瓷砖美缝剂对室内空气释放污染物的测定

王 成，王向平，付永刚，刘 虹

（呼和浩特市四方工程质量检测试验中心，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

随着人们生活水平的提高，对装修材料施工性能、美观及环保等各方面的要求越来越高，目前市场上出现各种各样的室内装修材料，导致装修材料对室内空气带来多种多样的污染物，如甲醛、苯系物和 TVOC；美国环保署和世界卫生组织的联合调查表明，人们健康问题与室内生活环境空气污染息息相关［1］。

瓷砖填缝剂以前主要是白水泥或其他颜色的类白水泥勾缝剂。美缝剂是近几年新上市的瓷砖填缝材料，比起以前勾缝剂既美观又好擦拭；但是，同时给室内空气中带来一定程度的污染。很多文献［2-4］已经分析了各种装修材料散发污染物的情况，可是关于美缝剂的污染物散发方面文献却寥寥无几。

本文采用文献［2］的散发率衰减速度的计算方式对立邦牌快涂宝幻彩美缝剂的散发率衰减进行了计算。在测试的基础上对衰减速度做了研究。衰减越快，室内空气污染影响消除的越快；反之污染影响时间延长［1］。

1 测定方法

1.1 样品制备

本文测定的样品是目前占美缝剂市场的绝大部分，销量同行里较好的立邦牌快涂宝幻彩美缝剂。试验制作两种样品，第一个样品是为美缝剂的成分检定而做的，取适量的美缝剂放入 20 mL 顶空瓶里，用 10 mL 乙酸乙酯作溶剂溶解，摇匀后放置，等沉淀后上清液倾倒至仪器进样瓶里准备进样。第二个样品是为了长时间观察其挥发性污染物散发率的衰减状况，且模拟填缝现场，做一个小型的便于取放的样品，适量的美缝剂用美缝剂专用枪挤入一个内径为 4 mm，长 1 cm 的末端熔封的玻璃管里，填满并且表面形成凹面，因此美缝剂对着空气只暴露玻璃管的一个断面，如图1 所示。

图1 样品形状及待测样品

1.2 样品放置环境条件

样品放置环境为阳面屋的地面上，有自然通风和光照条件，温度 23±2 ℃，背景空气没有特殊污染物。

1.3 样品的检测

首先利用气相色谱-质谱联用仪（GC/MS）对上述配置好的第一个美缝剂样品溶液进行其成分的定性分析。气相色谱仪型号是 Agilent 7890 B，质谱仪型号是Agilent 5977 B，仪器均由美国安捷伦公司生产。气相色谱条件：色谱柱为 HP-1MS 30 m×0.32 mm×0.25 um。进样量为 1μL，进样口温度为 230 ℃，辅助加热温度为280 ℃。柱温箱温度采用程序升温，初始温度 50 ℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速率升温到 250 ℃，保持 2 min。载气为氦气，流速是 2mL·min-1。质谱条件：采用全扫描模式，扫描范围为 35~550，溶剂延迟时间为2.5 min。离子源温度为 230 ℃，四级杆温度为 150 ℃。最后利用美国国家标准和技术院（NIST）14.L 数据库对谱图中出现的色谱峰进行定性分析，鉴定立邦牌快涂宝幻彩美缝剂对室内空气散发哪些污染物。

再利用连接顶空进样器的气相色谱仪对上述第二个样品的挥发物进行定量分析并且对挥发物的散发率衰减情况进行观察。顶空进样器型号是 Agilent 7697 A，气相色谱仪型号是 Agilent 7820 A，仪器同样均由美国安捷伦公司生产。顶空进样处理条件为：20mL顶空瓶，40 ℃ 条件下平衡 40 min，进样量为 1 mL。气相色谱条件：色谱柱为 DB-1 60 m×0.32 mm×0.1 um。进样口温度为 100 ℃，柱温箱温度采用程序升温，初始温度 50℃，保持 10 min，然后以 5 ℃·min-1的速度升温到 250 ℃，保持 2 min。载气为氮气，流速是 2 mL·min-1。最后以峰面积定量。在 4 个多月的时间监测其主要污染物的挥发量，通过数据分析其散发率的衰减规律，并提出装修竣工后多少天内散发率达到安全范围内，为确定入住时间有一定的参考价值。

2 结果与讨论

2.1 美缝剂的主要挥发成的鉴别

图2 为刚挤出来的美缝剂用 Agilent 7820 A 型气相色谱仪通过 Agilent 7697 A 型顶空进样器在 40 ℃ 保持 40 min 前处理后顶空瓶内气体进样的色谱图，从图2 可以看出，刚挤出时可挥发成分有十余种，主要成分有 6 种，其中5号峰面积明显大于其他成分的峰面积。图3 为用乙酸乙酯溶解美缝剂后取上清液，用Agilent 7890 B-5977 B 型气质联仪全扫描分析图，图3 上的 13.5 min 出的高峰和 15.0 min 时出的峰与图2 的 5 号峰和 6 号峰无论出峰保留时间和形状都可判断为同一个物质，通过 NIST 14.L 谱库检索到 5 号峰是苯甲醇，质谱图如图4 所示。同样利用 NIST 14.L 谱库检索到 6 号峰为 N-甲基苯胺，质谱图如图5 所示。

图2 刚挤出 0 h 后顶空进样色谱图

图3 液体进样 GC-MS TIC 全扫描谱图

图4 5 号峰质谱图

图5 6 号峰质谱图

图6 图3 的局部放大图

图7 3 号峰质谱图

图8 4 号峰质谱图

图9 2 号峰质谱图

图6 是图3 的局部放大图，与图2 相结合，可以看出与图2 上的 3 号峰和 4 号峰及其前后其他成分出峰时间顺序及峰型大小非常吻合，因此可以断定 8.7 min 时出的峰是图2 上的 3 号峰，10.9 min 的那个峰是就是 4 号峰，同样的方法利用 NIST 14.L 谱库检索到 3 号峰为 4-乙基甲苯，质谱图如图7 所示，4 号峰为联三甲苯，质谱图如图8 所示。

用上述同样的方法对照顶空进样色谱图与气质联仪全扫描谱图，最终从 NIST 14.L 谱库可检索到 2 号峰为二甲苯，质谱图如图9 所示，从质谱图上可以看出二甲苯是对二甲苯，但是不排除参有间二甲苯，不管哪个二甲苯都会对室内环境带来污染，同样对人体有害。

2.2 美缝剂的挥发成分散发率衰减速度

气相色谱顶空进样法对第 2 个样品分析后除 5 号峰外其他成分的衰减情况，对刚挤出来的挥发成分及 72 h后挥发成分做比较，如图10 所示，72 h 后除了 5 号苯甲醇和 6 号 N-甲基苯胺峰外其他成分的峰均完全消失，说明 1 至 4 号峰及其他杂质可能参与了反应生成不易挥发的新物质或短时间内挥发完全。

图10 挤出 0 h 后和 72 h 后顶空进样色谱图对比

再把最主要污染成分 5 号峰苯甲醇散发率衰减情况用顶空进样色谱图作比较，如图11 所示，苯甲醇峰面积从大到小分别为 0 h 后、24 h 后、72 h 后、30 d 后、92 d 后的色谱分析图同比例放大作对比，可见峰面积明显衰减，尤其是前期衰减程度很大，同时看出旁边的 6 号峰后期几乎不见踪影了。表1 为图11 相应的数据及散发率；散发率是指以刚挤出来当时的峰面积为基准，计算不同时刻苯甲醇散发率的百分比例。从数据可以看出，到了第 92 d，苯甲醇散发率已经衰减至 90 % 以上。

图11 5 号峰在 0 h、24 h、72 h、30 d、92 d 的对比图

表1 图11 对应的 5 号峰的散发率

以天数为横坐标，以苯甲醇的峰面积为纵坐标，一共 137 d 对苯甲醇的散发作图，如图12 所示；从图12 的线形可以看出，前期的散发率衰减速度非常快，呈垂直下降，而后期散发率衰减比较缓慢，不过还是有不断在下降的趋势。

图12 美缝剂主要挥发成分-苯甲醇散发率趋势图

在监测期间一共做了 21 次试验，刚开始两次试验间隔的时间短，后期因为衰减速度缓慢，隔开的时间也相对较长，主要是观察 5 号峰苯甲醇的散发率衰减情况，把苯甲醇的分析时间、峰面积及散发率做表格，如表2 所示。

表2 5 号峰散发率

从表2 可以看出，第 11 d 的数据与第 15 d 的数据相差无几，并且往下也基本同样差值不是很大，因此可以说施工完前 10 d 为挥发高峰期，到 90 d 后散发率可衰减至 10 % 以下，接下来是个缓慢释放的过程，对室内空气释放微量的苯甲醇，而且还在不断减少，因此可认为已不再构成有影响的污染。

3 结 论

装修过程一般是 3 个月到半年多的时间，在这个过程中美缝是个后期的步骤，因此本文对于确定入住时间很有参考价值。在不考虑其他污染的前提下，建议美缝完工后至少 30 d 后入住比较安全。但是在市场上装修材料有众多品种，用途五花八门，不得不考虑其他污染。虽然美缝剂施工完 90 d 后衰减至不到施工时候的 10 %，但是室内空气的污染是众多污染叠加起来的结果，美缝剂只是其中之一，所以确定入住时间需要综合考虑，如 3 个月之后或更长时间入住，同时入住前建议进行一次室内空气检测比较安全。