基本介紹
- 中文名：揮發性有機化合物
- 外文名：volatile organic compounds
- 屬 性：化學專業術語
- 組成：有機物
- 危害：頭痛或眼花等
有機化合,定義種類,可將這些VOC的定義分為二類,危害,有關規定,來源,危害,解讀VOC，家居更環保,VOC確能致癌,使用芳香劑反而有害,木器漆中的VOC的危害,降解方法,檢測,塗料配方,TVOC和VOC的差異,結語,
有機化合
定義種類
VOC是揮發性有機化合物(volatile organic compounds）的英文縮寫。
例如，美國ASTM D3960-98標準將VOC定義為任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。美國聯邦環保署(EPA）的定義：揮發性有機化合物是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物。
世界衛生組織(WHO，1989）對總揮發性有機化合物（TVOC）的定義為，熔點低於室溫而沸點在50～260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。
有關色漆和清漆通用術語的國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對VOC的定義是，原則上，在常溫常壓下，任何能自發揮發的有機液體和/或固體。同時，德國DIN 55649-2000標準在測定VOC含量時，又做了一個限定，即在通常壓力條件下，沸點或初餾點低於或等於250℃的任何有機化合物。
巴斯夫公司則認為，最方便和最常見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬於VOC，而最普遍的共識認為VOC是指那些沸點等於或低於250℃的化學物質。所以沸點超過250℃的那些物質不歸入VOC的範疇，往往被稱為增塑劑。
這些定義有相同之處，但也各有側重
如美國的定義，對沸點初餾點不作限定，強調參加大氣光化學反應。不參加大氣光化學反應的就叫作豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛生組織和巴斯夫則對沸點或初餾點作限定，不管其是否參加大氣光化學反應。國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對沸點初餾點不作限定，也不管是否參加大氣光化學反應，只強調在常溫常壓下能自發揮發。
可將這些VOC的定義分為二類
一類是普通意義上的VOC定義，只說明什麼是揮發性有機物，或者是在什麼條件下是揮發性有機物；
另一類是環保意義上的定義，也就是說，是活潑的那一類揮發性有機物，即會產生危害的那一類揮發性有機物。非常明顯，從環保意義上說，揮發和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的。不揮發或不參加大氣光化學反應就不構成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產生潛力來分類的原因。
危害
VOC即揮發性有機化合物，對人體健康有巨大影響。當居室中的VOC達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、噁心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現抽搐、昏迷，並會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，造成記憶力減退等嚴重後果。
家庭裝飾裝修過程中使用的塗料是室內VOC的主要來源之一。所以，各國都對塗料等裝飾裝修材料中的VOC含量做了限制。
有關規定
從7月1日起強制執行的塗料國標《GB18582-2001室內裝飾裝修材料內牆塗料中有害物質限量》中VOC含量的定義是：“塗料中總揮發物含量扣減水分含量，即為塗料中揮發性有機化合物含量。”一般說來，材料中所含VOC越少，它對人體的危害就越輕微。塗料國標中對內牆塗料中VOC含量的要求是：不得高於每升200克。
國外已開發國家對塗料中VOC含量的限制很嚴格。以歐盟而言，一類（亞光類）塗料不得高於每升30克，二類（有光類）不得高於每升200克；而在國內，國家環保總局最新發布的水性內牆塗料環境標誌產品認證要求規定，VOC不得高於每升100克；北京市制定的《室內裝飾裝修塗料安全健康質量評價規則》，對VOC的要求是必須在每升125克以下。
來源
VOC室外主要來自燃料燃燒和交通運輸；室內主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸菸、採暖和烹調等得煙霧，建築和裝飾材料、家具、家用電器、清潔劑和人體本身的排放等。
菸草行業：油墨、有機溶劑;
紡織品行業：鞋類製品所用的膠水等;
玩具行業：塗改液、香味玩具等;
家具裝飾材料：塗料、油漆、膠黏劑等;
汽車配件材料：膠水、油漆等;
電子電氣行業：在較高溫度下使用時會揮發出VOC、電子五金的清潔溶劑等;
其他：洗滌劑、清潔劑、衣物柔順劑、化妝品、辦公用品、壁紙及其他裝飾品。
危害
解讀VOC，家居更環保
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，由於其對人體的危害性，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，也漸漸浮出水面。那么到底什麼是VOC？它究竟有哪些危害？今天，就讓我們來深入了解VOC，讓您和您的家人遠離家裝污染。
低VOC產品
低VOC產品VOC是由許多不同產品所散發出的有機的（碳基）氣體，也被稱為碳氫化合物。VOC的蒸發是由足夠的壓力引起的。
常見的室內揮發性有機化合物來源有裝修建材、地毯、印表機、家具、塗料稀釋劑、膠水、化妝品和某些噴霧劑，以及塑膠製品。根據環境保護局的報告，如果沒有足夠的通風設備使空氣流通，並且VOC存在於室內，那么室內空氣污染程度將會比室外空氣嚴重10倍之多。
VOC的主要成分有：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，它包括：苯系物、有機氯化物、氟里昂系列、有機酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。VOC是揮發性有機化合物的英文簡稱，通常所說的牆面漆中對人體有害的化學物質（重金屬除外）就是指VOC。這些揮發性有機化合物包括甲醛、氨、乙二醇、酯類等物質。當房間裡VOC達到一定濃度時，會引起頭痛、噁心、嘔吐、乏力等症狀，嚴重時甚至引發抽搐、昏迷，傷害肝臟、腎臟、大腦和神經系統，造成記憶力減退等嚴重後果。
我們居室中的VOC主要來源於乳膠漆、牆紙、地面、絕熱材料、粘結劑等裝修材料。中國的《室內裝飾裝修材料有害物含量》規定：牆面漆中的VOC含量須≤200克/升；環境標誌認證標準也要求牆面漆除水後的VOC含量要≤80克/升；已開發國家的標準則更嚴苛，如歐盟標準中牆面漆的VOC含量須≤75克/升。
杜絕裝修污染應該從源頭抓起。牆面漆中的VOC來自於它所採用的原材料，所以控制原材料的VOC含量至關重要。作為消費者，我們應該選擇那些不含VOC或含低VOC的高品質牆面漆；例如:美國品牌宣偉（sherwin-williams）推出了零VOC系列產品環康，依據美國環保署檢測標準（EPA24法）來研發，是的零VOC環保產品。國際著名品牌來威漆推出的系列超低VOC牆面漆，是依照歐盟標準中牆面漆的VOC含量來製作的：來威金裝全效超低VOC牆面漆和來威超純淨牆面漆都具有出色的環保品質。據了解，這兩款產品採用了創新超低VOC配方，使其VOC的含量遠遠低於國家規定，讓家居空氣更加自然清新，使您的身體更加健康。
鑒於VOC的高揮發性，在選用VOC含量低的優質牆面漆的同時，還應將新裝修的房子空置一段時間保持通風，減少VOC在空氣中的殘存量。了解VOC，遠離VOC，保護自己及家人的健康，才能讓您擁有一個真正健康環保的家！
VOC確能致癌
報告稱我國每年數十萬人死於裝修污染，專家稱兇手是VOC。據世界衛生組織在2005年發布的《世界衛生組織甲醛致癌報告》中指出，我國因裝修污染引起的年死亡人數為11.1萬人，平均每天約304人，並有證據表示這個死亡人數仍在逐年攀升。
國家化學建築專家組副組長石玉梅教授指出VOC是揮發性有機化合物的英文簡稱。眾所周知，塗料是一種化學產品，其中含有很多能參加光學反應的有機化合物，也就是VOC。當居室中的voc超過一定濃度時，在短時間內人們會感到頭痛、噁心、嘔吐、四肢乏力。如不及時離開現場，會感到以上症狀加劇，嚴重時會抽搐、昏迷，導致記憶力減退。VOC傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統甚至會導致人體血液出問題，患上白血病等其他嚴重的疾病。
中國環境科學院副院長兼總工程師夏青教授談到VOC對人體的危害時認為：由於嬰幼兒有90%的時間是在室內度過的，所以有毒塗料中的有害物質對兒童的侵害時間最長、最大，而兒童的身心特徵又使得這種危害的後果要比成人更為嚴重。
由於對人體有害，2005年7月1日起強制實行的國家標準中規定，內牆乳膠漆VOC要小於等於200克/升，如果要獲得綠色環保“十環標誌”，則VOC含量要小於100克/升。
使用芳香劑反而有害
據北京富亞塗料有限公司總經理蔣和平介紹，由於大多數塗料在刷塗時都有異味，消費者習以為常，往往忽視這其中的害處，因此有毒塗料依然大行其道。至於那些令人窒息的氣味，消費者往往買一些遮味、蓋味的產品回去噴一下，如“塗料芳香”等，用濃烈的香味蓋住有毒塗料的異味。但是，“塗料芳香劑”等產品並不能消除塗料中有害物質對人體的侵害，相反，芳香的氣味容易使室內的人對有毒塗料產生麻痹。
塗料中的VOC是一種揮發物質，其中的甲醛、苯、二甲苯等有害物質會慢慢揮發出來，不太容易引起人們的注意，等到身體出現了嚴重不適的感覺時，有害物質對人體的侵害程度已經相當嚴重了。因此，在購買塗料時，還是最好選購那些VOC含量低、有“十環標誌”的綠色產品，而對於嬰幼兒及兒童則最好選用專用的兒童臥室漆。
木器漆中的VOC的危害
木器漆中的VOC是一種揮發物質，其中的甲醛、苯、二甲苯等有害物質會慢慢揮發出來，它的侵害過程緩慢，而又不太容易引起人們的注意，等到發現身體出現了嚴重不適的感覺時，有害物質對人體的侵害程度已經相當嚴重了。主要危害如下：
根據最新的研究資料表明，甲苯、二甲苯進入大氣層後會產生一定的光電反應，對臭氧層有一定的破壞作用。
在聚氨酯（PUR）類木器漆中，只有游離TDI低於0.5%，才對人體不會造成毒害作用；因為在低濃度下，游離TDI不易從體系中逸出，形不成對人體產生毒害的TDI蒸汽。在現行的國家標準中，對游離TDI規定為油性漆調配之後低於0.7%，那么單就固化劑組來講實際上仍屬於劇毒級，因為國內TDI聚合工業的水準問題，與已開發國家差距甚大，所以從保護民族工業的角度出發，國家制定的標準範圍較寬。
綜上所述，木器漆中的VOC對於人體健康和地球環境有著重大影響，由於VOC本身具有著極大的危害性，已經被社會喻為人類的“隱形殺手”。如何降低和消除木器漆中的VOC也成為了塗料行業新的發展目標。
降解方法
1、活性吸附法
在有機廢氣治理工藝中 , 吸附是處理效果好、使用較廣的方法之一 , 吸附劑有活性炭、硅藻土、沸石等 , 其中活性炭吸附套用最多。通過吸附系統 , 不僅可以使 VOC 濃度大大降低 , 實現廢氣達標排放 , 而且吸附後通過氣提解吸 , 收集物可回用於生產。
2、引風高空排放法
這是一般企業在裝漆、砂磨等崗位使用最多、最簡便的方法之一 , 其成本低、易操作、效果明顯。但高空排放只是污染的轉移 , 並沒有真正解決污染問題 , 而引風機功力大小和風口安裝高度又直接影響引風效果。
3、燃燒處理法
VOC 為有機揮發性物質 , 易燃燒 , 可採用常溫或催化氧化燃燒處理 , 氣體由引風管道通入鍋爐或焚燒爐燃燒 , 但對高溫有機氣體還要經過安全論證。此法處理比較完全, 基本可以把VOC 轉化為CO2 、H2O 。
4、吸收除氣法
因 VOC 一般都溶解於柴油或 200 # 汽油等有機溶劑 , 可用柴油或 200 # 汽油吸收 VOC , 吸收後的溶劑可用於燃料或稀釋劑。這種方法操作方便、成本低 , 但吸收處理後一般尚有揮發氣體殘餘 , 因有機溶劑本身易揮發 , 因此不能使 VOC 降為零 , 若遇高溫 , 則吸收率更低。
5、冷凝收集法
對反應釜高溫有機氣體可採用冷凝收集 , 先用直冷凝再螺旋冷凝 , 該法除氣效果明顯 , 易操作、運行成本低 , 但對低沸點氣體效果不佳。
6、生物處理法
有機廢氣的生物處理是最經濟有效的方法 , 效果好、運行費用低於任何一種處理方法 , 安全、易操作。 VOC 的生物淨化法有直接微生物淨化法、間接微生物處理法 ( 先水吸收再廢水生物處理 ) 及植物淨化法等。直接生物淨化有生物吸收池、生物洗滌池、生物滴濾池、生物過濾池 , 處理效果好、操作方便 , 其中生物過濾池技術成熟 , 套用較多。如德國和荷蘭建有幾百座廢氣生物濾池 , 運行效果都很好。
生物處理法是用水或弱鹼液吸收 VOC , 其中含有的醇類、醛類等物質易溶於水 , 吸收後的廢水再用生物降解 , 使廢水達標排放。植物淨化法就是廠區內增加綠化面積 , 利用綠色植物吸收和轉化大氣中的污染物來淨化空氣 , 這種方法適用於大環境低濃度的污染。
7、採用替代 HAP 溶劑法
溶劑型塗料中的 VOC 污染物主要是甲苯、二甲苯中的揮發氣體 , 雖然苯類稀釋劑具有很多施工上的優點 , 但其毒害作用是眾所周知的。因此 , 有的廠家正在尋找能替代含甲苯、二甲苯溶劑的配方 , 使塗料環保性能更好。
檢測
鑒於VOC的危害性，世界各國政府及採購商都對採購的產品中的VOC含量有不同程度的要求。
序號測試項目 voc 中文名稱
1Cyclohexanone 環己酮
2Isophorone 異佛爾酮
3Methanol 甲醇
4Ethanol 乙醇
5Phenol 苯酚
6Acetone 丙酮
7Ethyl acetate 乙酸乙酯
8Benzene 苯
9n-Butanol 正丁醇
10 MIBK(Methyl isobutyl ketone) 甲基異丁基酮
11 n-Butyl acetate 醋酸正丁酯
12 Xylene (m,p,o) 二甲苯（鄰，間，對）
13 Toluene 甲苯
14 Styrene 苯乙烯
15 1,2-dichlorobenzene 1，2-- 二氯苯
16 Acetophenone 苯乙酮
17 MEK(Methyl ethyl ketone) 甲乙酮
18 Iso-propanol(Isopropyl alcohol) 異丙醇
19 Dichloromethane 二氯甲烷
20 Trichloroethylene 三氯乙烯
21 Ethyl benzene 乙苯
22 n-Hexane 正己烷
23 2-methoxylethyl acetate 2-甲氧基乙酸乙酯
24 Nitrobenzne 硝基苯
25 Bis(2-methyoxyethyl)ether 雙（2-甲氧基乙基）醚
26 Mesitylene(1,3,5-Trimethylbenzene) 1,3,5-三甲基苯
塗料配方
當今塗料的發展力求符合“4E“原則，即經濟、效率、生態、能源，在此原則的基礎上，建築塗料的產品結構才能不斷變革和完善。同時，減少VOC的含量，以確保建築塗料符合環保全全性能的要求，是建築塗料發展的總趨勢。
為了配合這種發展趨勢，我們國家陸續出台了相關的法律法規，其中有關VOC控制的法規是強制性國標GB 18582-2001和環境標誌認證標準HBCl2-2002，具體內容見表1。
表1 關於VOC限量標準的內容
標準號 內 容 水性內牆塗料VOC限量/g/L
GBl8582-2001 內牆塗料中有害物質限量 VOC<200HBCl2-2002 環境標誌產品認證標準 TVOC<l00
零VOC的油漆產品
零VOC的油漆產品從表中直觀地看，TVOC就比VOC少一半，但實際這兩個關於VOC的限量標準差異是否就只差一半呢?答案是否定的，我們將從以下兩者的定義和公式來分析.
TVOC和VOC的差異
VOC是指"1升塗料中除去水的物質當中含有有機揮發物的重量"，而TVOC是指"1升塗料中含有有機揮發物的重量"，它們的計算公式分別是：
VOC=（X%-H2O%）×Dc×1000
（X%-H2O%）×Dc
TVOC=-----------×1000
100%-H2O%（Dc/Dw）
式中：X%-塗料中揮發性物質重量含量
Dc-水性塗料的密度，g/mL
H20%-塗料中水的重量含量
DW-水的密度，g/mL
TVOC可以經過公式簡化，得到與VOC的關係：
除水外所有揮發份的重量含量×Dc
TVOC=--------------------×1000
固體體積含量+除水外所有揮發份的體積含量×Dc
1000
=------------------------------------
1/除水所有揮發份混合比重+固體體積含量/除水外所有揮發份重量固含×Dc因為“除水外所有揮發份混合比重≈1”，所以：
VOC計算公式
VOC計算公式大部分內牆塗料的體積固含量大約在35%～40%左右，當TVOC限量為100g/L時，所對應的VOC大約是（39～44)g/L。因此；環標中TVOC的限量標準遠遠比國標中VOC的限量標準嚴格。其實即使是100%的固含，VOC仍然大於TVOC。
由此可見，控制配方中的TVOC比控制VOC更為直接。那么，為了滿足TVOC的限量標準，應該在配方上如何調整，調整後會給塗料性能帶來什麼變化，在下面進行論述。
為滿足TVOC在配方方面所採取的方法
實際上，要滿足國標GBl8582-2001對VOC的限量非常容易，但是滿足環標就很困難。按公式推導，滿足國標時可以添加揮發性有機溶劑大約是配方含量的12.5%～15%，而要滿足環標卻只能添加到3%～3.5%左右。那么，為什麼說環標很難滿足呢?是因為把VOC降低到限制範圍後，會對內牆塗料產品的成膜性能和防凍性能產生較大的影響，所以必須採取必要的方法才有可能適應。通過實驗，我們歸納出以下幾種方法。
2.1 保證在揮發性溶劑含量不變的情況下，適當提高產品的體積固含量
無論是從定義來分析還是由公式推算，在保證揮發性溶劑含量不變的前提下，提高產品的體積固含量能降低體系的TVOC，但是會略微提高VOC，因為塗料的比重增大了。提高體積固含量有效的途徑是用部分粉料替代配方當中的水，或者整體提高配方當中的固體含量。
2.2 使用高效的成膜助劑，降低溶劑添加量
傳統的成膜助劑是Texanol、醇醚、溶劑汽油及苯甲醇等溶劑，這些溶劑要么助成膜效率一般，要么本身氣味較大，都很難圓滿地解決問題。為此，國內外溶劑廠商陸續推出了一些高效的成膜助劑，能夠保證成膜效率的基礎上降低TVOC。我們做的一些實驗結果見表2.
表2 成膜助劑的實驗
類別 氣味 推薦量/% 對體系的影響
TEXANOL® - 6～10 略有增稠
雙酯 較大 4～7 水溶性差，易產生縮孔現象
PPH 柔和香味 3～5 乾燥速度慢，添加量要小心
Cresol混合酯 基本無味 4～7 在苯丙體系中混溶性差
DalpadC 基本無味 4～7 在苯丙體系中混溶性較差
由此可見，通過選擇適當的成膜助劑，至少可降低15%的揮發性有機溶劑添加量，對TVOC和VOC的降低大有幫助。
2.3 直接降低抗凍劑的用量，或利用保護性助劑提高乳液的抗凍能力，降低抗凍溶劑的添加量
乳膠漆的抗凍性能主要還是有乙二醇或丙二醇等抗凍劑來提供，這些都屬於VOC範疇。降低它們的添加量就可以降低TVOC和VOC，但會對體系的抗凍性能產生影響。因此，選擇保護性助劑能夠解決這個矛盾。這些助劑包括低分子量的纖維素和乳化劑等。
2.4 使用低溫成膜的乳液
作為內牆塗料品種，降低VOC是提高產品環保性能的主要課題。國內低VOC或零VOC內牆乳膠漆尚處於研發階段，還沒有關於低VOC內牆乳膠漆的標準或概念，而且在零售市場上還沒有註明屬於低VOC的產品。而國外在這一領域已經比較成熟，特別是國外低VOC乳膠漆在零售市場上處於重要地位，並在產品包裝標誌上註明VOC的含量。實際上，這些低VOC或零VOC的產品就是選擇了成膜溫度界於（0～3）℃，而且具有一定的低溫穩定性的乳液。這樣一來，在配方當中就可以不添加或少量添加成膜助劑和抗凍劑，真正地實現低VOC或零VOC，但產品性能多少受到一些限制。如果在這種體系中重新添加適量的成膜。
助劑和抗凍劑，既滿足了TVOC的限量要求，又能保證塗料的性能。
控制TVOC不當所產生的問題及解決手段
雖然我們提出了控制TVOC的方法，但畢竟TVOC的限量標準太嚴格，而且在這一領域還屬於摸索階段，這些方法的採用會存在一些不足和問題，下面就碰到的情況進行初步分析。
3.1 對乾燥速度的影響
使用的這些溶劑都屬於乾速較慢的溶劑，如果降低其含量，會導致漆膜的乾燥速度加快，直接影響漆膜的外觀（例如流平效果）。可以通過調整保水性的增稠劑來改善這個情況。
3.2 對開裂的影響
降低成膜助劑的含量，實際上就是降低了乳液在低溫下的粘結性能，直接導致產品在低溫施工時容易發生開裂問題。實驗結果表明，PVC界於55～70左右的普通產品，如果必須滿足TVOC的限量要求，在溫度低於813，濕度在50%的環境下，濕膜厚度大於500μm時都有不同程度的開裂情況。但如果施工方式只是刷塗和輥塗，濕膜厚度只有100μn左右，還不會有太大的問題。
3.3 抗凍性有所降低
如果採用降低抗凍劑來滿足TVOC的限量，直接影響到的是產品在低溫時的貯存穩定性。可以通過添加保護性助劑提高產品的抗凍能力。
結語
降低VOC是塗料的發展方向，為此國家在制定標準方面花了不少功夫，但就這兩個標準而言，差異如此之大確實給建築塗料廠家造成很大的壓力。如果只滿足國標，則配方幾乎不需要做任何調整，對VOC起不到控制作用；而環保標誌的限量又非常嚴格，配方調整的幅度較大，造成產品的施工寬容度下降或成本上升。所以，如何取得平衡需要同仁們共同關注和探討。
