涂料中甲苯二异氰酸酯释放规律的研究

摘要

室内装饰装修材料可释放出很多危害居住者身体健康的有毒有害物质，因而在美化室内环境的同时也“污染”着室内环境。甲苯二异氰酸酯(TDI)是工业上广泛使用的异氰酸酯类化合物中的主要一种，属于半挥发性有机物，主要用来制作聚氨酯泡膜、人造橡胶、油漆等，这些都在家庭生活中随处可见，甚至床垫垫层及复合面料，沙发中的主要材料里都有它。涂料的广泛使用，使之已成为现代社会中的第二大污染源。我国生产的聚氨酯涂料基本是芳香族溶剂型涂料，使用的异氰酸酯通常是甲苯二异氰酸酯。TDI主要的毒性作用是致敏和刺激作用，长期暴露于此会导致过敏性肺炎和接触性皮炎，长期接触高浓度的TDI蒸汽会致癌。目前越来越多的国家已经开始重视TDI的危害性，也制定了很多的控制标准，研究者对涂料等各种建筑材料中TVOC的释放行为进行了许多研究，但未见对涂料中甲苯二异氰酸酯的释放行为的研究报道。TDI是一种非常活泼、不稳定的化合物，在很多的文献中采用衍生化手段采集空气中的TDI。本论文采用国际上通用的小型环境舱法研究TDI的释放行为及温度、相对湿度、空气交换率等主要的环境因子对释放的影响。论文的主要研究内容如下： 1.选择采集TDI的方法：采用Tenax－TA/热解吸的方法进行了样品的采集，因为TDI的不稳定性，使得其对采集、分析的条件都要求非常苛刻。因而选择了实验结果比较稳定的盐酸和冰醋酸的混酸吸收液，对环境舱中的TDI进行采集的方法。 2.处理吸收液的过程：利用衍生化的方法对吸收液中生成的二氨基甲苯(TDA)进行处理，并确定了合适的衍生化试剂为七氟丁酸酐、衍生化时间为30min，衍生化试剂用量20μL，对GC－MS的仪器条件进行了优化，提取514为质谱定量离子，实现了较气相色谱更高的灵敏度。 3.在不同的环境舱温度(18℃，23℃，30℃)条件下，研究TDI的释放随温度的变化规律。结果表明：温度对TDI释放的影响明显，当温度升高时，TDI的释放速率加快，舱内的浓度也随之增大，三个温度下TDI的衰减方程及半衰期分别为：y=2.1349e－0.0846，8.19h；y=58.004e－0.1148x，6，04h；y=73.38e－0.1566x，4.42h，可以看出浓度衰减亦加快。 4.在不同的环境舱相对湿度(45％，55％t70％)条件下，研究TDI的释放随湿度的变化规律。发现：湿度由低到高变化时，TDI的释放速率也逐渐增大，三个湿度下TDI的衰减方程及半衰期分别为：y=58.004e－0.1148x，6.04h；y=12.693e－0.129x，5.36h；y=10.34e－0.190x，3.65h，可以看出舱内的浓度衰减的很快。 5.设定不同的环境舱空气交换率(0.8m3/h，1m3/h，1.2m3/h)，研究TDI的释放随空气交换率的变化规律。结果表明：当空气交换率增大时，TDI的释放加快，但是舱内的浓度却降低，TDI的衰减方程和半衰期分别为：y=48.499e－0.103x，6.73h；y=58.004e－0.1148x，6.04h；y=9.7429e－0.137x，5.06h，可以看出TDI浓度衰减加快。 6.对涂料中TDI释放的实验模型进行了讨论，发现TDI的释放基本符合“VB+Power规则”的模型。 7.本论文的主要创新在于首次研究了涂料中甲苯二异氰酸酯这一种化合物的释放规律，并对空气中其的分析方法进行了改进。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1涂料中的有毒有害物质

1.2室内空气污染的来源及主要污染物

1.2.1室内空气污染的定义：

1.2.2室内空气污染的主要污染物及来源

1.3甲苯二异氰酸酯的理化性质

1.4甲苯二异氰酸酯的控制标准

1.5国内外对甲苯二异氰酸酯的研究现状

1.5.1涂料中游离甲苯二异氰酸酯的测定分析方法

1.5.2空气中甲苯二异氰酸酯的测定分析方法

1.6国内外对建筑装修装饰材料中挥发性有机物释放行为的研究进展

1.6.1空气中挥发性有机物采样和分析方法的研究

1.6.2国内外有关建材装饰装修材料中挥发性有机物释放规律的研究

1.7课题的意义及研究内容

2室内空气中甲苯二异氰酸酯的测定

2.1实验部分

2.1.1主要试剂和仪器

2.1.2实验溶液的配制

2.1.3色谱、质谱条件：

2.2样品分析方法

2.3结果与讨论

2.3.1衍生化试剂的选择

2.3.2衍生化试剂用量的选择

2.3.3衍生化反应时间的选择

2.3.4氢氧化钠用量的选择

2.4仪器条件的选择

2.4.1色谱柱的选择

2.4.2进样口温度的选择

2.4.3定性离子和采集离子方式选择

2.4.4定性离子采集的驻留时间

2.5方法的标准工作曲线、精密度和检测限

2.6结果计算

2.7本章小结：

3涂料中甲苯二异氰酸酯的释放规律研究

3.1实验部分

3.1.1实验条件

3.1.2实验程序

3.2甲苯二异氰酸酯的释放规律

3.2.1典型实验条件下TDI浓度随时间的变化

3.2.2不同相对湿度条件下TDI释放量的变化及随时间的衰减方程

3.2.3不同温度条件下TDI的释放量变化及随时间的衰减方程

3.2.4不同空气交换率条件下TDI的释放量变化及随时间的衰减方程

3.2.5基底材料对涂料中TDI释放的影响

3.3甲苯二异氰酸酯的释放过程

3.4释放的实验模型

3.4.1释放的第一个阶段

3.4.2释放的第二阶段

3.4.3释放的第三个阶段

3.5本章小结

4结论

参考文献

附表

致谢

个人简历、发表的学术论文