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板式家具中人造板甲醛释放时间规律研究 张树华　吴书凯　霍磊　黄燕　王鹏红　张宏磊　李卫新　姚晓洁【摘要】：随着装修的日益普及，建筑材料中所用的人造板释放的甲醛污染了我们周围的居住环境造成污染的罪魁祸首是人造板中的有机成分—胶黏剂中的甲醛本文阐述了甲醛对人体的危害及释放机理，采用气候箱法和干燥器法，以刨花板、胶合板、细木工板为对象，分析了人造板甲醛的释放量随时间、温度、湿度、换气率、装载率的变化规律，指出了一些简单易行的预防措施关键词】：板式家具；人造板；甲醛；释放时间规律【引言】：近年来，随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，住宅装修已日益普及装修材料尤其板式家具中人造板（主要指使用氨基類树脂的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等）在住宅室内的大量使用已经造成甲醛污染，对人们的健康造成了很大的危害，原因是装修时广泛使用甲醛胶黏剂的人造板，在应用过程中会释放甲醛，污染室内空气而人们对甲醛释放规律和影响因素了解很少，在处理时往往因不能掌握最好的时机而达不到理想效果因此，研究人造板中甲醛释放的原因、甲醛释放量的检测技术、甲醛释放量的控制与治理显得尤为必要1、甲醛的危害1.1 甲醛对人体的危害甲醛是一种原生毒质，是室内空气主要污染物之一，被WHO确定为可疑致癌和致畸形物质，是一种无色易溶的刺激性气体，是一种活泼的化学物质，极易溶于水。

相对密度为1.06，略重于空气，易融于水，其30%～40%的水溶液统称为福尔马林沸点为-21℃，熔点为-91℃我国的室内空气质量标准规定甲醛一次最高允许浓度为0.05 mg/m3，当室内空气中甲醛浓度为0.1mg/m3时，就有异味和不适感，会刺激眼而引起流泪；浓度高于0.1mg/m3时，将引起咽喉不适、恶心、呕吐、咳嗽和肺气肿等疾病；当空气中甲醛含量达到30mg/m3时，便能致人死亡对人体的毒害作用涉及多系统、多器官，主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常及免疫功能异常等[1]人们长期低剂量吸入时，会引起慢性呼吸道疾病，还会使妇女月经紊乱，影响生育，并引起新生儿体质下降和染色体异常，甚至可诱发鼻咽癌1.2 甲醛含量对人造板的影响甲醛含量会直接影响胶黏剂的胶合强度与耐水性能，从而直接影响人造板的强度与耐水性，同时甲醛含量会影响人造板中游离甲醛的释放量人造板中甲醛释放量对居住环境有很大影响，因为空气中游离甲醛含量直接影响人类的生命所以空气中游离甲醛的含量必须符合国家标准因此人造板游离甲醛含量会对人造板的游离甲醛释放量直接相关，影响人造板的生产2、人造板甲醛释放的原因与机理我国人造板生产几乎都使用脲醛树脂胶。

这样人造板 在制造和使用过程中都会程度不同地向外界释放出游离甲醛有研究表明，板材中甲醛散发主要有以下四个方面：（1）木材本身散发出的甲醛：木材是人造板的集材，无论是单板制造胶合板，用刨花制造刨花板，还是用纤维制造中密度纤维板，都需要对木材进行剖解、分离和干燥，在这些过程中木材本身产生的甲醛会向外逸出特别是在热、水和酸的作用下，木材本身的降解会导致甲醛生成和外逸；（2）胶粘剂中未参与反应的游离状甲醛：游离状甲醛通常是指存在于树脂中未参与反应的甲醛，游离甲醛量因制胶时采用不同的配方和工艺而异，通常在1.5%左右；（3）热压时未完全固化产生的甲醛：在制胶结束时形成的脲醛树脂仍是线型结构的物质，当线型树脂涂刷到单板上或喷洒到刨花或纤维上以后，再送入压机进行加温加压，在温度达到一定值并保持一定时间后，原来呈线状的树脂就成为不溶的网状结构或称为体型结构由于板坯加压时大多采用压板接触，在板坯厚度方向上存在着表面到芯层温度逐步降低的梯度曲线，或者说板坯芯层含水率稍高不利于胶粘剂固化因此，在板坯内部，尤其在芯层，就存在着一些未发生固化反应的线型结构树脂，当它们应用到室内环境中时很容易分解出甲醛而释放到空气中；（4）人造板在使用过程中结构降解释放甲醛：人造板在使用过程中，板内原先未固化的树脂会发生降解释放甲醛，即使完全固化的甲醛也会离析导致甲醛散发。

呈网状结构的脲醛树脂在后续使用过程中，会发生降解，缓慢的释放出甲醛气体脲醛树脂的体型结构中，含有相当数量的醚键（-CH2O CH2-），在酸性条件和富湿环境中，会发生分解重组，生成甲醛并向外界散发：R- CH2-O- CH2- R→R- CH2- R+HCHO↑脲醛树脂的网状结构体系中，也有部分的一羟甲醛（HOCH2NH-CO-NH2）、二羟甲醛（HOCH2NH-CO- NHCH2OH）及其羟甲基（-CH2OH）会分解产生甲醛：R-CH2O→R-H+HCHO↑人们在实验中发现，历经长时间使用的人造板与刚刚热压成型的同类型人造板的甲醛散发量相差不大，有时甚至有所增加，这表明人造板甲醛散发的长期性和顽固性通常所说的“人造板甲醛释放”指的是成品板中残留的游离甲醛，以及板中脲醛树脂降解产生的甲醛，而已前者为主在常温、干燥及中性环境中，短期内可以认为板材甲醛散发仅由游离部分引起，而游离状态的甲醛气体的散发符合气体扩散规律因此，本文研究只考虑人造板材内残留的游离甲醛释放规律3、人造板中甲醛的检测方法3.1 干燥器法3.1.1 原理利用干燥器法测定甲醛释放量基于下面两个步骤：（1）收集甲醛：在干燥器底部放置盛有蒸馏水的结晶皿，在其上方固定的金属支架上放置试样，释放出的甲醛被蒸馏水吸收作为试样溶液。

2）测定甲醛的浓度：用分光光度计测定试样溶液的吸光度，由预先绘制的标准曲线求得甲醛的含量3.1.2 方法（1）甲醛的收集：在直径为240mm（容积9～11L）的干燥器底部放置直径为120 mm 、高度为60mm的结晶皿，在结晶皿内加入300ml蒸馏水在干燥器上部放置金属支架金属支架上固定试件，试件之间互不接触测定装置在（202）℃下放置24h，蒸馏水吸收从试件释放出的甲醛，此溶液为待测液 （2）甲醛含量的测定方法：量取10ml乙酸丙酮（体积百分数0.4%）和10ml乙酸铵溶液（质量百分数20%）于50ml带塞三角烧瓶中，再从结晶皿中移取10ml待测液到该烧瓶中塞上瓶塞，摇匀，再放到（402）℃的恒温水浴锅中加热15min，然后把这种黄绿色的溶液静置暗处，冷却至室温18-28度约1h在分光光度计上412nm处，以蒸馏水作为对比溶液，调零用厚度为0.5cm的比色皿测定萃取溶液的吸光度As， 同时用蒸馏水代替萃取液做空白试验，确定空白值Ab3）标准曲线绘制：把5ml， 10ml，25ml，50ml和100ml的甲醛校定溶液分别移加到100ml容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度分别取10ml进行光度测量，量取10ml乙酸丙酮（体积百分数0.4%）和10ml乙酸铵溶液（质量百分数20%）于50ml带塞三角烧瓶中，再准确吸取10ml萃取液到该烧瓶中。

塞上瓶塞，摇匀，再放到40度的恒温水浴锅中加热15min，然后把这种黄绿色的溶液静置暗处，冷却至室温18-28度约1h在分光光度计上412nm处，以蒸馏水作为对比溶液，调零用厚度为0.5cm的比色皿测定溶液的吸光度A，根据吸光情况绘制标准曲线，得出曲线斜率，保留四位有效数字4）样品的测定：量取10ml乙酸丙酮（体积百分数0.4%）和10ml乙酸铵溶液（质量百分数20%）于50ml带塞三角烧瓶中，再准确吸取10ml萃取液到该烧瓶中塞上瓶塞，摇匀，再放到40度的恒温水浴锅中加热15min，然后把这种黄绿色的溶液静置暗处，冷却至室温18-28度约1h在分光光度计上412nm处，以蒸馏水作为对比溶液，调零用厚度为0.5cm的比色皿测定溶液的吸光度As，用蒸馏水作空白試验，确定空白值Ab3.1.3 结果显示（1）甲醛溶液的含量按下式计算，精确至0.1mg/mLc = f （As-Ab） 式中： c—甲醛含量， mg/ml；f—标准曲线斜率，mg/ml；As—待测液的吸光度；Ab——蒸馏水的吸光度2）一张板的甲醛释放量是同一张板内两个试件甲醛释放量的算术平均值，精确至0.1mg/mL3.2 气候箱法3.2.1 原理将1m2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气候箱内。

甲醛从样品中释放出来，与箱内空气混合，定期抽取箱内空气，将抽出的空气通过盛有蒸馏水的吸收瓶，空气中的甲醛全部融入水中；测定吸收液中的甲醛量及抽出的空气体积，计算出每立方米空气中的甲醛量，以毫克每立方米（mg/m3）表示，抽气是周期性的，直到气候箱内的空气中甲醛浓度达到稳定状态为止3.2.2 设备（1）气候箱 容积为1m3，箱体内表面应为惰性材料，不会吸附甲醛箱内应有空气循环系统以维持箱内空气充分混合及试样表面的空气速度为0.1m/s～0.3m/s箱体上应有调节空气流量的空气入口和空气出口装置空气置换率保持在（1.00.05）h-1要保证箱体的密封性进入箱内的空气甲醛浓度在0.006 mg/m3以下2）温度和相对湿度体调节系统 应能保持箱内温度为（230.5）℃，相对湿度为（453）%3）空气抽样系统 空气抽样系统包括：抽样管、两个100mL的吸收瓶、硅胶干燥器、气体抽样泵、气体流量计、气体计量表4）试样 试样表面积为1m2（双面计，长=1000mm2mm，宽=500mm2mm，1块；或长=500mm2mm，宽=500mm2mm，2块），有带榫舌的突出部分应去掉，四边用不含甲醛的铝胶带密封。

4、人造板甲醛释放规律研究4.1 标准曲线的绘制及数据记录4.2 结果与数据讨论在本次实验中，分别对刨花板、胶合板、细木工板在时间、温度、湿度、换气率、装载率的影响因素下对甲醛的释放量进行了研究，具体说明见表2一般情况下按照GB 18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》规范中的要求执行，设计了影响甲醛释放的主要因素，包括时间、温度、湿度、换气率、装载率单因素试验测试结果以最后三个浓度差在5%之内，认为甲醛释放达到平衡浓度4.2.1 时间对人造板中甲醛释放量的影响截取试样表面积为1m2，厚度为15mm经过20天与空气自然接触后开始试验，根据气候箱法测得的实验数据及变化趋势见表3和图2注：横轴为t（h），纵轴为C（mg/m3） 系列1：刨花板（菱形）甲醛释放量 系列2：胶合板（方形）甲醛释放量 系列3：细木工板（三角形）甲醛释放量由图2可以看出，刨花板、胶合板、细木工板甲醛释放浓度在初始阶段（0～6h）内均迅速增大，随后慢慢减缓为平衡浓度释放过程可分为快速释放期、缓慢增长期、稳定平衡期三个阶段刨花板、胶合板、细木工板在0～6h甲醛浓度为快速释放期，6～14h甲醛浓度为缓慢增长期，在14h以后甲醛浓度为稳定平衡期。

相同厚度和表面积的刨花板、胶合板、细木工板的甲醛释放量大小为刨花板>胶合板>细木工板这可能与板材制作工艺、施胶量及板材密封程度有关4.2.2 温度对人造板中甲醛释放量的影响截取试样表面积为1m2，厚度为15mm根据气候箱法设定温度后，试验数据和变化趋势见表4、图3～图5：由图3～图5可以看出，随着温度的升高，刨花板、胶合板和细木工板释放的甲醛含量逐渐升高温度较低时，三种板材甲醛释放量较低，随着温度的增加，甲醛释放量随之升高，刨花板的甲醛释放量最高4.2.3 湿度对人造板中甲醛释放量的影响 截取试样表面积为1m2，厚度为15mm根据气候箱法设定湿度后，试验数据和变化趋势如表5和图6：图6刨花板、胶合板、细木工板甲醛释放浓度随湿度变化图注：横轴为湿度 纵轴为甲醛释放量 刨花板（菱形）甲醛释放量 胶合板（方形）甲醛释放量 细木工板（三角形）甲醛释放量由以上图表中的数据可以看出，湿度在30%～90%之间刨花板、胶合板、细木工板中。