Analysis of Volatile Organic Compounds in Waterborne Interior Architectural Paints

Význam tématu

Vnitřní nátěry na vodní bázi výrazně přispívají ke zlepšení kvality ovzduší v interiérech díky nižším emisím těkavých organických látek (VOC). Regulace v EU i USA zpřísňují limity VOC ve stavebních a domácích barvách, což vyžaduje spolehlivé analytické metody pro jejich stanovení a kontrolu kvality.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyvinout rychlou, ekonomickou a validní metodu pro analýzu 24 vybraných VOC ve vodou ředitelných vnitřních architektonických nátěrech. Analýza proběhla na systému Agilent 7890 GC/FID a ověřena pomocí GC/MS s kolonou Agilent J&W DB-1701.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorek 1 g barvy byl extrahován 10 mL acetonitrilu s vnitřním standardem 2-butoxyethanolem. Extrakt se homogenizoval a poté se analyzoval:

• GC/FID: kolona DB-1701 (30 m × 0,25 mm, 0,25 μm), rozdělovací vstřik 30:1, teplotní program 60 °C → 280 °C, nosný plyn helium
• GC/MS: obdobné podmínky kromě menšího objemu vstřiku (0,2 μL) a akvizice v režimu scan (30–400 amu)
• Vnitřní standard: 2-butoxyethanol; marker bodu varu: diethyl adipát (251 °C)
• Stanovení vody v barvě dle Karl Fischerovy metody

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila bazálně oddělit 24 cílových VOC s výjimkou nerozlišeného páru o-, m/p-xylenů, které se hodnotí souhrnně. GC/FID detekovalo přítomnost 1,2-ethandiolu a dvě neznámé složky elutující za markerem varu, což nebyly VOC podle definice EU. GC/MS potvrdila identitu sloučenin a upřesnila, že neznámá 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediolová derivát není VOC. Naměřené koncentrace VOC ve dvou testovaných vzorcích byly 79 a 76 g/L, tedy pod legislativními limity. Matricové nánosy prokázaly obnovu 71–102 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou produktivitu, nízké provozní náklady a dostatečnou citlivost pro rutinní kontrolu VOC v barvách. Splňuje požadavky ISO 11890-2 i národních předpisů a je vhodná pro QA/QC laboratoře v průmyslu i výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti rozšíření zahrnují aplikaci headspace technik a SPME pro minimalizaci manipulace se vzorkem, adaptaci na jiné typy nátěrů a snížení meze detekce díky pokročilejším detektorům MS. Dále lze metodu integrovat do on-line monitoringu kvality v rámci výroby nátěrových hmot.

Závěr

Popsaná metoda GC/FID s potvrzením GC/MS na koloně DB-1701 prokázala robustní schopnost kvantifikace a identifikace VOC v interiérových barvách na vodní bázi. Výsledky potvrzují splnění regulatorních požadavků a vhodnost pro rutinní kontroly kvality.

Reference

1. F. Hirata, T. Nakano a K. Sugiura, Study on Rheology Control Technology in Non-Gloss Water-borne Architectural Paint for Interior Use and Its Application to the Development of a New Product ALES SUISEI Next. Toryo no Kenkyu, 142, 21–26 (2004).
2. Directive 2004/42/EC of the European Parliament and of the Council, EU Publications Office (2004).
3. ISO 11890-2:2006 Paints and varnishes — Determination of volatile organic compound (VOC) content — Part 2: Gas-chromatographic method.
4. GB 18582-2008 Indoor decorating and refurbishing materials — Limit of harmful substances of interior architectural coatings.