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        越鮮艷,含鉛量越高?含鉛涂料中的鉛替代技術發展
        時間: 2024-01-02   瀏覽:52   【加入收藏】  【字體:

            上周是關于鉛污染一項重要研究發布的60周年。1963年,M. Tatsumoto和C.C. Patterson在《自然》雜志(Nature)上發表論文稱,海洋因含鉛汽油的使用而遭受了嚴重的鉛污染。這項研究數據表明前工業時代的海洋是無鉛的,而當代海洋中含有的大部分鉛來自于人類活動。

            這是一個里程碑式的突破,從那時起便開始了與“鉛中毒”的斗爭,到2021年,全球正式終結了含鉛汽油的使用。
            但我們仍有許多工作要做,除了含鉛汽油,含鉛涂料也會造成鉛污染。目前,全世界三分之一兒童的血液中鉛含量達到危險水平,足以造成不可逆轉的腦損傷、智力障礙、行為障礙、貧血、腎病和心血管疾病等。

            兒童和成人因鉛中毒出現的健康問題,導致每年有近100萬人死亡。據估計,鉛對認知發展水平的危害使低收入和中等收入國家每年產生近1萬億美元的收入損失。

        01 仍有一半品牌涂料含鉛量不達標

            6月5日,中國環境科學研究院研究員張金良在第十屆中國企業綠色契約論壇上發布了《中國涂料含鉛現狀調查》報告。

            研究團隊測量了生活環境和網售涂料中的含鉛量,85個環境樣本中,一所兒童樂園的橙色坐騎超標數百倍,排名第一;接近一半網售的工業涂料鉛超標。

            越鮮艷,含鉛量越高?!秷蟾妗返恼{查中,鉛含量嚴重超標的涂料與鉛鉻黃和鉬鉻紅的色譜范圍相符,這側面證明了廠商有意添加含鉛顏料是鉛含量超標嚴重的原因。

            地坪、門墻、共享單車、體育健身設施、道路標線……志愿者在長沙、南昌、武漢收集了85個環境場所樣本。所得到的結果與工業防護涂料、建筑用墻面涂料、船舶涂料、車輛涂料的有害物質限量這四種國家標準比對發現,樣本總體的含鉛量達標率僅有43.5%。

            重金屬鉛是人體健康的重大威脅。鉛具有系統毒性,對生物體全身各個系統都有影響。

            在2018年的國際鉛中毒預防周中,聯合國環境規劃署提示,兒童鉛中毒、孕期鉛中毒可能會產生終生健康后果,包括學習障礙、貧血、視覺和空間協調障礙以及語言技能受損。油漆工或從事建筑拆除職業的成年人也可能受此危害。

            從生產到使用,這些含鉛量超標的樣本締結成一張威脅健康的大網。在生產中,鉛會進入工人身體。在生活中,涂層隨年月沉淀成細小粉塵,融入空氣被吸入,經手觸碰進入體內。

        02 含鉛涂料中鉛的控制替代技術

            根據涂料行業有關人士表示,生產無鉛添加物的涂料是可行的,并且其技術和成本也是可控的。

            目前世界著名涂料生產商PPG以及 Akzo Nobel 已從其所有涂料產品線中去除了含鉛添加物,佐敦涂料也已自2013年宣布從全部涂料產品配方中廢除鉛鉻顏料。以色列、肯尼亞以及菲律賓等8個國家已禁止在所有涂料中添加鉛成分。因此,施行對涂料全面禁鉛的政策是完全是可行的。

            涂料生產中的含鉛催干劑和催化劑等助劑的完全取代在技術和經濟兩方面均不存在問題,所需的是對產品進行嚴格監督。含鉛催化劑中最常使用的是黃丹(一氧化鉛),其替代物有氫氧化鋰和異辛酸鋅。含催干劑最常用的是辛酸鉛和環烷酸鉛,其可被鋯或鍶催干劑(如辛酸鋯和辛酸鍶等)所替代,其中鍶原料相較于鋯原料的價格通常更低更穩定,且原料供應也不存在問題。

            含鉛顏料是涂料中的最主要的鉛來源之一,主要包括鉛鉻顏料(主要為鉛鉻黃、鉬鉻紅)、四氧化三鉛(紅丹)、碳酸鉛(鉛白)等,其中鉛鉻黃的替代是含鉛顏料替代的關鍵,開發難度相對較大,在技術和經濟兩方面有著一定難度。因為鉻酸鉛顏料的色彩鮮艷、著色力優秀、價格相對低廉,具有很高的性價比。雖然國內一些大型涂料企業已經開始使用無鉛顏料,但大多數中小企業出于成本考慮仍在使用含鉛顏料。

        紅丹的替代

            四氧化三鉛(紅丹)主要用于金屬底漆,防腐性能優異,是最古老且最受歡迎的防腐顏料之一。磷酸鋅不含鉛鉻,是用于替代含鉛防腐顏料的首選,但其防腐性能低于含鉛顏料,可與氧化鋅一起組合來達到良好的防腐性能。

            由于鋅也是一種重金屬,近年來對無鋅防腐涂料的需求有所增加,磷酸鈣可作為磷酸鋅的替代。值得注意的是,紅丹具有較強的亮橙色,而以上替代品并不能呈現此種顏色,但是由于防腐涂料在大多數情況下是被作為底漆使用,其被涂在金屬表面僅僅是為了提供保護作用,之后必須使用面漆將其覆蓋,因此防腐涂料呈現的顏色并不重要。

        鉛白的替代

            鉛白顏料已經很少再被使用,取而代之的無鉛產品是二氧化鈦。二氧化鈦具有優異的顏料性能且毒性較低,其不透明度優于鉛白,遮蓋力幾乎是鉛白的十倍。因此使用二氧化鈦作為顏料時,可在干膜中添加更少量的白色顏料,然后通過使用成本較低的填料來彌補差異,便可達到預期的效果。

        鉛鉻顏料的替代

            鉛鉻顏料主要分為鉛鉻黃、鉬鉻紅兩大系列。鉛鉻黃是鉻酸鉛、硫酸鉛和氧化鉛的混合晶體。顏色色相包含檸檬黃、中黃、深黃以及橙色色區,硫酸鉛含量越高色相越偏綠。遮蓋力隨不同顏料品種而有所不同,一般鉻酸鉛含量越高遮蓋力越高。

            涂料工業中常用的鉛鉻黃是檸檬鉻黃、中鉻黃、深鉻黃。鉬鉻紅是鉻酸鉛、鉬酸鉛、硫酸鉛的混合晶體。顏色色相包含橙色、紅色色區,鉻酸鉛含量越高色相越黃,鉬酸鉛含量越高,色相越紅。遮蓋力隨不同顏料品種而不同。涂料工業中常用的鉬鉻紅系列顏料主要包含鉬鉻紅、鉬鉻橙。

            鉛鉻顏料的部分品種具有顏色鮮艷、飽和度高、易分散、遮蓋力優異、流動性良好、耐候性優異和低成本等優點。但其耐酸堿性差、著色力低且含有毒有害重金屬,易造成環境污染,危害人體健康。

            因為很難有單獨一種顏料可以精確替代鉛鉻顏料,一般依據顏色理論,綜合考慮顏色本身、遮蓋力、著色力和顏色性能重新組合顏料配方,達到相同顏色效果的原則實現替代。

         

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