溶剂型涂料低污染化的措施(I)

　　低污染化发展溶剂型涂料低污染的措施（I）苏春海（中化建常州涂料化工研宄院，213016）料、慎用固化剂及助剂、加强应用基础研宄等实现溶剂型涂料低污染化的措施。溶剂型涂料毒性低污染化措施1刖目随着工业的发展，大气中的二氧化碳及碳氢化合物等气体浓度不断增加，不仅导致全球气温升高，对环境产生一次性污染，而且一些有机物与空气中的氮氧化合物间发生光化学反应产生有毒害的臭氧等，引起比一次性污染更大的二次性污染毒害。在大气层上层的臭氧层能遮断危害生命的高能紫外线辐射，对人类及生物生存具有重大意义。在靠近地面的大气层中，臭氧超过一定浓度是极其有害的。当家兔和老鼠在0.2X10）6mg/m3的臭氧浓度下暴露35h后，其心脏纤肌细胞核的结构发生变化；当臭氧浓度达到0.25x10）6mg/m3以上时，多数哮喘患者发病。

　　1990年美国环保局规定的大气净化法规中确定189种有机溶剂为空气的污染物，其中包括涂料工业中常用的甲苯、二甲苯、甲乙酮、乙二醇单乙醚、甲基异丁基酮和甲醇等，并对其排放量（VOC）作了限定。限用甲苯和二甲苯等有机溶剂，对涂料工业将产生猛烈冲击和巨大压力。据统计，全世界每年向大气释放碳氢化合物约为2000万t，其中有机溶剂为350万t，大部分是涂料行业所为。涂料制造时排放到大气中有机溶剂为涂料产量的26，涂料涂装过程中挥发到大气中的有机溶剂为涂料量的506~806.因此，涂料施工是造成有机溶剂污染大气的主要污染源之一。

　　目前大量应用的传统溶剂型涂料，不可避免地使用大量有机溶剂。涂料在形成涂膜过程中，有机溶剂及毒害性低分子化合物等释放到大气中，不仅造成对人体毒害、污染生态环境、增加涂装场所火灾及爆炸危险性；并且也造成能源和资源的浪费。溶剂型涂料中常用的固化剂、颜料（铅系、铬系及镉系颜料）和助剂等，也会产生毒害和污染。因此，探寻溶剂型涂料低污染化途径，开发应用高性能及低污染的涂料是造福人类的一项艰巨的任务。

　　2溶剂型涂料组分的毒性及污染性2.1有机溶剂有机溶剂挥发到大气中对环境产生污染，进入人体内对神经系统产生危害，这是它的共性。由于有机溶剂的分子结构差异，对人毒害部位不同。如伯醇类（甲醇除外）、醚类、酮类和苄醇等损害人的神经系统；羟基甲酯和甲酸酯类会使肺中毒；苯及其衍生物、乙二醇类等毒害人的血液；卤代烃类影响人的肝脏及新陈代谢；四氯乙烷和乙二醇类损害人的肾脏。

　　-79工业企业设计卫生标准“规定了空气中溶剂蒸气*大容许浓度（MAC），作为控制生产作业场所溶剂极限浓度的法规性依据。MAC用空气中溶剂蒸气容量的百万分率或mg/m3表示，部分有机溶剂的MAC及其危害性见表1.值得注意的是，苯会导致造血系统的病害，引起再生障碍性贫血，为中毒性溶剂，不宜用于涂料。甲苯和二甲苯会影响神经，在空气中发生光化学反应产生臭氧等有害气体，应限量使用。乙二醇醚及其酯类的毒性十分严重，对血液循环系统，淋巴系统及动物生死系统均有极大危害，会导致雌性不育、胎儿中毒、畸形胎、胚胎消溶、幼子成活率低或先天性低智等病害。美国政府在1982年6月将乙二醇甲醚和乙二醇乙醚的MAC值限定为5mg/m3，德国禁止使用乙二醇醚类。

　　2.2固化剂及助剂2.2.1异氰酸酯类固化剂常用于聚氨酯、丙烯酸、醇酸（聚酯）和环氧等涂料中的固化剂，采用异氰酸酯类化合物。该固化剂中往往含有超标的游离异氰酸酯（TDI等），它能与人体的蛋白质反应。其蒸气对人体毒害*大，如刺激眼黏膜、催泪；刺激呼吸系统，引起咳嗽、喉痛；长期吸入损害肺现代涂料与涂装2001.3低污染化发展部，引起头痛、支气管炎和哮喘。各国都规定了空气中异氰酸酯的MAC值，如美国规定为0. 10*6（质量分数）。

　　表1部分有机溶剂的MAC及危害性溶剂名称危害性甲醇有毒（损伤眼睛等部位）、易燃乙醇无毒、无污染性、易燃丙醇无毒、无污染性、可燃丁醇无毒、稍有刺激、可燃乙醚无毒、轻度麻醉性、易燃二甲苯有危害，对神经轻度麻醉，产生二次污染丙酮无毒、无污染性、易燃甲苯有危害，对神经轻度麻醉，产生二次污染松节油基本无毒害、低污染性环己酮有强烈刺激性、有污染性环己烷稍有刺激性、低污染性氯苯毒性较大三氯乙烯强毒性、不易燃溶剂汽油基本无毒、低污染性醋酸甲酯有轻度刺激性醋酸乙酯基本无毒、低污染性醋酸丁醋基本无毒、低污染性苯强毒性、可燃乙二醇单乙醚强毒性、长期接触有较大危害乙二醇单甲醚强毒性、长期接触有较大危害乙二醇单乙醚醋酸酯有危害性、潜在毒性扩大及再生性毒素乙二醇单丁醚强毒性、多次接触破坏红血素等萘烷、四氢化萘有危害性、有污染性1996年我国以TDI为主制备的固化剂约为4万8，以平均含游离TDI为3%计，则有1200tTDI散发到大气中，对涂料施工者和使用环境造成严重危害，尤其是家具和家居装修等领域，更加重了危害程度。

　　2.2.2胺类和酸酐固化剂胺类和酸酐固化剂的物理化学性质与毒性及污染性的关联度很大，即物理化学活性大者，引发的毒性及污染性也大。例如，伯胺和仲胺的刺激性比叔胺大；芳香胺毒性比脂肪胺大（间苯二胺毒性比二乙撑三胺大10倍），吡啶和哌嗪对肝脏及肾脏有损伤，有较大毒性；酸酐类易引起皮炎；联苯芳香胺具有致癌性，而间苯二胺和二氨基二苯基砜无致癌性。几种固化剂的LD50值及美国塑料工业协会（SPI）的标准列于表2. 2.2.3氨基树脂交联固化剂氨基醇酸（聚酯）、氨基丙烯酸和氨基环氧等涂料都用氨基树脂作交联固化剂。国内氨基树脂含游离甲醛量超标，且在涂膜烘烤固化过程中又释放出甲醇和甲醛等低分子毒性污染物。甲醛会引起人体气管炎、哮喘、皮炎、甚至癌症，甲醛的危毒见表3.表2固化剂的LD50值及SPI分类固化剂名称SPI分类*二乙撑三胺（DTA）N-羟乙基二乙撑三胺EPn828与二乙撑三胺加成物三乙撑四胺（TTA）四乙撑五胺（TEPA）五乙撑六胺（PEHA）二乙氨基丙胺间苯二胺4，4F*二氨基二苯基甲烷聚酰胺苯二甲胺十二烯基琥珀酸酐（DDSA）四氢邻苯二甲酸酐（THPA）邻苯二甲酸酐（PA）甲基六氢邻苯二甲酸酐（MeHHPA）*有强烈的敏感性；I有强烈的刺激性；I对动物有致癌可能性表3甲醛对人体的影响大气中甲醛浓度（质量分数）人体感觉能察觉刺激咽喉引起咳嗽刺激呼吸道深部目前大量使用的防污染涂料基本上以有机锡和氧化亚铜为毒料。有机锡有强毒性，即使万分之几的浓度，足以使海生物致畸。因有机锡对环境污染严重，世界各国纷纷立法限制含有机锡防污涂料的应用。氧化亚铜的浓度为2550mg/L时，也给海洋带来严重污染，破坏海洋环境。有机硅涂料和聚氨酯涂料也经常使用有机锡类助剂，造成危害和污染。醇酸涂料中常用铅催干剂，由于铅有毒害，在食品罐头涂料、公共设施防护涂料、儿童玩具涂料、家具涂料和家居装饰涂料中禁用。涂料中用的防霉剂（如有机汞、八羟基喹啉铜盐等）是有毒物质，若吸入人体内易导致急性或慢性中毒。

　　2.3颜料涂料中有些颜料，如含铅颜料、锑、镉化合物、锌黄颜料等都会造成环境污染和人体中毒，在许多领域受到限制。铅铬黄对人体毒害甚大，国际上大多数工业产品，尤其是儿童用品，如玩具、铅笔和下转第21页）涂装工艺间内进（出）入烘房的添加气体的质量（kg/s）；At为烘房室内外*大理论温差（K）。

　　*K）k，5可按表1选取（保温层材料一般为岩棉，且制作良好）；F）为烘房外壁面积（m2）；At为烘房室内外*大理论温差（K）。保温层厚度与传热系数关系如表1所列。

　　表1保温层厚度与传热系数关系保温层厚度/mm传热系数kt5（6）烘房外部热风循环管道热损耗量（kj/s）（m2）；由于烘房外热风循环风道较少，At仍为烘房室内外温差（K）。

　　9为地面传热系数（kj/s*m2*K）F-为烘干室所占地面面积（m2）；At仍为烘房室内外温差（K）。有些烘房下部结构与其他侧面一样为相同的室体结构，这时仅计算没有！-.因而烘房工作时单位时间的热损耗量为：储备系数，视情况取值范围为1.1=1.3. 3.2升温阶段热损耗量计算升温时可能的热损耗有加热烘房内及室外管道内空气的热损耗；加热与热风接触金属的热损耗；加热烘房室壁及室外管道保温材料的热损耗；烘房外壁散热；地面吸收热量。升温时间一般为15=2"'>，生产纲领较低的烘房也可设定为％"'>.⑴加热烘房内及室外管道内空气的热损耗（kj/s）被加热空气的质量（kg）；At为烘房预定加热温度与室温之差（K）；t为预设升温时间（s）。

　　⑵加热与热风接触金属的热损耗（kj/s）被加热金属的质量（kg）；其中包括烘房内壁金属质量、烘房内部分的输送机质量及挂具、滑撬等的质量；At为烘房预定加热温度与室温之差（K）；t为预设升温时⑶加热烘房室壁保温材料的热损耗（kj/s）温材料的质量（kg）；At为烘房预定加热温度与室温之差（K）；t为预设升温时间（s）。

　　因而，升温时单位时间的热损耗量为：数，根据计算精度及电加热器储备功率取值围范围为4计算结果分析及结论烘房的热交换过程分为两个阶段，一个阶段是烘房开机时热源对烘房及其各组成部分以及烘房和循环风道内空气的加热升温过程，在这个阶段，烘房将由室温升至预定的工作温度。综合时间效率与设备成本，升温时间一般控制在15=20m>，生产纲领较低的烘房也可定为30m>.另一个阶段是烘房正常生产过程，这个阶段从烘房达到工作温度后直到生产结束为止。

　　热交换计算的目的是为了确定烘房的*大单位时间换热量，并以此为根据确定电加热器的功率。

　　烘房换热量的计算一般按工作时单位时间热损耗量计算，再按升温时的单位时间热损耗量核算，比较二者结果，取其大者确定电加热器的功率。

　　（：2000-05（上接第17页）童车等，绝对禁止使用。1995年美国开始禁止使用红丹。铬是助致癌物，镉会积累中毒，含铬和镉的颜料应与含铅颜料一样被禁用。

　　保护和装饰性的涂膜在使用过程中不断老化、粉化、开裂、脱落。含有铅、铬、镉等重金属颜料经雨水冲刷，慢慢进入地层表面而造成污染。（未完待续）

(完)