破壞細菌的繁殖能力而使細胞死亡，所以納米銀具有很好的抗菌、殺菌效果。納米銀吸收甲醛的檢測結果見表5。

表5 納米銀吸收甲醛檢測結果

由表5可以看出：納米銀對甲醛具有吸收和降解作用，但效率較低，添加量為0.5%時吸收效率也只有46.6%，且納米銀的成本非常高，所以不適合用作甲醛的吸收劑。

2.3.4 竹炭吸附劑吸收、降解甲醛的效果

竹炭是近幾年發展起來的一種新型功能材料和環保材料，具有發達的孔隙結構和良好的吸附性能，它的吸附能力是活性炭的好幾倍，特別是對分子直徑很小的物質的吸附能力非常強。研究表明：竹炭對空氣及水中的多種污染物具有較強的吸附作用。但由于它屬于物理吸附，所以存在吸附飽和的問題，吸附能力會隨著時間的延長而降低。我們選用的竹炭因子是對竹炭進行改性后的新型納米活化竹炭，一是通過納米活化和造孔，極大地擴大了竹炭的比表面積，使竹炭的吸附功能提升約3倍；二是把光觸媒均勻地分布到竹炭的表面、大孔和中孔內，在可見光（如室內光、燈光等）或紫外線的作用下進行光催化，分解清理孔道內吸附的有機物（甲醛、苯、甲苯等），使竹炭長久保持強大的吸附性，從而極大地延長了竹炭的使用壽命。也就是說竹炭因子兼具物理吸附與化學吸附兩種功能。光觸媒是一種納米級的金屬氧化物材料（常用納米二氧化鈦）。它在光線的作用下，會產生類似光合作用的光催化反應，產生氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質，可殺滅細菌和分解有機污染物，把有機污染物分解成無污染的水（H2O）和二氧化碳（CO2），因而具有極強的殺菌、除臭、防霉、防污、自潔、清除甲醛、凈化空氣功能。

竹炭因子化學降解甲醛的原理可表示如下：

竹炭因子吸收甲醛的檢測結果見表6。

表6 竹炭因子吸收甲醛檢測結果

由表6可以看出：隨著竹炭因子添加量的增加，對甲醛的吸收能力隨之增大，當其添加量為0.5%時，吸收效率達到94.6%。

2.3.5 竹炭因子吸收苯的效果

相關研究表明：光觸媒改性后的竹炭因子不僅能吸收、降解甲醛，對苯等有機危害物質也有很好的吸收、降解性能。其作用原理與吸收、降解甲醛原理一樣，苯被氧化能力極強的自由氫氧基轉換成無毒、無害的二氧化碳和水。竹炭因子吸收苯的檢測結果見表7。

表7 竹炭因子吸收苯檢測結果

由表7可以看出：竹炭因子對苯的吸收效率也很高，其添加量為1%時，吸收效率達到93.5%。竹炭因子吸收苯的效率比吸收甲醛低的原因應該是苯的分子結構較甲醛穩定。

2.4 低VOC凈味溶劑型木器漆其他性能檢測

根據以上結果，我們選用竹炭因子作為本體系的甲醛吸收劑，按參考配方配制低VOC凈味溶劑型硝基亞光木器漆，并檢測其各項性能，結果如表8所示。由表8可以看出：涂料的各項性能均達標，其中游離TDI含量、苯含量、甲苯和二甲苯總含量、VOC和游離甲醛量遠低于標準要求。

表8 產品的性能指標

注：有害物質限量按GB18581—2009標準檢測。

3 結語

（1）選用無苯的高固低黏醇酸樹脂作為主體樹脂，并使用低氣味環保型溶劑代替氣味大、毒性高的溶劑，達到有效降低溶劑型木器漆的VOC、氣味和毒性的目的；（2）本文選用的竹炭吸附劑同時具有物理和化學吸附的功能，能有效降低溶劑型木器漆的刺激性氣味，整體性能優于普通的除味劑和香精；（3）硅藻土、負離子、納米銀、竹炭因子都具有吸收甲醛的功能，但吸收效率和適用范圍均有差異。通過試驗，最終選用竹炭因子作為本試驗溶劑型木器漆體系的甲醛吸收劑。竹炭因子不僅具有高效的吸收甲醛功能，而且對苯的吸收效果也非常好；對甲醛的吸收效率可以達到94%以上。（4）按配方生產的低VOC凈味溶劑型木器漆的各項性能均符合標準，游離TDI含量、苯含量、甲苯和二甲苯總含量和游離甲醛量遠低于GB18581—2009要求，揮發性有機物（VOC）含量450g/L，遠低于標準的720g/L。