信息摘要：
随着人们环保意识的增强，水性涂料得到广泛的应用。虽然以水作为溶剂的水性涂料较溶剂型涂料VOC含量大幅降低，但仍然含有一定的VOC,为了防止有害物质对人体的伤害，建立快速、精准的测试方法显得尤为重要。气相色谱技术具有分离效能高、分析速度快、选择性好等优点，因而受到广大分析检测科研工作者的喜爱。本文介绍了近年来气相色谱分析技术在水性涂料检测中的应用。...
水性涂料是当今涂料市场上一种比较新型的涂料，具有绿色环保等优点，很受大家欢迎，因此在建筑装饰上被广泛应用[1]。众所周知，虽然水性涂料较溶剂型涂料环保，但水性涂料仍然存在一定的有害物质[2]。国家环保总局“中国环境标志”产品认证委员会修订HJ/T 201-2005《环境标志产品技术要求 水性涂料》,国家环境保护部制定HJ 2537-2014《环境标志产品技术要求 水性涂料》以及相关标准GB18582-2020《室内装修材料 内墙涂料中有害物质限量》,这些都有力地推动了我国涂料行业向低挥发性有机化合物含量涂料的绿色转型。根据查阅相关资料得出应用于水性涂料检测方法有很多，其中色谱分析中就有气相色谱检测、液相色谱检测、质普检测和高效液相色谱检测等。本文重点介绍气相色谱仪在水性涂料分析中的应用。
1气相色谱分析原理及特点
气相色谱是一种以气体为流动相的柱色谱法，根据固定相状态的不同可分为气-固色谱(GSC)和气-液色谱(GLC)。气相色谱的流动向为惰性气体，气-固色谱法中以表面积大且具有一定活性的吸附剂作为固定相。当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。因此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。由于样品在气相中传递速度快，因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间地达到平衡。近年来采用高灵敏选择性检测器，使得它又具有分析灵敏度高、操作安全简便、应用范围广等优点，被科研工作者常应用于环境样品中污染物分析、药品质量检验、天然产物成分分析、食品中农药残留量测定、工业产品质量检测等领域。
2气相色谱技术在水性涂料分析中的具体应用
2.1 水性涂料中的VOC检测
国际上通用的对涂料产品中的挥发性有机物(VOC)的定义是指在与涂料产品接触的大气的正常温度和压力下能自行蒸发的任何有机液体或固体，通常将涂料产品中在常压下沸点不大于250℃的任何有机化合物都定义为VOC。VOC是室内空气污染的主要来源，主要来自于建筑和装修材料，根据最新报道，在建筑和装饰材料中已鉴定出300多种VOC。超标量的VOC会损害人们的感官神经，因而长期处于VOC污染的室内环境内，有可能患上哮喘类或癌症类疾病，甚至对大脑、肝脏、神经系统等造成致命的伤害[3][4]。因此对水性涂料中VOC含量的监测至关重要。气相色谱具有其独特的优越性，它几乎对所有的有机物都有响应。特别适用于低分子量、易挥发的有机物(占有机物的15%～20%)的分析。丁高照[5]采用气相色谱内标定量法测定内墙涂料中挥发性有机物的研究，对色谱分析色谱条件的选择和内标物的选择，使用DB-1301色谱柱成功分离甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等23种化合物，实验证实了运用气相色谱测试结果准确，可操作性强。马丛欣[6]用气相色谱法测定水性涂料中挥发性有机物，通过对实验操实验条件的选择、细节处理和完善，回收率可达到95%～100%,证实了该方法满足生产监测和研发新产品的开发。朱海云等[7]利用气相色谱检测技术对内墙涂料、水性木器涂料何阴极电泳漆做了VOC检测，虽然气质联用仪或者FT-IR光谱联用仪在相关标准规定定性分析中较有优势，但在标准方法中对样品仅使用有机溶剂稀释，没有对样品进行纯化会容易造成质谱仪污染。本文选用最佳气相色谱检测条件，用氢火焰离子化检测器也能进行理想的定性和定量，有效地提高了检测工作效率。
2.2 水性涂料中苯系物的检测
苯、甲苯、二甲苯和乙苯是苯系物中较为常见的化合物，由于苯系物对人体危害较大，短时间吸入后，会引起神经衰弱、头痛、失眠、眩晕、下肢疲惫等症状，长时间接触后，会导致人体基因的突变，严重的会造成障碍性贫血和白血病，因此对水性涂料中含有苯系物的检测尤为重要。目前水性涂料中对苯系物的检定方法主要是气相色谱法。胡冠九[8]和尹建武[9]等人采用静态顶空-气相色谱测定方法；陈林昌等[10]采用自动顶空进样气相色谱法快速测定水性涂料中苯、甲苯、乙苯、二甲苯(邻、间、对)和苯乙烯7种苯系物；李宁等[11]采用顶空固相微萃取-气相色谱测定环保水性涂料中的苯系物和卤代烃的方法；这些方法操作简单，没有溶剂污染，对复杂基质中含量较低的苯系物的测定较适用，但需要顶空进样设备，设备成本高，要想普及应用存在一定的困难。张瑞平等[12]建立了吹扫捕集气相色谱法测定水性涂料中的8种苯系物，采用该方法测定避免了涂料中其他高分子材料对测定系统的干扰。李利荣等[13]采用毛细管柱气相色谱法测定水性涂料中的苯系物，该方法很大程度上可以减少目标峰识别错误现象，定性和定量都更加准确。
2.3 水性涂料中生物杀伤剂的检测
由于水性涂料以水为分散介质，所以富含很多种微生物滋养成分，微生物一旦滋生会使湿态涂料发生变质，涂料成膜后也会受到霉菌的侵蚀，使其失去保护作用。适当添加生物杀伤剂是为了确保水性涂料质量，由于一些生物杀伤剂会对人体和环境造成危害[14][15]。为了更好的规范生物杀伤剂的使用以及提高人们的安全环保意识，GB/T 35602-2017《绿色产品评价涂料》[16]规定了水性涂料中生物杀伤剂限量要求，如敌草隆、百菌清、三氯生、多菌灵均不得添加(≤50 mg/kg),二(3-氨基丙基)十二烷基胺、辛基异噻唑酮、辛基异噻唑啉酮、双氯辛基异噻唑啉酮均≤500 mg/kg。关于水性涂料中生物杀伤剂的检测报道不多，其中有李广东[17]采用液相色谱-串联质普法测定水性涂料中5中异噻唑啉酮生物杀伤剂。蒋莹等[18]采用气相色谱法测定水性涂料中N,N-二(3-氨基丙基)十二烷基胺，两种方法通过相比得出，前者需要利用Optimizzer优化软件优化子离子、碎裂电压和碰撞能量等，还需要分析流动相中甲醛和乙酸铵的含量、流动相梯度洗脱程序、毛细管电压、干燥气流速、雾化器压力、加速电压、干燥气温等等；后者通过火焰离子化检测器及选择气相色谱条件，并且通过对实际样品检测，证明该方法具有较好的简便性和实用性，可填补GB/T 35602-2017《绿色产品评价涂料》中限制的生物杀伤剂N,N-二(3-氨基丙基)十二烷基胺检验方法的缺失，为绿色评价涂料产品规范化评价提供可靠的检测方法。
2.4 水性涂料中游离甲醛含量的检测
甲醛对人体健康危害极大：对皮肤黏膜和呼吸道的都有刺激作用，患者会出现流泪、咽痛、咳嗽、气短、呼吸困难等症状；诱发支气管哮喘；高浓度甲醛是基因毒性物质，实验动物持续接触高浓度甲醛，导致多种肿瘤发病率增加[19][20][21]。世界卫生组织和美国环境保署均将甲醛列为潜在的危险致癌物和重要的环境污染物。甲醛污染问题已引起全民广泛关注。国内外对各种水性涂料及水性胶黏剂中游离甲醛含量有着严格规定，要求水性墙面涂料、水性地坪涂装材料等各种水性涂料中游离甲醛限量≤100 mg/kg范围内，欧盟指令2009/543、EC及2009/544/EC规定室内外色漆及清漆中游离甲醛限量≤0.001%[22],因而研究水性涂料中甲醛含量的测试方法具有非常重要意义。国家现有标准中的测试方法主要是样品经蒸馏后采用乙酰丙酮分光光度法进行测定，实验证实该方法存在样品前处理费时费力、操作冗繁，蒸馏电压及蒸馏速率对结果影响较大，并且存在选择性、灵敏度、大批量检验效率都不理想等问题。马明等[23]通过改善色谱条件、顶空溶剂顶空条件等运用顶空-气相色谱法快速测定水性涂料及胶黏剂中游离甲醛含量。该实验方法和以往报道较多且成熟的分光光度法及高效液相色谱法测试方法相比有其独特的优势，如：该方法无需对样品进行复杂前处理，操作简单方便、快速高效、背景干扰小，为快速准确测定水性涂料及水性胶黏剂中游离甲醛含量的提供了有效方法，同时也是检测复杂体系中挥发性物质残留量的理想方法。
2.5 水性涂料中水分含量的检测
国家标准GB 18582-2001室内装饰材料中有害物质限量中VOC的测定原理为涂料中总挥发物的量减去水分的量，由于水性涂料含水量大，因而对水分含量的测定直接影响VOC含量的测定[24][25]。国家标准附录B中规定采用卡尔·费休法或者气相色谱法测试涂料中水分。刘凤琴等[26]通过研究卡尔·费休法操作虽然简单、速度快，但是卡尔·费休法可能会与试样中其他成分产生化学反应，给实验结果造成可靠性差。近年来，采用气相色谱法测定报道较多，吴亚虎[27]采用气相色谱测定内墙涂料含水量；胡成群等[28]运用气相色谱法利用色谱分离技术，以异丙醇为内标物质，采用内标法，测定水性内墙涂料的水分含量。但是在测试过程中前处理方法操作不容易、实验操作误差也较大、实验测试结果重现性不理想等问题。就以上问题，杨红云[29]通过改善实验影响因素如：萃取试剂改善、校正因子优化、超声时间、进样体积等，建立了气相色谱法检测水性内墙涂料中水分含量的方法，通过对比，该方法简便并且能够精确的检测出水性涂料中的水分含量，提高了萃取效率，缩短了分析时间，减少了实验误差，重现性和准确性具有良好性。
3结 语
气相色谱分析方法因其独特的优势应用于水性涂料检测中，本文主要汇总近年来应用于水性涂料的VOC检测、苯系物含量检测、生物杀伤剂含量检测、甲醛含量检测、水分含量的测定，由相关研究可以看出气相色谱目前在基础理论研究、实验方法的拓展及细节优化等方面，都日趋完善，在水性涂料中已发展成为一门高效、灵敏、精准的分析技术。
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