简介:

美国实验与材料协会（ASTM）组织发布了一系列 不同的方法来检测水基涂料中的挥发性有机化合物 （VOC）。方法 D3960 是重量分析方法，需要将已知重 量的样品在特定条件下进行烘烤，通过一系列测量出来 的质量计算VOCs的质量分数（%含量）。该方法只需要 相当简便的仪器设备，但是需要大量的人工劳动，并且其 准确性取决于分析者能否重复地按照实验步骤操作的能力 。方法 是直接进样的气相色谱法，能够达到足够的准确度和度，但是该方法是液体进 样，需要将涂料溶解，这样就降低了方法的灵敏度，并且将不挥发物质也引入气谱进样口。现 在有一种称之为珀金埃尔默顶空气相色谱法的分析方法，样品只要稍加前处理就可以对水基涂 料中的VOCs进行定性、定量分析，而且无需使用溶剂。

分析水基涂料中VOCs的顶空进样技术经常因需要分析 乙二醇类化合物而受到限制。在顶空进样方面，目前 有两个常用的设备来收集已知体积样品中的 。第 一种普遍应用的技术是在定量环中收集采样。但是当 这种定量环取样技术用于分析乙二醇类时，就经常导 致超载，使分析精密度和校正标准曲线的线性关系很 差。现在本采样方法利用压力平衡系统，在这个系统 中，样品的收集是基于样品体积的计算：在一个特定 的时间里允许已知流量的气体通过分析柱。这个压力 平衡系统的优势是使样品从不接触金属环，具有更高 的回收率，同时对难分析的化合物无样品夹带效应。 

本篇研究陈述的是一系列利用HS-GC全蒸发方法分析 在涂料中常见的VOCs 。这一系列化合物中还包括二 醇类和单醇类，代表了难分析的 类别。在该 分析中，这些化合物的理化性质限制了顶空进样的效 能。下面列出的数据将展示每个化合物溶液从浓度0.04到4% 的线性校准情况。此外，在低水平 和高水平的度和样品夹带效 应也有展现。

实验 将 5mg水样加入到22ml 的顶空进样瓶中制得样品，用10ul的注射器进样。顶空进样条件总结于表 

该方法利用样品的全蒸发，将放置顶空进样小瓶的炉 温调到150 ℃。随后从顶空进样器到GC 的样品所经 路径各加热区，温度均比前一部分高１０℃以免样品 在任何一点冷凝。 

虽然列在本研究中的分析物不是足够的，但所选GC 程序可以为在水基涂料中找到的其他相似的化合物提 供必要的分离条件。

结果 本分析包含６个化合物代表了经常在水基涂料中存在的各类化合物。图１ 为0.4% 水标准样品的色谱

这个研究包括了样品夹带效应检查、度和校准曲线，证明这里使用的分析系统可以简便的分析出水基样品中的 这些类型化合物。分析在困难基质中的这些类型的化合物的步是查证样品导入技术的可靠性和可重复性。通过 对样品夹带效应和精密度的研究证明，样品导入技术是有效的。对样品夹带效应的研究由一系列物质的空白样品和 不同分析水平的标准样品分析组成。表 3.总结了样品夹带效应的研究结果。 

通过连续运载实验及精密度研究证明样品导入技术是有效的。过连续运载实验包括分析空白样品后紧接着分析各个 组分不同含量的标准品。表3 总结了该实验效果。

此外，图 2.中的色谱图证明在空白样品分析色谱图的基线中不存在可辨别的色谱峰。图 2.顶部的色谱图是 4%VOC 水溶液色谱图的放大图，这是标准曲线浓度范围的上限。图 2.中部的色谱图是紧接 4%VOC 样品后分析的空白水 样，没有任何额外的清洗程序被用于该步骤中。后，在图 2.底部是 0.04%VOC 标准样品的相同放大倍数的色谱 图，用来对零样品夹带效应的物质的实际浓度测定提供依据。 

图 2.色谱图证明该顶空进样系统的样品夹带效应。从上到下分别是以下溶液的色谱放大图：4%VOC 溶液;紧接其后 的空白溶液；0.04%VOCs 标准溶液

根据实验证明，该技术对化合物分析无样品夹带效应，一个简单的精密度实验证明该样品导入具有良好的重现性。 表 4.证明连续进样是可接受的，因为获得的百分相对标准偏差（%RSD）很低，低%RSD 再次证明本系统无样品夹带 效应的影响。

 认识到该采样技术是可行，下一个步骤就是对系统进行校正。标准校正曲线由覆盖整个工作浓度范围的 0.04%VOC 到 4%VOC 水溶液组成。校准曲线的总结在表 5.（图 4.）中。由此可见，所有化合物的校准曲线在工作浓度范围内 都是线性的。 

结论:分析复杂水基材料中极性的 VOCs，其样品夹带效应和可重复性是一个巨大的挑战。此外，ASTM 标准方法易受一些 不同误差的影响。顶空进样作为一个样品采集技术非常适合处理这类基质中的所有问题。然而，许多顶空进样系统 对二醇类化合物的分析具有困难，因为这些物质的高沸点和粘性。但这里展现的分析技术将可以对困难的基质中困 难的化合物进行高精密度、好线性、并且无样品夹带效应的分析检测。

当今，方法 D3960，重量分析技术和方法 D6886，液体进样 GC 分析技术，是对水基涂料中 VOC 检测的优先检测技 术。然而方法 D3960 和方法 D6886 都需要大量的样品前处理工作，这些工作不仅慢，而且花费不菲。顶空进样技 术是全自动化的，可以减少花费和分析时间，并能提高分析结果的精密度和准确度。 

更多信息请点击：珀金埃尔默顶空气相色谱法