王靜 冀志江 劉蕊蕊 趙春艷 郭春紅

摘 要：本文對JC/T 2040-2022《負離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》新修訂版標準進行了解讀。從目前負離子功能裝飾材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、標準修訂意義、詳細技術要求和試驗方法的確定、試驗驗證情況等方面進行了具體介紹。讓從業(yè)人員充分了解認識新修訂標準內(nèi)容，更好地指導該領域技術進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

關鍵詞：負離子功能，空氣離子量，建筑裝飾材料，放射性輻射

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.01.031

Interpretation of JC/T 2040-2022 ，Indoor decorative materials with the function of negative air ion

WANG Jing* JI Zhi-jiang LIU Rui-rui ZHAO Chun-yan GUO Chun-hong

（State Key Laboratory of Green Building Materials， China Building Materials Academy）

Abstract： This paper interprets the revised version of JC/T 2040-2022， Indoor decorative materials with the function of negative air ion. The present situation of the negative ion functional decorative materials industry， significance of standards revision， technical requirements， test methods， and experimental verification details of the newly revised standard are expounded in detail. The interpretation of this standard can enable practitioners to fully the revised content， and better guide the technical progress and industrial development in this fi eld.

Keywords： negative ion function， air ion content， building decoration materials， radioactive radiation

1 負離子功能裝飾材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和標準修訂意義

根據(jù)大地測量學和地理物理學國際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會采用的理論，空氣負離子是O2-（H2O）n、OH-（H2O）n 和CO4-（H2O）2。醫(yī)學研究表明空氣中負離子量多對人體增強免疫力、增強記憶力、消除疲勞、穩(wěn)定情緒等有好處，對環(huán)境影響是通過負離子與空氣中帶正電荷的塵埃結合，降塵同時減少空氣中細菌病毒，因很多空氣微生物會附著在塵埃上，空氣負離子又俗稱空氣維生素[1]。因此國外早在二十世紀六七十年代就有負離子設備在醫(yī)院（病人康復）和體育場館（運動員體能）等方面的應用，2000年左右國內(nèi)開始了負離子功能材料及各類制品的研發(fā)，到2005年統(tǒng)計資料顯示這方面的研發(fā)達到一個小高潮，負離子功能電子產(chǎn)品、紡織品、建材產(chǎn)品陸續(xù)推出。

目前在淘寶等網(wǎng)上搜索“負離子”產(chǎn)品，能夠搜到很多品類的產(chǎn)品都有負離子功能，如空氣凈化器、濕度調(diào)節(jié)器、電吹風、汽車氧吧、玻璃擺飾、毛絨玩具、頭發(fā)護理、洗發(fā)精、熏香及熏香爐、床上保健用品、功能纖維、枕芯、按摩用品等家居用品，建筑裝飾材料方面有負離子功能的產(chǎn)品有瓷磚、涂料、壁紙壁布、木地板等?？梢哉f負離子功能產(chǎn)品涉及很多產(chǎn)業(yè)，從行業(yè)調(diào)查看，通過添加負離子功能材料為傳統(tǒng)建筑裝飾產(chǎn)品增加負離子功能的產(chǎn)品占比很大，據(jù)不完全統(tǒng)計國內(nèi)有百家以上企業(yè)從事相關產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。這類產(chǎn)品因為能改善環(huán)境空氣質(zhì)量而受到市場的關注。

為了配合規(guī)范產(chǎn)品市場的發(fā)展，中國建材研究總院牽頭陸續(xù)制定出臺了JC/T 1016-2006《材料負離子功能測試方法》、HG/T 4109-2009《負離子功能涂料》、JC/T 2040-2010《負離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》、JC/T 2012-2010《電氣石 電氣石粉》等標準，為負離子功能建材產(chǎn)品的規(guī)范發(fā)展提供了標準支撐。隨后又制定出臺了GB/T 28628-2012《材料誘生空氣離子量測試方法》和JC/T 2110-2012《室內(nèi)空氣離子濃度測試方法》兩項負離子測試方面的方法標準，代替JC/T 1016標準的GB/T 28628實施后，JC/T 1016標準自行廢止。另一方面由于受材料產(chǎn)生負離子功能同時伴生副作用的技術瓶頸難突破的影響，直至2014年左右負離子功能建材產(chǎn)品市場沒有大的發(fā)展。2014年以后建筑陶瓷企業(yè)通過技術攻關，將負離子功能材料應用到陶瓷磚產(chǎn)品上，同時規(guī)避了功能材料的副作用，從而使負離子功能建材產(chǎn)品的品種、質(zhì)量等得到擴大和發(fā)展。

2010年出臺的JC/T 2040《負離子功能建筑室內(nèi)裝飾材料》標準已不能涵蓋現(xiàn)有市場上的負離子建材產(chǎn)品種類，技術指標已落后現(xiàn)有產(chǎn)品技術水平，且測試方法引用的標準已廢止。為了更好地引領規(guī)范這類產(chǎn)品的市場發(fā)展及技術進步，引導企業(yè)為消費者提供安全可靠且健康的好產(chǎn)品，主編單位中國建材科學研究總院聯(lián)合相關的負離子功能建材產(chǎn)品企業(yè)共同對JC/T 2040標準進行了修訂，并于2022年出臺了新版標準。

2 新修訂版標準的詳細技術要求和試驗方法

負離子功能建筑內(nèi)飾材料的要求除了各類產(chǎn)品常規(guī)性能要滿足相應產(chǎn)品國標或行標要求外，本標準主要規(guī)定兩部分要求，第一部分是材料誘生空氣離子量技術要求，第二部分是材料安全性要求。標準重點是對兩項技術要求的試驗方法和試驗細節(jié)的研究確定。

2.1 材料誘生空氣離子量測試方法研究及指標確定

2.1.1 材料誘生空氣離子量測試方法研究

目前市場上對材料誘生負離子量有兩種測試方法，一種是靜態(tài)法，另一種是動態(tài)法。靜態(tài)法測試是中國建材研究總院根據(jù)材料產(chǎn)生負離子特性，聯(lián)合國內(nèi)高校微電子領域?qū)＜医淌诠餐邪l(fā)的針對材料的靜態(tài)離子測試系統(tǒng)。這套系統(tǒng)直接測試樣品表面誘生的空氣離子濃度情況，采用計算機程序自動控制，集合了離子收集、處理、記錄、繪圖等一系列操作過程，實現(xiàn)了長時間連續(xù)測試，統(tǒng)計科學的記錄測試結果。靜態(tài)測試方法早在2006年形成行業(yè)標準JC/T 1016《材料負離子發(fā)生量的測試方法》，隨后于2012年形成國家標準GB/T 28628《材料誘生空氣離子量測試方法》，目前很多檢測機構和企業(yè)都依據(jù)此國家標準對材料類產(chǎn)品進行負離子量檢測。

動態(tài)法采用帶有強制排風系統(tǒng)的數(shù)顯、便攜式儀器，它是通過循環(huán)空氣測試空間中的空氣離子濃度，主要用于評價空間的空氣離子濃度高低[2]。動態(tài)法測試空氣離子的濃度有兩大問題，一是測試過程受環(huán)境影響大，比如空氣擾動、聲波振動、人員動作摩擦、電場磁場、潔凈度、溫濕度等環(huán)境因素都會影響測試過程和結果；二是動態(tài)法測試儀器一般是便攜式儀器，不能做到連續(xù)長時間監(jiān)測，且這種儀器測試空氣中幾萬幾十萬的量級準確度要高些，對于材料產(chǎn)生的幾百幾千的量級測試精度偏差較大。因此對材料負離子量的測量，動態(tài)法儀器測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和重復性都差于靜態(tài)法。當然動態(tài)法儀器測試的優(yōu)勢就是方便，儀器可以隨時帶到不同地方測試，環(huán)境空間中測試多使用動態(tài)法儀器，行業(yè)標準JC/T 2110《室內(nèi)空氣離子濃度測試方法》就是規(guī)定的動態(tài)法測試空間中負離子量。

根據(jù)兩種測試方法的原理、適用性等特點，結合本標準的測試對象，以及前期測試實踐，選擇靜態(tài)法作為本標準的負離子量試驗方法。

2.1.2 各類材料誘生空氣離子量指標確定

在2010版標準中規(guī)定的負離子量指標值>5×106ions/（s·m2），在HG/T 4109《負離子功能涂料》標準中規(guī)定的負離子量指標值>3.5×106ions/（s·m2）。當時規(guī)定的指標是綜合考慮負離子量和安全性兩個指標而確定的指標值。本次修訂先對近三年在總院檢測中心測試的樣品結果進行了統(tǒng)計，具體見表1。

從檢測數(shù)據(jù)看，四類產(chǎn)品負離子量超過1×107ions/（s·m2）的樣品量有119個，占總樣品數(shù)的48%，超過5×107ions/（s·m2）的樣品量有27個，占總樣品數(shù)的11%。雖然高數(shù)據(jù)的樣品占比很高，但考慮到安全性要同時達標，不鼓勵企業(yè)追求高負離子量，但同時制備工藝技術比十年前有提升，瓷磚等產(chǎn)品能夠做到具有一定負離子量又能安全性達標，因此本標準修訂確定A類（瓷磚板材類產(chǎn)品）誘生空氣離子量≥8×106ions/（s·m2），B類（涂裝材料類產(chǎn)品）和C類（壁紙壁布類產(chǎn)品）誘生空氣離子量≥5×106ions/（s·m2）。

2.2 材料安全性測試方法研究及指標確定

2.2.1 材料安全性測試方法研究

自然界產(chǎn)生空氣負離子的途徑有勒納德（Lenard）效應、宇宙射線、土壤放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生的射線、人工電暈放電、雷電現(xiàn)象、極性材料摩擦等。當水滴飛散時會產(chǎn)生負離子，細微的水滴帶正電，周圍的空氣便會帶負電，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的是獲得諾貝爾物理獎的德國物理學家勒納德，這一現(xiàn)象被稱為Lenard效應。因此海邊、瀑布附近空氣負離子濃度較高，空氣清新，有益健康。在高空中宇宙射線強，空氣離子濃度也較大。在低層的大氣中，使空氣電離的主要能量來源是放射性物質(zhì)衰變產(chǎn)生射線（如α、β和γ射線）及其子體（如氦核He42+）。土壤、礦物材料中放射性含量高則離子的產(chǎn)生率也高。

那么材料能夠產(chǎn)生負離子的途徑主要是極性材料和放射性材料。所以最早的負離子材料研究主要集中于極性礦物電氣石材料[3]，電氣石礦物所具有的自極化特性可在晶體表面自然形成正負極，其表面電場對接觸的水分子產(chǎn)生電離，形成羥基離子（OH-）和氫離子（H+），OH-又會與空氣中水分子結合成水合羥基離子OH-（H2O）n （n=8～10）即空氣負離子。但電氣石材料產(chǎn)生負離子的量有限，有的電氣石伴生含放射性的礦物材料，檢測出負離子量高。后來有些材料企業(yè)就研究應用一些放射性礦物材料作為產(chǎn)生負離子材料來增加制品的負離子量。這就對應用技術提出高要求，制品在具備負離子功能的同時，又不能對環(huán)境和人體帶來危害，安全性要符合要求。因此負離子功能產(chǎn)品一定要有安全性檢測。

提到放射性就讓人聯(lián)想到癌癥死亡，其實人類生活的環(huán)境處處有放射輻射，來自宇宙空間的多種帶電放射性粒子連續(xù)不斷地向地球照射，地殼本身存在放射性核素（主要有40K、87Rb、222Rn和235U等），它們在衰變過程中釋放出α、β和γ射線，不僅對人產(chǎn)生外照射，而且空氣中的氡及其子體很易隨空氣進入體內(nèi)，人體本身以及大多數(shù)物質(zhì)也都是輻射源。

有關放射性輻射方面的評判從大的方面說有兩種方式：一是針對放射性材料的輻射能力，用放射性活度描述放射源的放射強度，指一定量的放射性核素在單位時間里發(fā)生衰變的核數(shù)，活度的單位是秒的倒數(shù)，稱為貝克（Bq）[4]。放射性物質(zhì)的放射性活度與其質(zhì)量之比稱為放射性比活度，單位可以是Bq/kg。建材行業(yè)GB 6566《建筑材料放射性核素限量》標準中就用放射性比活度來對材料輻射能力進行衡量。二是針對人體吸收輻射的情況用輻射劑量衡量，輻射劑量是以人體組織器官每單位質(zhì)量所吸收的輻射能量來計算，較為完整的衡量模式是“當量劑量”，是反映各種射線或粒子被吸收后引起的生物效應強弱的輻射量，它的計算單位是“西弗（Sv）”，或是“毫西弗（mSv）”。國際安全標準規(guī)定，人體每年在正常環(huán)境本底輻射之外，所受輻射劑量的上限是1毫西弗。同樣量的不同核素放射源，發(fā)出的粒子能量、種類不同，在同樣條件下測量劑量是不同的，照射劑量還與放射源的距離相關。當量劑量是輻射對人體危害程度的描述，和放射源的照射劑量不同，是反映的人體吸收劑量。在輻射保護基本安全標準中規(guī)定公共照射年有效劑量限值為1mSv，職業(yè)照射工作人員年有效劑量限值不大于50mSv。有資料顯示我國公眾所受天然輻射照射年有效劑量為3.1mSv，世界平均為2.4mSv。

有企業(yè)提出產(chǎn)品采用輻射劑量測試，結果輻射劑量增量大約在0.1～15μSv，而目前市場上的瓷磚輻射劑量增量大約在0.4～0.6μSv，雖然從數(shù)值看離安全標準規(guī)定的劑量限值差很多，但限值標準是年照射時間、多種輻射照射累計的限量值，單獨一個產(chǎn)品一個時間的劑量測試值與標準年劑量限值沒有可比性。

綜合以上分析，針對材料產(chǎn)品的放射性安全評價，采用GB 6566放射性比活度測試，內(nèi)、外照射指數(shù)來評價更科學合理。

因為GB 6566是國家強制性標準，涉及材料放射性方面的測試及指標都應以此標準為基準，因此本標準在安全性指標方面也依據(jù)GB 6566標準指標要求。 負離子功能內(nèi)飾材料主要是室內(nèi)使用的建筑裝飾材料，因此要達到GB 6566標準中A類裝飾裝修材料指標要求。

2.2.2 放射性測試樣品試驗方法確定

放射性測試方面，具體方法依據(jù)GB 6566標準中方法。試樣準備方面有調(diào)整，主要是涂裝材料類產(chǎn)品多為液態(tài)，使用時一公斤涂料產(chǎn)品能夠涂刷大約3～6平米的墻面，和板材、壁紙類產(chǎn)品一樣，應該以上墻后最終使用狀態(tài)進行產(chǎn)品放射性測試，而不應將液態(tài)產(chǎn)品直接放入容器中測試。如果只是簡單將液態(tài)產(chǎn)品烘干，然后進行放射性測試，也不能反映樣品使用狀態(tài)下放射性情況，與板材、壁紙類產(chǎn)品也缺少了可比性。為了便于涂刷樣板后剝離取下，結合產(chǎn)品實際使用狀態(tài)要配膩子層的情況，以及增強與板材、壁紙類產(chǎn)品的可比性，標準編制組經(jīng)研究確定“涂裝材料類試樣：在已涂刷1.5kg普通膩子底材的4塊500mm×500mm平板玻璃上涂刷試樣，涂刷量按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的涂刷量涂刷，在室溫自然條件下干燥7d，然后從玻璃板上鏟下膩子和試樣涂層，盡量粉碎，取1kg待測。”

按照確定的實驗方法進行放射性測試，結果見表2。

2.2.3 收集樣品并進行兩個指標的實驗驗證

共收集10家企業(yè)17個實驗驗證樣品，其中木質(zhì)板材2個樣品，壁紙壁布4個樣品，涂料類樣品11個。涂料類樣品放射性測試時樣品制備采用底層膩子配套面層涂料，正常涂刷制板，7天干燥后鏟下然后測試放射性。具體結果見表3。

從表3看出，17個樣品中負離子測試結果只有2個樣品未達標，合格率88%；放射性只有8個樣品達標，合格率47%；兩項指標全部達標的只有6個樣品，合格率35%?？紤]放射性指標是保障產(chǎn)品安全性的重要指標，依據(jù)的GB 6566標準也是國家強制執(zhí)行的產(chǎn)品安全標準，因此雖然合格率低，但指標不能放松，安全性必須要達到GB 6566中A類產(chǎn)品要求。

負離子誘生量的指標根據(jù)前期各類材料測試數(shù)據(jù)及本次實驗驗證數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定了瓷磚板材類、涂裝材料類、壁紙壁布類產(chǎn)品的指標限值，合理的指標值以引導企業(yè)不要過高追求負離子量，而是負離子量與安全性平衡兼顧。

3 新修訂版標準對行業(yè)發(fā)展的促進意義

本標準綜合了市場調(diào)研和實驗驗證，確定了幾類產(chǎn)品負離子誘生量指標和安全性指標，對于目前市場上這類產(chǎn)品個別企業(yè)盲目追求高負離子量而忽視安全性問題更明確了雙指標約束和具體的測試方法。此標準的修訂實施將對負離子功能產(chǎn)品的質(zhì)量保障、產(chǎn)品科學宣傳、市場規(guī)范發(fā)展等都起到積極促進作用。通過此標準讓產(chǎn)品增加健康功能性的同時，更安全環(huán)保，讓消費者使用更放心，符合建材行業(yè)提出的“宜業(yè)尚品造福人類”發(fā)展理念。

參考文獻

[1]冀志江，王靜，墻面健康涂裝藍皮書[M]. 北京.中國建材工業(yè)出版社，2017.

[2]Japanese Industrial Standards Committee Divisional Council on Consumer Life.Standard for measuring methods of airborne ion density：JIS B9929-2006[S].日本：日本標準出版社，2006.

[3]冀志江，金宗哲，梁金生，等. 電氣石的電極性及在環(huán)境保護中的應用[J].2002年材料科學與工程新進展（上）—2002年中國材料研討會論文集.2002（1）： 920-923.

[4]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.建筑材料放射性核素限量：GB 6566-2010[S].北京：中國標準出版社，2010.9.

作者簡介

王靜，通信作者， 碩士研究生，教授級高級工程師，研究方向為生態(tài)環(huán)境功能建材。

（責任編輯：袁文靜）