理论教育 中国涂料法规与标准

中国涂料法规与标准

时间:2023-07-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:表61 中国现行涂料国家标准续表续表一、涂料法规概述和有害物质限量管理提到涂料的有害物质管理,必须要从涂料的配方体系着手。本文列举出部分涂料标准中所规定的含有对人体有害物质的种类及限量。当铬中毒严重时,会导致人死亡。表62 可溶性有害金属元素及阻燃剂类在涂料类标准中的规定续表用于电子电器

中国涂料法规与标准

GB/T 2705—2003中列出了涂料的两种分类方法以及各种涂料的名称。然而,对照现行有效的涂料国家标准(表6-1),并非所有的涂料类型都有相应的国家标准。除了室内装饰装修用漆、建筑用涂料、船舶用涂料、汽车涂料等是按照特定用途有相对比较完整和相对独立的涂料标准体系外,其他涂料标准并没有完整的体系。对于自行车涂料、铅笔涂层、有特殊功能的涂料以及其他按照涂料主体树脂类型分类的涂料的标准则比较模糊。另外有些特殊类型的涂料,如食品或饮料金属罐的内壁涂料,则属于食品接触材料的范畴,在此不做介绍。

表61 中国现行涂料国家标准

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一、涂料法规概述和有害物质限量管理

提到涂料的有害物质管理,必须要从涂料的配方体系着手。在涂料的配方中,将组成涂膜的最主要且必需的组分统称为成膜物质。为了施工和漆膜性能等方面的需要,涂料组成中还含有助剂组分。有些时候,为了形成不同颜色的涂料,还需要在涂料配方中添加颜料。另外,为了完成施工过程,涂料组成中往往也加入溶剂成分。因此涂料大致上是由成膜物质、助剂、颜料和溶剂组成的。

成膜物质是组成涂料的基础,它具有黏接涂料中其他组分形成涂膜的功能,对涂料和涂膜的性质起决定性作用。通过比较其自身结构与所形成涂膜的结构来划分种类,现代涂料成膜物质可分为两大类。一类成膜物质为在涂料成膜过程中组成结构不发生变化,即成膜物质与涂膜的组成结构相同,在涂膜中可以检查出成膜物质的原有结构,这类成膜物质称为非转化型成膜物质,如天然树脂(松香、虫胶、琥珀等)、天然高聚物的加工产品(硝基纤维素、氯化橡胶)以及天然高聚物的加工产品(过乙烯树脂、聚乙酸乙烯树脂)等。另外一种成膜物质的组成结构在成膜过程中发生变化,即成膜物质形成与其原来组成结构完全不同的涂膜。这类成膜物质称为转化型成膜物质。属于这类成膜物质的有干性油和半干性油、天然漆和漆酚、低分子化合物的加成物(多异氰酸酯的加成物)以及合成聚合物(如低聚合度低分子量的聚合物、线型高聚物的合成树脂等)。现代涂料很少使用单一品种作为成膜物质,而经常采用几个树脂品种,互相补充或互相改性,以适应多方面性能要求[2]

涂料添加剂在涂料组成中又称助剂,是配制涂料的辅助材料,能改进涂料性能,促进涂膜形成。其种类很多,包括催干剂、增韧剂、乳化剂、增稠剂、颜料分散剂、消泡剂、流平剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、防霉剂、抗静电剂(见塑料助剂)等,其中用量最大的是催干剂和增韧剂。不同种类的助剂分别在涂料生产、贮存、涂装和成膜等不同阶段发挥作用,对涂料和涂膜性能有极大影响[2]

溶剂是不包括无溶剂涂料在内的各种液态涂料中所含有的,是这些液态涂料完成施工过程所必需的一类组分。它原则上不构成涂膜,也不应存留在涂膜之中。溶剂组分的作用是将涂料的成膜物质溶解或分散为液态,使其易于施工成薄膜,而当施工后又能从薄膜中挥发至大气,从而使薄膜形成固态的涂膜。溶剂组分通常是可挥发性液体,习惯上称之为挥发分,作为溶剂组分包括能溶解成膜物质的溶剂,能稀释成膜物质溶液的稀释剂和能分散成膜物质的分散剂,习惯统称为溶剂。现代的某些涂料中开发应用了一些既能溶解或分散成膜物质为液态而又能在施工过程中与成膜物质发生化学反应而形成新的物质而存留于涂膜中的化合物,它们原则上也属于溶剂组分,通称为反应性溶剂或活性稀释剂。现代很多化学品包括水、无机化合物和有机化合物都可以用作涂料的溶剂组分,其中以有机化合物品种最多,常用的有脂肪烃、芳香烃、醇、酯、醚、酮、萜烯、含氯有机物等,总称为有机溶剂。

在涂料的成分中,成膜物质、颜料、溶剂和助剂中均可能释放出有毒有害的物质,因此,十分有必要对涂料产品中的有害物质限量进行规定。本文列举出部分涂料标准中所规定的含有对人体有害物质的种类及限量。如既有对人体有害的可溶性重金属铅、镉、铬和汞等,又有挥发性有机物(苯系物、甲醛、醇类、卤代烃等)、聚合单体类(异氰酸酯类)等。

1.可溶性有害金属元素及阻燃剂类(多溴联苯PBB、多溴联苯基醚PBDEs)

涂料中重金属主要来自涂料中的颜料。重金属一般指密度大于4.5 g/cm3的金属,如铜、铅、钴、镍、镉、铬、砷等。重金属比较难降解,会沉积下来并可产生生物蓄积,长期威胁人类的健康和生存。当人体摄入的重金属超过一定限量,全部重金属都对人体有害,其中四种重金属(铅、铬、镉、汞)即使含量很低也会对人体健康造成巨大影响[6,7]。铅是重金属中毒性较大的一种,一旦进入很难排出体外,主要损害骨髓造血系统和神经系统,如果进入脑部会直接伤害人的脑细胞,特别是胎儿的神经板,可造成先天大脑沟回浅,智力低下,对老年人造成痴呆、脑死亡等。铬元素在自然界中广泛存在,价态有两种,一种是三价,另一种是六价。六价的铬具有毒性,能够使蛋白质发生沉淀,导致人体贫血等状况。当铬中毒严重时,会导致人死亡。镉毒性很低,但其化合物毒性很大,人体的镉中毒主要是通过消化道呼吸道摄取被镉污染的水、食物、空气而引起的[8,9]。镉在人体的积蓄作用,潜伏期可长达10~30年。主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中,使肾脏器官等发生病变,并影响人的正常活动,造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症,使骨骼生长代谢受阻碍,从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。汞及汞化合物对人体的损害与进入体内的汞量有关,对人体的危害主要累及中枢神经系统、消化系统及肾脏;此外,对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。汞中毒分急性和慢性两种:急性中毒有腹痛、腹泻、血尿等症状;慢性中毒主要表现为口腔发炎、肌肉震颤和精神失常等[10,11]

对于可溶性有害金属元素检定,我国的标准主要集中表现在表6-2所列的国家标准中。涂料中可溶性有害金属元素控制的重点在于色漆品种,归根结底是颜填料体系的控制。为避免涂料中有害元素超标,着色颜料使用大分子有机颜料、酞菁颜料或钒酸泌颜料是比较安全的选择;催干剂中的有害重金属控制,可通过推广应用稀土类催干剂和其他不含重金属的新型催化剂来实现。

表62 可溶性有害金属元素及阻燃剂类在涂料类标准中的规定

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用于电子电器产品中的涂料,其重金属限量还需要符合中国Ro HS(电子信息产品污染控制管理办法)。2006年2月28日,《电子信息产品污染控制管理办法》(以下简称《管理办法》)正式颁布,并已于2007年3月1日正式生效。《管理办法》确定了对电子信息产品中含有的铅、汞、六价铬、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDEs)的含量不得超过0.1%(质量分数),镉的含量不得超过0.01%(质量分数),并将这六种有毒有害物质的控制采用目录管理的方式,循序渐进地推进禁止或限制其使用。为配合《管理办法》中相关工作的有效开展和实施,《国家统一推行的电子信息产品污染控制自愿性认证实施意见》《国家统一推行的电子信息产品污染控制自愿性认证实施规则》相继发布,后者对认证用标准、技术规范等作了明确规定[12]

2.挥发性溶剂类

在涂料体系中,除了颜料带来的重金属的危害,另一大来源为溶剂。按照溶剂对健康的损害,可以分为以下几类。

第一类是已知可以致癌并被强烈怀疑对人和环境有害的溶剂。在可能的情况下,应避免使用这类溶剂,如果在生产治疗价值较大的药品时不可避免地使用了这类溶剂,除非能证明其合理性,残留量必须控制在规定的范围内,包括:苯(2mg/kg)、四氯化碳(4mg/kg)、1,2-二氯乙烷(5mg/kg)、1,1-二氯乙烷(8mg/kg)、1,1,1-三氯乙烷(1 500 mg/kg)。

第二类溶剂是无基因毒性但有动物致癌性的溶剂。按每日用药10g计算的每日允许接触量如下:乙腈(410mg/kg)、氯苯(360mg/kg)、氯仿(60mg/kg)、环己烷(3 880mg/kg)、二氯甲烷(600mg/kg)、二氧杂环己烷(380mg/kg)、1,1,2-三氯乙烯(80mg/kg)、1,2-二甲氧基乙烷(100mg/kg)、2-乙氧基乙醇(160mg/kg)、2-甲氧基乙醇(50mg/kg)、环丁砜(160mg/kg)、1,2,3,4-四氢化萘(100mg/kg)、嘧啶(200mg/kg)、甲苯(890mg/kg)、甲酰胺(220mg/kg)、1,2-二氯乙烯(1870mg/kg)、N,N-二甲基乙酰胺(1090mg/kg)、N,N-二甲基甲酰胺(880mg/ kg)、乙烯基乙二醇(620mg/kg)、正己烷(290mg/kg)、甲醇(3 000mg/kg)、甲基环己烷(1 180mg/kg)、N-甲基吡咯烷酮(4 840mg/kg)、二甲苯(2 170mg/kg)。

第三类溶剂是对人体低毒的溶剂。急性或短期研究显示,这些溶剂毒性较低,基因毒性研究结果呈阴性,但尚无这些溶剂的长期毒性或致癌性的数据。在无须论证的情况下,残留溶剂的量不高于0.5%是可接受的,但高于此值则须证明其合理性。这类溶剂包括戊烷、甲酸、乙酸、乙醚、丙酮、苯甲醚、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、戊醇、乙酸丁酯、三丁甲基乙醚、乙酸异丙酯、甲乙酮、二甲亚砜、异丙基苯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸甲酯、3-甲基-1-丁醇、甲基异丁酮、2-甲基-1-丙醇、乙酸丙酯[13]

在涂料体系中,对于溶剂品种的选用是根据涂料和涂膜的要求而确定的。一种涂料可以使用一个溶剂品种,也可以使用多个溶剂品种,溶剂组分的主要作用虽然是将成膜物质变成液态的涂料,但它对涂料的生产、贮存、施工和成膜、涂膜的外观和内在性能都会产生重要的影响,因此,生产涂料时选择溶剂的品种和用量是不能忽视的。涂料用溶剂,除水之外,一般都是挥发性的有机溶剂。按化合物类型分,可分为脂肪烃溶剂(石油醚、200号油漆溶剂油、抽余油)、芳香烃溶剂(苯、甲苯、二甲苯、溶剂石脑油、高沸点芳烃溶剂)、萜烯类溶剂(松节油、双戊烯、松油)、醇类溶剂(乙醇、异丙醇、正丁醇)、酮类溶剂(丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮、二丙酮醇)、酯类溶剂(醋酸乙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯、高碳醇醋酸酯、乳酸丁酯)、醇醚及醚酯类(乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇醚类、二乙二醇醚类、3-乙氧基丙酸乙酯、β-丁氧基丙酸丁酯)及取代烃类(1,1,1-三氯乙烷、2-硝基丙烷)溶剂[13]

溶剂可以通过皮肤、消化道和呼吸道被人体吸收而引起毒害。大多数有机溶剂对人体的共同毒性是在与高浓度蒸气接触时表现的麻醉作用。吸入蒸气时出现困倦、昏睡状态,血压、体温下降而导致死亡。如果是少量轻度中毒,则会出现精神兴奋、头痛、眩晕、恶心、心跳加速、呼吸困难等症状。这些症状的出现可能是由于溶剂使中枢神经系统和激素的调节系统发生障碍的结果,详细的机理尚有待研究。一切具有挥发性的物质,其蒸气长时间、高浓度与人体接触总是有毒的。随着中毒程度的加深和持续性的影响,会导致急性中毒和慢性中毒。常温下挥发速率高的溶剂在空气中的浓度比挥发速率低的溶剂高得多。因此,对人体毒性比较大、低挥发速率的溶剂相对比较安全,但是不慎内服或经皮肤吸收同样会引起中毒[13]

溶剂组分虽是制备液态涂料所必需的,但它在施工成膜后要挥发掉,造成资源的损失,在涂料生产和施工过程中容易造成环境污染,危害人类健康,这些都是溶剂组分带来的严重问题。在表6-3中,我们可以看出涂料标准中,对于挥发性有机化合物的总量、苯及苯系物的含量、甲醇、卤代烃等溶剂在部分涂料标准中有规定限量。

其中,我国对于部分挥发性有机溶剂的检测方法也规定了相应的试验方法(表6-4)。

表6-4 部分挥发性有机溶剂的检测方法

3.邻苯二甲酸酯类

邻苯二甲酸酯类,又称酞酸酯,是一类工业上大量生产的有机化合物。常用的有邻苯二甲酸二辛酯、二丁酯、二甲酯、二壬酯、辛十三酯、二丙烯酯等,多为沸点较高的液体,难溶于水,主要用作各种塑料和合成橡胶的增塑剂,少数用作清漆、香料的溶剂和固定剂[14]

邻苯二甲酸酯类物质主要用作塑料增塑剂,能大大增加塑料等高分子材料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型和制得各种软质塑料产品。邻苯二甲酸酯作为助剂可以用于涂料,赋予涂膜柔韧性、提高附着力和抗冲击强度,邻苯二甲酸酯也可用于橡胶、润滑剂、黏合剂、高分子助剂、印刷油墨用软化剂及电容器油等。

人们从20世纪70年代初开始对邻苯二甲酸酯污染物进行研究。80年代初,美国环境保护部门通过研究发现,邻苯二甲酸酯可以引发肝组织癌变,扰乱内分泌系统,这一发现引起人们的广泛关注。随着各国环保意识的增强,医药、食品、日用品的包装,以及带有印花涂层的纺织产品和玩具等塑料制品对塑化剂提出了更高的要求,有关增塑剂的环保法规也相继出台。研究表明:邻苯二甲酸酯含有较弱的雌激素作用,可影响生物体的内分泌,是一类环境激素。它能通过呼吸、饮食和皮肤接触进入人体,对人体健康造成危害。长期接触邻苯二甲酸酯对外周神经系统有损伤作用,可引起多发性神经炎和感觉迟钝、麻木等症状,对中枢神经系统也有抑制和麻醉作用。邻苯二甲酸酯的结构与内源性雌激素有一定的相似性,进入人体后,与相应的激素受体结合,产生与激素相同的作用,干扰血液中激素正常水平的维持,从而影响生殖、发育和行为。长期接触环境激素会对人体造成慢性危害,主要表现为对人和动物的生殖毒性。邻苯二甲酸酯急性毒性不明显,但动物实验表明其具有致畸、致突变和致癌作用。环境激素DBP的危害性已经得到全球公认。1982年,美国权威机构国家癌症研究所对DNOP的致癌性进行了生物鉴定,结论是:DNOP是大鼠和小兔的致癌物,能使啮齿类动物肝脏致癌。尽管DNOP是否会使人致癌截至目前仍争论不休,但由于其存在对人体致癌的嫌疑,各国都采取了相应的限制措施,美国环保署根据研究结论已经停止了DNOP和8种属环境激素的邻苯二甲酸酯的生产。研究还发现,用DNOP和DBP制造的PVC保鲜膜包装脂肪含量较高的肉类制品,或用它包裹食品在微波炉中加热时,增塑剂进入食物的机会增多,对人类健康具有潜在危害[15 19]

美国环境保护局在1997年提出了70种属于环境激素类的化学物质,其中有8种是邻苯二甲酸酯,它们是DEHP、BBP、DBP、DCHP、DEP、DPP、DHXP、DPAP。表6-5列出了目前各国法规中经常涉及的对人体和环境存在危害的18种邻苯二甲酸酯类物质[19]

表65 各国法规中涉及的塑化剂

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GB 24613—2009《玩具用涂料中有害物质限量》中规定了邻苯二甲酸酯类物质的限量,见表6-6。

表6-6 玩具涂料中有害物质限量

4.其他类

在涂料的成分中,主体树脂是很重要的部分,而主体树脂中的单体往往会在涂料中残留。有一些涂料树脂的残留单体属于有毒有害的物质,在有些特定的涂料标准中受到限制,见表6-7,某些特定技术指标见表6-8。

(1)游离二异氰酸酯

单异氰酸酯是有机合成的重要中间体,可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂杀菌剂除草剂,也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶黏剂、合成革、人造木材等。目前应用最广、产量最大的是:甲苯二异氰酸酯(Toluene Diisocyanate,TDI);二苯基甲烷二异氰酸酯(Methylenediphenyl Diisocyanate,MDI)。

甲苯二异氰酸酯(TDI)为无色有强烈刺鼻味的液体,沸点为251℃,相对密度为1.22,遇光变黑,对皮肤、眼睛有强烈刺激作用,并可引起湿疹与支气管哮喘,主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、黏合剂等。根据其成分,甲苯二异氰酸酯属含异氰酸基的有机化合物。二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分为纯MDI和粗MDI。纯MDI常温下为白色固体,加热时有刺激臭味,沸点为196℃,主要用于聚氨酯硬泡沫塑料、合成纤维、合成橡胶、合成革、黏合剂等。根据其成分,纯二苯基甲烷二异氰酸酯也属含氮基的有机化合物。还有非黄变型的1,6-己二异氰酸酯(HDI)[20]

异氰酸酯类的危害为主要经呼吸道吸入,属剧毒类。对眼和上呼吸道的刺激和损伤表现为:低浓度引起流泪和咳嗽,高浓度可引起眼红肿和化学性灼伤;也能破坏鼻黏膜,使嗅觉丧失;也可致上呼吸道黏膜化学损伤。其浓度的超过50 mg/m3,可引起皮肤水肿,组织坏死。对肺的损害表现为:浓度超过50mg/m3时,还可导致化学性肺炎与肺水肿,甚至引起急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。未死者常伴继发感染致呼吸窘迫,肺功能受损,日久还可形成肺纤维化。浓度很高时,也可因支气管痉挛致窒息。此外,还可引起呼吸道过敏反应,加重呼吸困难和肺水肿[21]

(2)游离甲醛(www.daowen.com)

游离甲醛,通俗地讲就是在板材家具、涂料、胶黏剂生产过程中,需要大量的甲醛作为树脂的单体,但在高温生产线中,甲醛大部分已经生成了成膜物质,这类已经反应掉的甲醛对人体已经没有危害。但仍有一小部分的甲醛没有参加反应,即游离甲醛[22]

游离甲醛会刺激人的眼睛、喉咙、胸腔等。长期吸入会使人体的部分组织遭到破坏,使人体的免疫力下降。甲醛为较高毒性的物质,甲醛中毒对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面,具有强烈的促癌和致癌作用,已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。

(3)有机锡化合物

有机锡化合物是锡和碳元素直接结合所形成的金属有机化合物,通式为R n SnX4-n(n=1~4,R为烷基或芳香基),有烷基锡化合物和芳香基化合物两类。其基本结构有一取代体、二取代体、三取代体和四取代体(指R的数目)。锡产量中的10%~20%用于合成有机锡化合物。

有机锡化合物对生物体的主要损害为:中枢神经系统会造成脑白质水肿、细胞能量利用中氧化磷酸化过程受障、胸腺和淋巴系统的抑制作用、细胞免疫性受妨害、激素分泌抑制引起糖尿病和高血脂病等。对人的毒性为:局部对皮肤、呼吸道、角膜的刺激作用,通过皮肤或脑水肿会引起全身中毒,甚至死亡。1958年法国因用含三乙基锡的药剂治疗皮肤病而造成10%的死亡率(称为斯特利农事件)。

早在1943年,蒂斯代尔(Tisdale)取得的专利上指出,有机锡化合物,包括三乙基锡和三苯基锡化合物,是有效的杀生剂。1950年在乌得勒支TNO的纺织研究所发起了研究,应用有机锡化合物的可能性才得到承认。作为研究工作的一部分,范·德·柯克领导的关于有机锡化合物对生物体的影响的系统研究工作已进行并有报道[23]。采用RaSnX型化合物(4价锡直接连着三个烷基,X是阴离子)时看到了最显著的杀生力。尤其三丁基锡化合物,其毒性等于当时最强的杀菌剂有机汞的毒性。

(4)滴滴涕(DDT)

滴滴涕(DDT,二二三)为白色晶体,不溶于水,溶于煤油,可制成乳剂,是有效的杀虫剂。其化学名为双对氯苯基三氯乙烷,是有机氯类杀虫剂[24]。1946年7月26日,著名的《Science》杂志刊发了美国耶鲁大学医学院Marchand等的研究报告,表明滴滴涕对防止藤壶在船舶上的附着具有特效:在防污漆中加入20%(质量分数)的滴滴涕,试验船只在四个月的时间里没有藤壶附着现象发生。自20世纪50年代起,滴滴涕被作为辅助毒料用于防污漆生产中,这些产品被广泛用于各类军品和民品船只上。

从20世纪50年代到2002年,我国累计用于防污漆的滴滴涕总量已达10 000吨左右;近年来,滴滴涕用于防污漆的用途大大减少,但每年仍有约250吨滴滴涕被用于5 000吨防污漆的生产。涂覆含滴滴涕防污漆的渔船在海上作业过程中,滴滴涕会缓慢地释放到海水中。作为持久性有机污染物,海水中的滴滴涕会富集在海洋生物中,并沿食物链发生生物放大,研究表明从海水经浮游生物、小鱼、大鱼到鸟类体内,滴滴涕类的浓度增大了约800万倍[25]

由于具有较低的急毒性和较长的持久性,也降低了有机氯杀虫剂的使用次数。然而,却也因此使此类的杀虫剂具有较长的持久性,长期累积下来,造成了生态环境的许多问题。针对产生的毒性而言,DDT杀虫剂具有肝毒性,会引起肝肿大的肝中心小叶坏死,同时活化微粒体单氧酶,亦会改变免疫功能,降低抗体的产生,以及抑制脾、胸腺、淋巴结中胚胎生发中心的速率。DDT产生其他毒性对小鼠或其他动物均无致癌性,在流行病学调查和短期致突变性试验中,亦呈阴性反应,这种特性获得了许多国际组织的肯定。然而,却由于DDT的累积性和持久性形成对人类健康和生态环境潜在的危害,遭到禁用[26]

2013年,在全球环境基金(GEF)赠款以及中央和地方财政配套资金支持下,国家环保总局和联合国开发计划署紧密合作,正在组织实施“中国用于防污漆生产的滴滴涕替代项目”,将通过不含滴滴涕和有机锡的新型防污漆来淘汰滴滴涕在防污漆中的应用,从而为保护海洋环境和人类健康做出贡献。

表6-8 涂料标准中其他受限物质的检测方法标准

二、中国挥发性有机化合物(VOC)政策与标准

环境污染问题已经成为制约我国经济发展的首要问题,处理好经济与环境的和谐发展是利国利民的大事。对环境问题影响最大的是化学工业、矿业、电力等工业的各种排放物,其中涂料工业的主要排放物为挥发性有机化合物(VOC)。

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOC)在普通意义上是指挥发性有机物;但在环保意义上是指活泼的挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。国家最新发布的《挥发性有机物排污收费试点办法》中的VOC是指特定条件下具有挥发性的有机化合物的统称。具有挥发性的有机化合物主要包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃)、含氧有机化合物(醛、酮、醇、醚等)、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等[27]

这些物质一方面造成室内空气的污染,另一方面在大气中受光照的作用而发生光化学反应,其产物会直接影响人类的健康,有些甚至会产生致癌作用或基因突变。针对VOC在涂料类产品中的限量,我国出台了一系列的标准和指导意见。如对建筑内外墙涂料制定了强制性的国家标准,以限制产品中VOC的含量,详见表6-3。国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)中对苯、甲苯、二甲苯、酚类和甲醛的排放浓度进行了限制。《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325—2010)规定了室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)浓度测量方法,对室内涂料、胶黏剂、处理剂、材料中的挥发性有机化合物、苯、游离甲醛、游离甲苯二异氰酸酯(TDI)的含量作了明确的要求,并对涂料类产品的VOC和苯、甲苯+二甲苯+乙苯的含量规定了限量要求,具体要求见表6-9、表6-10。

表6-9 室内用溶剂型涂料和木器用溶剂型腻子中VOC、苯、甲苯+二甲苯+乙苯的限量

表6-10 民用建筑工程室内环境污染控制规范

《室内空气质量标准》(GB/T 18883—2002)则对室内空气中的有机物规定了限量要求,详见表6-11。

表611 室内空气质量标准

室内空气质量的影响是多方面的,涂料的VOC排放是影响因素之一。涂料中的大部分VOC在涂料成膜过程中被排放,其对室内空气质量的影响是短时间的,施工后的一段时间内保持良好通风即可大大减轻其对室内空气的污染。涂料中的VOC直接排放到大气中,会对大气产生诸多不良的影响,因此,在含VOC产品的使用过程中,应采取一些技术手段消除VOC的危害,如采用回收技术将VOC进行回收处理,避免将其直接排放到空气中。

《中华人民共和国大气污染防治法》(2000年,中华人民共和国主席令32号)是我国大气环境管理的根本依据,但当时未完善VOC的控制要求。国务院办公厅于2010年5月转发了《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》(国办发[2010]33号,以下简称为《指导意见》),该《指导意见》强调解决区域大气污染问题,必须尽早采取区域联防联控措施,挥发性有机物污染防治方面,首先要按照有关技术规范对从事喷漆、石化、制鞋、印刷、电子等排放挥发性有机污染物的生产作业进行污染治理。根据《指导意见》要求,环境保护部随即制定《重点区域大气污染防治规划(2011—2015年)》,规划强调要在重点区域全面展开挥发性有机物污染防治工作。

地方控制标准方面,多省市已制定出严格的VOC排放控制标准,如北京的《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》(DB 11/447—2007)和《大气污染综合排放标准》(DB 11/501—2007);上海的《半导体行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 31/374—2006);广东的《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 814—2010)、《包装印刷行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 815—2010)、《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准》(DB 816—2010)和《制鞋行业挥发性有机化合物排放标准》(DB 817—2010)等。

2017年4月12日,地方标准《建筑类涂料与胶黏剂挥发性有机化合物含量限值标准》(DB11/3005—2017)发布,并将于2017年9月1日实施。该标准由北京市环境保护局、天津市环境保护局、河北省环境保护厅、北京市质量技术监督局、天津市市场和质量监督管理委员会、河北省质量技术监督局共同组织制定,北京市环境保护科学研究院、北京建筑材料检验研究院(BMT)等单位主编,是京津冀地区在环保领域首次发布的全文强制地方标准,旨在进一步贯彻落实《北京市大气污染防治条例》,降低建筑类涂料与胶黏剂使用过程挥发性有机化合物的排放,改善区域大气环境质量,推进京津冀协同发展战略实施。

在京津冀区域内生产、销售和使用的各建筑类涂料与胶黏剂,都应满足本标准规定的VOC含量限值、试验方法与包装标志要求。新标准的实施,将促进VOC含量高的建筑涂料与胶黏剂产品退出京津冀区域,并将引导京津冀生产企业采用低VOC含量的原料与先进的生产工艺,进行产品结构升级换代,向市场提供达标的产品,引导销售单位销售达标产品,引导建筑工程与个人消费者使用达标产品,从而实现从源头减排VOC的目的。

三、涂料环境标志认证

环境标志是一种标在产品或其包装上的标签,是产品的“证明性商标”,表明该产品不仅质量合格,且在生产、使用和处理处置过程中符合特定的环境保护要求,与同类产品相比,具有低毒少害、节约资源等环境优势。我国的环境标志(俗称十环标志)认证与欧盟生态标签相类似,是一种自愿性和付费标签制度,虽然标签使用及申请价格不菲,申请标准也更为严格,但可以鼓励生产厂商向消费者展示其产品的环保性能。

环境标志产品技术要求97项中,有关涂料的产品有4项,即水性涂料、防水涂料、室内装饰装修用溶剂型木器涂料、船舶防污涂料,技术要求中规定了各类环境标志产品的术语和定义、基本要求、技术内容和检验方法。

防水涂料环境标志产品技术要求依据HJ 457—2009《环境标志产品技术要求防水涂料》进行检测,主要对防水涂料中各类溶剂提出了不得人为添加的要求,并对VOC、放射性、甲醛、苯、苯类溶剂、固化剂中游离甲苯二异氰酸酯等物质提出了限值要求。该标准适用于挥发固化型防水涂料和反应固化型防水涂料。

室内装饰装修用溶剂型木器涂料的环境标志产品技术要求依据HJ/T 414—2007《室内装饰装修用溶剂型木器涂料》进行检测,适用于室内装饰装修用的硝基类、聚氨酯类、醇酸类溶剂型面漆和底漆。HJ 2515—2012《环境标志产品技术要求船舶防污漆》是船舶防污漆的环境标志产品技术要求,除了列明不得人为添加的物质之外,还对有害物质如VOC、放射性、甲醛、苯、苯类溶剂、固化剂中游离甲苯二异氰酸酯和重金属等物质提出了限值要求。对于产品中活性物质,提出了禁止使用DDT、Hg,锡总量≤1 500 mg/kg,铜离子渗出率≤25μg/cm2,防污涂料中的活性物质为低风险物质等要求。

水性涂料环境标志产品技术要求依据HJ/T 2537—2014《环境标志产品技术要求水性涂料》进行检测,主要对水性涂料中的VOC、甲醛、苯、甲苯、二甲苯、卤代烃、重金属以及其他有害物提出了限量要求(表6-12)。该标准适用于各类以水为溶剂或以水为分散介质的涂料及其相关产品。

表612 环境标志产品技术要求水性涂料

续表

注:内墙涂料光泽的测试条件为(105±2)℃烘干2 h。

表6-13 《环境标志产品技术要求水性涂料》中关于工业涂料中有害物质限量的要求

续表

表614 《环境标志产品技术要求水性涂料》中关于产品中不得人为添加的物质规定

实施环境标志认证,实质上是对产品从设计、生产、使用到废弃处理处置,乃至回收再利用的全过程的环境行为进行控制。目前主要在无公害农产品、绿色食品、有机农产品及能效标识产品等方面显示了非常好的效果。但对涂料行业来说,可能会有较长的路要走。

环境标志认证的最终目的是保护环境,主要体现在通过环境标志引导消费,引导企业调整产品结构,采用清洁生产工艺生产对环境有益的产品。同时政府利用市场机制优先采购环境标志产品,引导公众绿色消费,这对实现可持续发展有十分重要的意义。

四、涂料工业清洁生产

工业和信息化部于2011年8月16日发布了《关于印发铬盐等5个行业清洁生产技术推行方案的通知》(工信部节[2011]381号),宣告涂料等行业清洁生产技术推行方案正式颁布。《涂料行业清洁生产技术推行方案》中要求重点发展环境友好型涂料生产技术,发展全密闭式一体化涂料生产工艺技术。

针对《涂料行业清洁生产技术推行方案》的要求,涂料行业应主要侧重发展以下几方面技术:(一)溶剂型涂料采用全密闭式一体化生产工艺,减少生产过程的溶剂挥发,降低火灾危险,同时也减少粉尘污染;(二)发展水性防腐涂料,侧重于桥梁、汽车工业和集装箱涂料,节省大量溶剂;(三)发展光固化涂料和高固分涂料,实现低VOC排放。除以上几方面外,还应大力发展天然植物涂料。植物涂料是一种可再生的资源,既可减少涂料行业对石化产品的依赖,且植物涂料成分的种植又能改善当地的气候环境,有利于保持水土。

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