人造板的甲醛释放和干燥器法测定甲醛释放量的理论与探讨

我国人造板生产企业众多且散布地区普遍，稍具范围的企业都有自己的质检部分跟实验室，各地设置的专职人造板质检机构也为数不少。多少个人造板产业大省（区）中，省、地、市甚至县级都有专职质检机构。我国每年履行的人造板质检工作量总跟，可能大于其余所有人造板生产国的总跟，由此得到的大量检测数据为科研工作供给了丰富的素材，且随着宽大质检人员素质的进步跟教训常识积聚，对质检工作中存在问题的发明、剖析跟解决才干也在逐年加强。
　　多少年前，针对当时普遍利用的穿孔萃取法测定人造板甲醛开释量，曾经发表了很多研究讲演，对如何正确理解跟履行该测定方法标准起了很好的作用。干燥器法因设备简单，操作便捷，检测本钱低廉及对操作人员不毒害等优点，已经成为时下人造板甲醛开释量测定中利用最普遍、最受欢送的方法。该测定方法标准有多个版本，日本的JAS跟JIS各有一个干燥器法标准，经细心比对，有两处不同会影响检测结果，这两处不同是试件数量跟对试件预处理时光的划定不一致。IS

O、ASTM跟GB/T也各有一个干燥器法标准，其中ISO跟GB/T的干燥器法与JIS基本一致，但在数据处理、试件预处理前提等方面也有一些轻微差别。而ASTM的干燥器法与JIS有很大不同，如试件数量、试件在干燥器中放置的时光跟温度、试件预处理方法、接收皿大小、接收液（蒸馏水）的体积、试件封边处理与否以及接收液的定量剖析用变色酸法等，都跟JI
　　S、ISO跟GB/T的划定差别很大，检测结果天然不能采取同一的限量值指标。
　　因为国内似乎还不人采取ASTM的干燥器法做甲醛开释量测定（个别质检单位用变色酸法跟乙酰丙酮法做过定量剖析的结果比较实验），因此尚未呈现波及该方法的争辩看法。但JI
　　S、IS
　　O、JAS跟GB/T的干燥器法因划定不同，甚至只是很轻微的不同对检测结果究竟有多大影响？有不法则可循？干燥器法的检测结果与人造板利用时对环境的影响的对应关联如何？目前大略只有很少数长期坚持在一线的资深质检人员才有所判断，为此，相干的科研讲演也不要仅仅停留在供给一些实验数据的列举跟简单类比上，而要通过实际剖析，终极得到有充分依据的坚固的数学模型，进步宽大读者识别虚假真伪的才干。
　　鉴于此目标，笔者拟把前辈专家早已定论的实际常识跟自己的一些思考心得供给给读者，以期抛砖引玉。下文谈两个问题：一个是人造板甲醛开释的若干机理问题；另一个是在干燥器封密状况下，接收液（蒸馏水）对人造板开释出的甲醛的接收法则。
　　1      人造板甲醛开释的若干机理问题
　　　为什么用酚醛树脂胶制造的人造板不须要考虑甲醛开释问题？为什么利用脲醛树脂胶生产的人造板会有甲醛开释问题？这些问题已有定论，毋须再议。这里想说的是为什么人造板的甲醛开释是一个漫长的进程？在这之前首先要说的是人造板必须先有对甲醛的吸附，其后才有对甲醛的开释问题。
　　1.1   甲醛吸附
　　为什么人造板是首先吸附甲醛的？这是因为任何固体中的分子或原子，均由彼此之间的化学键力或分子间引力而结合在一起，但在固体名义上的分子或原子因为其外侧不该物质的分子或原子存在，产生了残余价键力或分子间引力，所以可能捕集其外侧的流体中的分子，这是产生吸附作用的起因所在。木材及内部缝隙的名义也是如此。
　　有关文献将吸附剂大抵分成三类。一类是有强烈带电吸附位的吸附剂，第二类是不强烈带电吸附位但存在极性的吸附剂，第三类是非极性吸附剂。吸附的产生是因为普遍存在的分子间的色散力而形成。木材及内部孔隙的名义总体上呈非极性，不属于第一类，诚然名义的局部可能存在极性，对名义吸附机能带来一定影响，但这些局部可能所占比例很小，因此木材或人造板吸附的产生重要是因为分子间的色散力，这是不异议的。但色散力是分子间引力中最小的，其产生的吸附能远远小于第一类跟第二类吸附剂产生的吸附能。甲醛分子上的羰基是极化的，氧原子带局部负电荷，碳原子带局部正电荷。假如甲醛分子因木材及人造板局部名义带有极性而被吸附，这较难产生脱附，而假如因色散力而产生的吸附，则绝对较轻易产生脱附。
　　1.2   甲醛脱附
　　造成甲醛脱附并开释为什么是一个漫长的进程，起因大抵是这样的：甲醛分子在人造板内部缝隙中的存在属于物理吸附，靠分子间的引力（而且重要是色散力）临时地捕集在名义上，但当被吸附的甲醛分子获得必要的能量时，就会从吸附剂（即缝隙名义）脱离，即产生脱附，吸附跟脱附是可逆的，气体分子速度的散布由麦克斯威尔——波尔兹曼调配定律描述，与正态散布的概率密度曲线类似，以极高或极低速度活动的分子都是很少的，绝大多数的气体分子处于均匀速度邻近（可通过气体分子活动实际盘算），只有那些达到一定速度（也即一定的动能）的甲醛分子才干脱附跟被开释。为了坚持体系的均衡，一定又会有一些甲醛分子处于速度极高的状况，并连续产生脱附跟被开释。另外，当孔隙名义被一层甲醛分子占满之后，依附吸附剂（即甲醛分子）的残余力场或盘踞在名义的甲醛分子所形成的新力场，可能连续进行吸附，而连续进行吸附的甲醛分子也更轻易被脱附，这也是甲醛开释连续时光可能十分漫长的起因之一。再一个起因是被脱附的甲醛分子须要经过不同长度的途径才干开释到空气中去，而且在脱附后的开释进程中还可能产生新的吸附。最后一个起因是大家都晓得的即脲醛树脂人造板在利用进程中，还会产生新的游离甲醛分子，又会经历一个吸附跟脱附的漫长进程。
　　多年前，有的企业曾试图用对人造板名义进行密封处理的办法避免甲醛开释，但这有很大的危险，一旦密封资料有所破损，因为板材内部已经积聚了很多可能被开释的甲醛气体，因此，即便破损处很小，甲醛的短期开释速度也远弘远于未密封处理的同一种板材，有企业曾按资料介绍，用氨气处理板材，消除甲醛开释，但板材吸附的氨气同样会缓慢开释，此法不可取，该景象可能用实验证明。板材十大品牌板材产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积也很大 板材(10张)，这种外形特点带来其使用上的特点：（1）表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；（2）可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位；（3）可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。
　　1.3   外部环境
　　以上剖析的是甲醛开释的内在起因，下面剖析外部环境对人造板甲醛开释的影响。一是外部环境空气中的甲醛浓度的影响，浓度越大，则开释越慢，当浓度达到一定值时，板材可能还会吸附甲醛，当然开释跟吸附老是同时存在的，只是平时开释老是弘远于吸附，综合效应是空气中的甲醛浓度在增加，但也不能消除吸附大于开释的情况，因此有的标准中对甲醛开释测定的试件预处理时特别强调，不要把开释量差别很大的试件放在同一个预处理室内，免得产生烦扰。二是环境温度的影响，所有的测定方法标准都划定有温度请求，二者呈正相干这是很轻易理解的。三是环境湿度的影响，依据美国大、小景象箱法测定甲醛开释量时，均请求考虑环境的绝对湿度（RH）的影响，当实际的RH小于划定时，要乘以一个大于1的系数；反之，则乘以一个小于1的系数，这表示环境的RH与甲醛的开释呈正相干。但笔者认为，假如环境的RH造成了试件含水率的增加，则判断会降落甲醛开释量。美国的干燥器法中不考虑RH的影响是正确的，下面将谈及。四是环境气流速度的影响，当环境的气流速度与板面平行时，速度越大则开释量也将增加，这是毋庸质疑的，所以景象箱法测定甲醛开释量时，会划定一个气流速度的范畴，而在干燥器法中则无需考虑。
　　2      干燥器法中接收液（蒸馏水）对甲醛接收的个别法则
　　气体被水接收或自水中逸出，是下列三者的函数：即气体的溶解度、气体的溶解跟逸散的速度以及气体在水中的疏散速度，有关实际剖析可能参阅相干文献资料。在干燥器法测定甲醛开释量时，因为干燥器容积较小且容器被密封，故蒸馏水接收甲醛的进程除了依照个别法则之外，还存在一些特别因素须要细心研究。
　　可能假设与水相接触的空气很快就被水蒸气所饱跟，这与景象箱法是不同的，这也是美国的干燥器法中不划定绝对湿度修改系数的起因；其次是带有极性的甲醛分子极易被水所接收，且测定终了时，水中的甲醛浓度远远不达到饱跟浓度，因此接收液中甲醛的逸散是可能不予考虑的。据此可能描述出干燥器中甲醛迁徙的大抵进程。在密闭的干燥器中，温度、绝对湿度跟空气中的流动对试件开释甲醛的影响可能不予考虑，唯一能影响甲醛开释速度的就是干燥器内空气中甲醛的浓度。随着时光的增加，干燥器内空气中的甲醛浓度也将随之增加，但因为分子的热活动，干燥器内空气中的甲醛浓度可能视为是均匀的；置于干燥器内底部的接收皿中的水也随即一直接收甲醛。因为接收面积的限定，最初被水接收的甲醛数量必定小于试件开释甲醛的数量。在这段时光内，器内空气中的甲醛浓度将逐步增加，随之产生的是接收液对甲醛接收的增加（享利定律）。
　　问题在于能不能实现开释与接收的均衡？即试件开释的甲醛数量正好即是被接收皿中的水所接收的数量，保障干燥器内的空气中的甲醛浓度坚持不变。板材品牌一般指厚度在2毫米以上的软质平面材料和厚度在0.5毫米以上的硬质平面材料。也多指锻造、轧制或铸造而成的金属板。另一个问题是，经过多长时光才干实现开释与接收的均衡？在划定的24 h内能不能实现均衡？这些问题的解答，对甲醛开释量相差较大的试件可能是不一样的。一些善于思考的检测人员已经做了不少有利的工作，且得到了坚固跟可托的论断。如有的研究讲演证明接收皿的面积与接收液的甲醛浓度成正比（接收液体积不变），接收液的体积与甲醛浓度成反比（接收皿面积不变）。这一论断对甲醛浓度极低的接收液无疑是正确的，似乎也说明了开释跟接收均衡的树破并不须要太长时光。
　　一些专职检测人员告诉笔者，用干燥器法检测时，第一个24 h的结果与再次进行24 h检测时结果雷同，假如这一论断被证明正确，则可能判断干燥器内开释与接收的均衡的树破是比较快的。有的研究讲演证明干燥器的容积变更1~2 L时，不影响检测结果（标准也是这么划定的），这似乎也说明，开释跟接收均衡态的树破是比较快的。对不同开释量的试件，假如均衡树破的时光相差太大时，检测结果的可比性将降落。但对当初人造板的甲醛开释量越来越低的情况下，干燥器法还会产生什么一直定因素？尚难于定论。
　　3      结语
　　总之，干燥器法与1 m3景象箱不同，与穿孔萃取法更是不同，它的物理进程跟如何与对环境的影响确切接洽起来，还有一些问题有待廓清。板材十大品牌板材产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积也很大 板材(10张)，这种外形特点带来其使用上的特点：（1）表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；（2）可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位；（3）可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。衷心盼望宽大检测人员尽力去解开这些疑团。