本文引用:GB T 17657-2022《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中甲醛释放量测定——小室法
1方法描述
将一个已知表面积的样品放入温度、相对湿度、空气流速和空气置换率控制在一定值的小室内,定期抽取箱内甲醛和空气的混合气体。抽取的气体通过盛有吸收液的吸收瓶。采用变色酸法或其他等同方法测定吸收液中的甲醛含量,计算出每立方米空气中的甲醛含量,以毫克每立方米(mg/m³)表示。适用于较小尺寸木制产品甲醛释放量的快速检测。
2仪器设备
2.1TDLY32379-4型小室法甲醛释放量试验箱,容积应为0.02m³~1m³。为防止湿空气冷凝积水吸收甲醛而影响测试结果,小室内壁应避免采用制冷线圈等产生冷凝水。小室内壁及其中的管路和样品架等都应使用不与甲醛反应、不吸附甲醛、不释放甲醛、易于清洗的惰性材料,如不锈钢、铝及聚四氟乙烯(PTFE)等。除了门之外的连接都应该完全密封,门具有自封闭结构。进入小室内空气的甲醛浓度不超过0.006mg/m²。
2.2空气抽样系统。空气抽样系统包括:抽样管(如硅胶管)、2个50mL的吸收瓶、硅胶干燥器、气体抽样泵、气体流量计、气体计量表(配有温度计)。
2.3TD17657-JQ1人造板甲醛释放量可见分光光度计,可以在波长580 nm处测量吸光度。
2.4天平,感量0.01g。2.5 pH计。
2.6磁力搅拌器。
2.7移液枪,配置0.1 mL~0.5mL、1mL~10mL、25mL的移液枪吸头。
2.8吸耳球。
2.9玻璃器皿,包括:—烧杯,150 mL;
——容量瓶,10 mL,100 mL,200 mL,1000 mL;——滴定管,25mL;
——单标线移液管,0.1 mL,2.0 mL,10 mL;25mL,50 mL,
——试管,φ16mm×150 mm,配有聚四氟乙烯(PTFE)螺旋帽。
3试剂与溶液配制
3.1水,至少为符合GB/T 6682规定的三级纯度蒸馏水或去离子水的要求。
3.2硫酸(H₂SO₄):硝酸盐浓度小于0.001%(10 ppm),优级纯。
3.3缓冲溶液,pH 9.0。
3.4盐酸标准溶液(HCD),0.100 mol/L。
3.5甲醛溶液(HCHO),质量分数37%。
3.6变色酸(4,5-二羟基-2,7-萘二磺酸),分析纯。
3.7变色酸溶液(1%):称取0.10g变色酸溶于新鲜的蒸馏水中,定容到10mL,此溶液现用现配。
3.8亚硫酸钠(Na₂SO₂),分析纯。
3.9亚硫酸钠溶液(1 mol/L):称取12.67g无水亚硫酸钠(纯度大于99.5%)放入烧杯中,用新制备的蒸馏水溶解后,移入100 mL容量瓶中,用蒸馏水定容至刻度并摇匀。
3.10亚硫酸氢钠(NaHSO₂),优级纯。
3.11亚硫酸氢钠溶液(1%):称取1g亚硫酸氢钠,放入烧杯中,用新制备的蒸馏水溶解后,移入100 mL容量瓶中,用蒸馏水定容至刻度并摇匀。此溶液在室温条件下一周内稳定。
4试件要求
4.1试件尺寸
根据小室容积和承载率确定试件面积,试件尽量接近正方形。
4.2试件预处理
试件放置在TD17657-YH系列甲醛恒温恒湿预处理箱中以温度(24±3)℃、相对湿度(50±5)%条件下预处理2 h±15 min。试件之间距离至少0.15m。试件在进行预处理时,空气置换率为每小时1次,其周围0.3m内空气中甲醛质量浓度不应超过0.10 mg/m²。
4.3试件封边
试件预处理后,立即采用不含甲醛的铝胶带封边,未封边的长度L与试件表面积的比例为:l/A=1.5m/m²。
注:因为1/A=1.5m/m²为固定比例,未封边边部表面积相对于试件表面积的百分比取决于试件的厚度,见下列示例:
板厚度 | 未封边边部表面积百分比 |
10mm | 1.5% |
19mm | 2.8% |
32mm | 4.8% |
地板只测量暴露面。采用不含甲醛的铝箔胶带将2块试件背靠背封起来,或者用铝箔胶带将试件的一面密封起来,所有侧边均用铝箔胶带密封。
5试验步骤
5.1小室清洁
在测试前小室应进行空载运行或/和使用过滤装置,降低小室内空气中的甲醛背景浓度。小室空载运行时,空气中甲醛背景浓度不应高于0.006mg/m³。如果甲醛的背景质量浓度接近0.005 mg/m³,可用水或合适的溶剂对小室进行清洗。
5.2试验条件
在试验过程中,小室内保持下列条件:
——温度:(25±1)℃;
——相对湿度:(50±4)%;
——承载率:(1.0±0.02)m²/m²;
——空气置换率:(1.0±0.05)h-¹;
——试件表面空气流速:0.1 m/s~0.3 m/s。
5.3试件放置
试件完成预处理并封边后,应立即放入小室中。使试件尽量置于小室中心位置以保证气流能够在面板表面进行循环。根据小室容积大小确定试件之间距离,如0.02 m³小室,试件之间距离不小于50mm;0.5m³以上小室,试件之间距离不小于150 mm。
5.4甲醛采集
在试件放置后至开始收集甲醛之前,需要进行至少两次空气置换,即至少放置2 h后才能取样。取样装置链接示例同图62。先将空气抽样系统与小室的空气出口相连接。2个吸收瓶中各加入20 mL 1%的亚硫酸氢钠溶液(3.11),串联在一起。开动抽气泵,抽气速度控制在(1±0.05)L/min,抽取时间为30 min~60min,精确至5 s以内。当小室容积小于0.1 m³,抽气速度控制在(0.2±0.05)L/min。对于测试甲醛释放量非常低的产品,取样时间一般为60 min。取样时记录检测室温度。
5.5样品分析
甲醛浓度分析采用变色酸法。
注:甲醛浓度也可采用4.5 9.6.5中的乙酰丙酮法,或采用酚试剂分光光度法(GB/T 18204.2-2014中7.2)测定。
将2个吸收瓶的溶液充分混合,作为待测液。分别移取4mL待测液到3个φ16mm×150 mm的带螺旋帽的试管中,对待测液进行三次滴定分析。
将4 mL1%的亚硫酸氢钠溶液(3.11)移入p16 mm×150 mm带螺旋帽的试管中作为空白液。向每个试管中加入0.1mL1%的变色酸溶液(3.7),摇动使其混合均匀。
缓慢小心地移取6.0mL浓硫酸(3.2)加入每个试管,使其缓慢沿试管壁流下。滴干移液管,不要吹。在盖上盖子之前,检查PTEF盖子的内衬以确保它们是干净无污染的。
缓慢摇动试管使其均匀,当没有明显的分层现象时可认为混合均匀。不能快速混合,以免产生热量和压力导致试管破裂。
如果吸光度超过1.0或吸光度分析在2h内进行,则加热带帽试管到95℃或将带帽试管置于沸水中水浴加热(15±2)min,确保化学反应进行完全。将试管移开,小心移动螺旋盖子释放压力,冷却至室温。
5.6吸光度读取
在分光光度计580 nm处,用蒸馏水进行调零后,再读取空白液的吸光度。若空白液吸光度高于0.100时,表明该空白液受到污染,需重新进行试验。
当空白液吸光度小于0.100时,用空白液对分光光度计进行调零。或用蒸馏水进行调零,以标准溶液的吸光度减去空白溶液的吸光度。如果空白的吸光度比蒸馏水高出0.040(使用光程为12 mm的比色皿)或0.030(使用光程为10mm的比色皿)以上,重新进行测试。
在580 nm处读取并记录每支试管的吸光度读数。如果试件溶液的吸光度超出允许的范围(>1.0),稀释待测液,重新进行上述步骤。
5.7标准曲线
5.7.1甲醛标准溶液(1.0 mg/mL)
按照下面步骤配制甲醛标准溶液并校定甲醛溶液浓度。
a)用pH值为9.0的标准缓冲溶液(3.3)校准pH计。
b)准确移取2.7 mL 37.0%的甲醛溶液到1 L的容量瓶中,并用蒸馏水定容至刻度,混合摇匀。分别移取该溶液50mL至两个150mL的烧杯中,再分别加入20 mL1mol/L的亚硫酸钠溶液(3.9)。由于亚硫酸钠溶液会被氧化,加入前可用缓冲溶液把pH值校准到9.5。
c)将烧杯放在磁力搅拌器上,将pH电极浸入溶液中,用0.100 mol/L HCl标准溶液(3.4)滴定至pH值为9.5。期间间歇地记录滴定使用的HCl体积及相应的pH值。绘制一条pH值与HCl滴定体积相对应的曲线。
d)甲醛标准溶液的浓度(cA),根据式(47)计算:
CA=(V×N×30.03)/50
式中:
CA——甲醛标准溶液浓度,单位为毫克每毫升(mg/mL);
V—pH值为9.5时根据d)绘制的曲线所对应的0.100 mol/L盐酸的体积,单位为毫升(mL);
N——盐酸溶液的浓度,单位为摩尔每毫升(mol/mL)。
标准溶液的浓度是分析结果的平均值。
5.7.2甲醛标准工作溶液
将1 mL甲醛标准溶液(5.7.1)和1g亚硫酸氢钠(3.10)用蒸馏水溶解,并稀释定容至100 mL容量瓶中,制得标准工作溶液,稳定期至少1周。也可直接使用带证书的甲醛标准溶液配制工作溶液。
甲醛标准工作溶液的浓度,根据式(48)计算:
CB=CA×1000/100
式中:
cs——甲醛标准工作溶液质量浓度,单位为微克每毫升(μg/mL);
CA——甲醛标准溶液质量浓度,单位为毫克每毫升(mg/mL)。
5.7.3标准曲线绘制
标准曲线是根据甲醛溶液质量浓度与吸光度的关系绘制的。
a)取6支φ16 mm×150 mm带螺旋帽的试管,按表10用甲醛标准工作溶液(5.7.2)制备标准系列。
表10甲醛标准系列
试管编号 | 亚硫酸氢钠溶液体积/mL | 工作溶液体积/mL | 甲醛含量/μg |
1 | 4.0 | 0 | 0 |
2 | 3.9 | 0.10 | 1.00 |
3 | 3.7 | 0.30 | 3.00 |
4 | 3.5 | 0.50 | 5.00 |
5 | 3.3 | 0.70 | 7.00 |
6 | 3.0 | 1.00 | 10.00 |
b)按5.5和5.6所述方法,对每支试管进行吸光度测量分析,在580 nm处读取并记录吸光度(试管2到试管6)。
c)根据每支试管的吸光度和其甲醛质量(mg)绘制标准曲线。斜率由标准曲线计算确定,保留四位有效数字。
6结果计算
6.1将空气取样体积转换为标准状态下的空气体积,按式(49)进行计算:
Vs=(V×P×298)/101/(T+273)
式中:
Vs——标准状态下空气体积(101 kPa及298 K),单位为升(L);
V——抽样空气体积,单位为升(L);
P——大气压,单位为千帕(kPa);
T——抽样空气温度,单位为摄氏度(℃)。
6.2吸收液中甲醛总量,按式(50)进行计算:
Ct=Ca×Fa
式中:
Ct——吸收液中的甲醛总量,单位为微克(ng);
Ca——分析用吸收液的甲醛量,单位为微克(μg);
Fa——吸收液总体积(mL)除以分析待测液溶液的体积(mL)。
6.3小室空气中的甲醛质量浓度,按式(51)进行计算,结果精确至0.01 mg/m³:
C=Ct/Vs
式中:
c——空气中甲醛质量浓度,单位为毫克每立方米(mg/m³);
Ct——吸收液中的甲醛总量,单位为微克(μg);
Vs——标准状态下空气体积(101 kPa及298 K),单位为升(L)。
6.4当小室的温度与25℃相差0.3℃以上时,将测得的甲醛浓度校准到标准温度25℃时的浓度,即测得的甲醛浓度乘以校正系数。校正系数是基于Berger方程得出的数值,见表11。观测温度是一个平均温度值,是甲醛采样前15min加上采样这一整个期间的平均值。
表11甲醛温度校正系数表
实际温度/℃ | 转换为25℃应乘以 | 实际温度/℃ | 转换为25℃应乘以 |
22.2 | 1.36 | 25.3 | 0.97 |
22.5 | 1.32 | 25.6 | 0.94 |
22.8 | 1.28 | 25.8 | 0.91 |
23.0 | 1.25 | 26.1 | 0.89 |
23.3 | 1.20 | 26.4 | 0.86 |
23.6 | 1.17 | 26.4 | 0.83 |
23.9 | 1.13 | 26.9 | 0.81 |
24.2 | 1.10 | 27.2 | 0.78 |
24.4 | 1.06 | 27.5 | 0.76 |
24.7 | 1.03 | 27.8 | 0.74 |
25.0 | 1.00 |
6.5当小室中空气相对湿度的偏差等于或超过1%时,甲醛浓度应校正到相对湿度为50%时的浓度,即测得的甲醛浓度乘以校正系数。校准系数是基于Berger方程得出的数值,见表12。
表1 2甲醛相对湿度校正系数表
实际相对湿度/% | 转换为50%应乘以 | 实际相对湿度/% | 转换为50%应乘以 |
46 | 1.08 | 51 | 0.98 |
47 | 1.06 | 52 | 0.97 |
48 | 1.04 | 53 | 0.95 |
49 | 1.02 | 54 | 0.93 |
50 | 1.00 | 一 |
7结果表示
以小室甲醛释浓度测定值作为样品的甲醛释放量,精确至0.001 mg/m³。
可用“临时甲醛释放量”表示,精确至0.001 mg/m³,并在测定值后用括号表示测定临时甲醛释放量的测试时间(以小时为单位)。
4.64其他性能试验方法
其他性能试验方法参见附录E。