【導(dǎo)讀】但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染給人們賴以生存的。最關(guān)注的涂料環(huán)保是指所漆膜的環(huán)保。此賠償1．8億美元。二是在制造過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、廢水、粉塵等有毒有害物質(zhì)構(gòu)成。VOC的排放，已成為不可忽視的大氣污染源。在工業(yè)產(chǎn)品上應(yīng)用最為廣泛的是溶劑型涂料。溶劑型涂料是由成膜樹(shù)脂、各。機(jī)溶劑，如苯、甲苯等在油漆生產(chǎn)中已基本被禁用。50％的有機(jī)溶劑，即揮發(fā)性有機(jī)物，是重要的環(huán)境污染物。料及其他無(wú)污染或低污染涂料的發(fā)展，其中溶劑型涂料約占涂料總量的30％，排放到大氣中的有機(jī)揮發(fā)物首先造成一次污染。溶劑對(duì)人體不會(huì)構(gòu)成危害。胞變性壞死；女性患者月經(jīng)過(guò)多或過(guò)少，痛經(jīng)；脅，而地面大氣環(huán)境中的臭氧濃度過(guò)高會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。臭氧濃度≥的大氣環(huán)境中，將會(huì)出現(xiàn)頭痛、喉嚨干燥、全身無(wú)力等癥狀。響可引起可逆性近曲小管功能失調(diào)，

　　

【正文】 20 世紀(jì) 70 年代后期至 80 年代初，歐美對(duì)排放揮發(fā)性有機(jī)物的限制法規(guī)不斷頒布，粉末涂料作為綠色環(huán)保的品種更引起世界各國(guó)重視。進(jìn)入 90 年代后，隨著裝飾性粉末涂料的問(wèn)世，粉末涂料得到極 大的發(fā)展。 粉末涂料的發(fā)展趨勢(shì) (1)低溫固化型粉末涂料 (2)粉末涂料的薄涂膜化 (3)功能性粉末涂料 (4)耐候型粉末涂料 (5)美術(shù)型粉末涂料 (6)透明粉末涂料 輻射固化涂料 紫外光 (UV)固化和電子束 (EB)固化統(tǒng)稱為輻射固化，輻射固化是利用 UV 或EB 輻射使涂料 (或油墨 )固化成膜的一種涂裝固化的新工藝。由于 EB 固化設(shè)備昂貴，所以目前輻射固化工藝中多為 UV 固化涂料及涂裝。輻射固化與其他固化方法相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 (1)固化速度快：一般在 ls 內(nèi)即可固化，最慢也不會(huì)超 過(guò) 1min，故可大大提高生產(chǎn)效率。 (2)無(wú)污染：固化成膜率為 100％ ，沒(méi)有 VOC 排放，故對(duì)大氣無(wú)污染，有利于環(huán)境保護(hù)。 (3)減少場(chǎng)地：流水線上涂裝易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 (4)節(jié)省能源： UV／ EB 固化為光源照射，無(wú)需蒸發(fā)溶劑和加熱基材，其能耗一般僅為熱固化的 ～ 。 (5)提高產(chǎn)品檔次： UV 固化無(wú)溶劑揮發(fā)，故固化膜均勻，表面光潔，在滿足多項(xiàng)主要性能的前提下比熱固化涂層有更好的使用性能和外觀。 (6)降低成本：由于 UV 固化成膜率高，減少了溶劑損失，加上又節(jié)省了能源，故降低了產(chǎn)品成本。 (7)能滿足特殊 要求，包括某些高新領(lǐng)域和新的加工方法。 噴涂聚氨酯／聚脲材料 噴涂聚氨酯／聚脲 (Spray Polyurea以下簡(jiǎn)稱 SPUA)是國(guó)外近 10年來(lái)為適應(yīng)環(huán)保需求而研制開(kāi)發(fā)的一種新型綠色材料 SPUA 材料采用專用噴涂設(shè)備進(jìn)行施工。固含量為 100％、無(wú)溶劑、無(wú)污染。它是繼高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料之后又一重大技術(shù)進(jìn)步，徹底改變傳統(tǒng)噴涂工藝中普遍存在溶劑污染、厚度薄、流掛、固化時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，給現(xiàn)場(chǎng)噴涂帶來(lái)了革命性飛躍。 該材料具有強(qiáng)度高、柔韌性好以及防水、防腐蝕、耐磨、抗?jié)裥?、抗熱沖擊、抗凍性及裝飾性好 等特點(diǎn)，同時(shí)具有優(yōu)良的施工性能。可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，快速固化， 5s 內(nèi)凝膠， lmin 即可達(dá)到步行強(qiáng)度；施工效率高，噴涂 100m2 僅需 30min；施工不受環(huán)境溫度、濕度的影響，可在 28℃ 負(fù)溫下正常施工，并可在雨季及風(fēng)抄季節(jié)施工；可以厚涂，克服以往多層施工的弊病。此外， SPUA 材料還與鋼、鋁、砼、木材、瀝青等基材有著良好的附著力，其自身的耐老化性能也十分突出。 SPUA 材料在美國(guó)、日本、西歐等國(guó)家的應(yīng)用已有近 10 年歷史。在建筑、造船、電子、醫(yī)藥、食品、機(jī)械、交通、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，尤其是在建筑等領(lǐng) 域，這種材料作為建筑的屋面和地下工程、污水處理池、游泳館、大型車間和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館地面、路面以及隧道、巷道等的防水、裂紋修補(bǔ)、防腐、防濕滑、耐磨以及裝飾材料等使用，是很有發(fā)展的涂裝材料。 7 綠色環(huán)保涂料配方設(shè)計(jì) 有毒有害污染物主要可以分為 3 類，即有毒有害的有機(jī)物、重金屬、揮發(fā)性有機(jī)化合物。綠色化學(xué)是一門(mén)從源頭上阻止污染的化學(xué)，其理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不產(chǎn)生廢物，不處理廢物。在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下制定環(huán)境產(chǎn)品認(rèn)證體系及綠色環(huán)保涂料標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)世界涂料工業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的道路，涂料工業(yè)將朝著“ 5E”方向發(fā)展 ：即節(jié)省能源、節(jié)省資源、水性化和綠色環(huán)保以及多功能化的方向發(fā)展。 綠色化學(xué)的 12 條原則 R． T． Anastas 和 J． C． Waner 曾提出綠色化學(xué)的 12 條原則： (1)防止廢物的生成比其生成后再處理更好。 (2)設(shè)計(jì)合成方法應(yīng)使生產(chǎn)過(guò)程中所用的原料最大限度地進(jìn)入產(chǎn)品之中。 (3)設(shè)計(jì)合成方法時(shí)，只要可能，不論原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品，均應(yīng)對(duì)人體健康和環(huán)境無(wú)毒害 (包括極小毒性和無(wú)毒 )。 (4)化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，必須使其具有高效的功能，同時(shí)也要減少其毒性。 (5)應(yīng)盡可能避免使用溶劑、分離試劑等助劑，如必須使 用，也要選用無(wú)毒無(wú)害的助劑。 (6)合成方法必須考慮過(guò)程中能耗對(duì)成本與環(huán)境的影響，應(yīng)設(shè)法降低能耗，最好采用在常溫常壓下的合成方法。 (7)在技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)合理的前提下，采用可再生資源代替消耗性資源。 (8)在可能的條件下，盡量不用不必要的衍生物，如限制性基因、保護(hù)／去保護(hù)作用、臨時(shí)調(diào)變物理／化學(xué)工藝。 (9)合成方法中采用高選擇性的催化劑比使用化學(xué)計(jì)量助劑更優(yōu)越。 (10)化工產(chǎn)品要設(shè)計(jì)成在其使用功能終結(jié)后，能分解或可降解的無(wú)害產(chǎn)物。 (11)進(jìn)一步發(fā)展分析方法，對(duì)危險(xiǎn)物質(zhì)在生成前實(shí)行在線監(jiān)測(cè)和控制。 (12)選擇化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)，使化學(xué)意外事故 (包括滲透、爆炸、火災(zāi)等 )的危險(xiǎn)性降低到最小程度。 這 l2 條原則目前為國(guó)際化學(xué)界所公認(rèn)，它也反映了近年來(lái)在綠色化學(xué)領(lǐng)域中所開(kāi)展的多方面研究工作的內(nèi)容，同時(shí)指明了未來(lái)發(fā)展綠色化學(xué)的方向。 綠色環(huán)保涂料配方設(shè)計(jì)應(yīng)在保留原產(chǎn)品已有性能基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)造，使涂料適應(yīng)環(huán)保的要求。涂料配方設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持以涂料產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)為切入點(diǎn)，以滿足應(yīng)用要求為目的。在從事涂料配方設(shè)計(jì)時(shí)，必須牢記涂料產(chǎn)品應(yīng)用性能，采取達(dá)到應(yīng)用性能的措施開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保涂料應(yīng)著力解決的技術(shù)難點(diǎn)是科學(xué)合理地設(shè)計(jì)成膜物的 結(jié)構(gòu)、制造工藝控制、配漆技術(shù)創(chuàng)新、涂裝技術(shù)改進(jìn)、施工工藝調(diào)整等。通過(guò)大量的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，才會(huì)開(kāi)發(fā)出新型的綠色環(huán)保涂料。 在開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保涂料時(shí)，應(yīng)遵循 R． T． Anastas 和 J． C． Waner 提出綠色化學(xué)的 12 條原則，并特別注重涂料基元組分的低污染化、無(wú)毒化及環(huán)?；?。如采用無(wú)污染、無(wú)毒害的混合溶劑體系；開(kāi)發(fā)無(wú)毒性顏填料；選擇綠色環(huán)保型助劑等措施，是綠色環(huán)保涂料開(kāi)發(fā)應(yīng)用的基本保障措施。 溶劑型涂料的優(yōu)點(diǎn) 前面所敘述的水性、粉末及高固體分涂料、輻射固化涂料，都是從取代有機(jī)溶劑或減少其用量上降低 VOC 對(duì)大氣 的污染。但現(xiàn)階段溶劑型涂料相對(duì)水性、粉末及高固體分涂料、輻射固化涂料對(duì)比中 ,仍占優(yōu)勢(shì)，因?yàn)椋? 1:溶劑型涂料從綜合性能比較上仍占較大優(yōu)勢(shì)。 2:在涂膜的質(zhì)量上 ,使用溶劑涂料是達(dá)到優(yōu)質(zhì)涂膜的最佳途徑 ,目前高光澤涂料也只有用溶劑涂料才能實(shí)現(xiàn)。例如 ,要取得高 DOI 值的汽車罩光面漆 ,盡管粉末涂料正在試驗(yàn)之中 ,但目前 95％上仍只有用溶劑型涂料， UV固化涂料可獲得高的光澤 ,但只能用清漆或低顏料量涂料。另外 ,水性涂料的豐滿度目前仍達(dá)不到人們能接受的水平，因?yàn)楣鉂珊拓S滿度是裝飾性涂料的兩個(gè)重要指標(biāo)。 3:在條件較苛刻的環(huán) 境下施工 大部分涂料在施工時(shí) ,控制溶劑的揮發(fā)速度是獲得優(yōu)質(zhì)涂膜的重要參數(shù) ,這對(duì)于溶劑型涂料很容易做到 ,只要調(diào)整混合溶劑比例即可 ,但對(duì)于水性涂料 ,只有一種溶劑 水 ,無(wú)法調(diào)節(jié)其揮發(fā)速度率 ,同時(shí)水的揮發(fā)速率又受環(huán)境的溫度和濕度的影響極大 ,濕度越高干燥越慢。在 100％的相對(duì)濕度下 ,水性涂料是不可能干燥的，因此為了要獲得高性能的涂膜 ,一定要控制施工環(huán)境溫度、濕度。在封閉環(huán)境下 ,只要投人資金、設(shè)備是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的控制 ,但是在一些條件十分苛刻的環(huán)境 ,如海上輪船 ,飛機(jī)、橋粱上的施工 ,是無(wú)法人工營(yíng)造一個(gè)濕度可控制 的條件。因此水性涂料的應(yīng)用一定會(huì)受到限制 ,相反 ,采用溶劑型涂料可隨地點(diǎn) ,氣候的變化，進(jìn)行溶劑比例的調(diào)整 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)速率的控制 ,以獲得優(yōu)質(zhì)涂膜。 4：溶劑型涂料對(duì)樹(shù)脂的選擇余地比水性漆更廣。 在溶劑型涂料中，各種樹(shù)脂幾乎都可溶解在溶劑中 ,選擇余地較寬 ,但粉末涂料目前僅局限于環(huán)氧，聚酯，丙烯酸和聚氨酯樹(shù)脂，盡管理論上可以把所有的樹(shù)脂都制成水溶性或水分散性 ,但目前生產(chǎn)制造及使用還是有限的 ,制造中尚有不少新的技術(shù)問(wèn)題。 5：清冼中的問(wèn)題 不管是水性還是溶劑型涂料 ,在施工換色時(shí)均需對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行清冼 ,對(duì)溶劑型涂料 ,清 洗后的廢溶劑可以通過(guò)收集，蒸餾而重復(fù)使用或作其他燃料之用。使溶劑揮發(fā)和損失降低到最小程度 ,而水性涂料在涂裝線上的清洗廢水不能重使用 ,而且處理這些廢水是十分耗資的 ,這種廢水中主要是水 ,還有懸浮的顏料，樹(shù)脂粒子和可溶性有機(jī)物以及少量的 V0Cs,由于廢水中可回收能量低 ,蒸餾回收又不值 ,這種廢水在生產(chǎn)量很大的生產(chǎn)線上是一個(gè)十分重要的問(wèn)題 ,需要經(jīng)一套處理裝置處理后才能排放。 溶劑型綠色環(huán)保涂料配方設(shè)計(jì) 從溶劑型涂料的優(yōu)點(diǎn)可知 ,溶劑型涂料在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi) ,仍會(huì)繼續(xù)使用 ,并也逐步向環(huán)保型溶劑型涂料方向發(fā)展 ,溶劑的性質(zhì)、安全性及毒性是綠色環(huán)保涂料配方設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。現(xiàn)在以常用溶劑型涂料的四個(gè)組成部分 ,成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑來(lái)討論綠色環(huán)保涂料配方設(shè)計(jì)。 成膜物質(zhì) 成膜物質(zhì)是涂料的組成的基礎(chǔ)，原始的涂料成膜物質(zhì)是油脂，主要是植物油，現(xiàn)在大量使用樹(shù)脂做成膜物質(zhì)，常指高分子聚合物材料。 馮新德院士提出高分子材料合成與應(yīng)用的綠色戰(zhàn)略： 1）高分子材料本身無(wú)毒化，即目標(biāo)產(chǎn)物綠色化； 2）高分子原料合成無(wú)毒化； 3）高分子合成與催化劑無(wú)毒化； 4）可能危害環(huán)境合成高分子的安全應(yīng)用 。 即所有高分子與相 應(yīng)單體的合成方法都必須環(huán)保。 涂料工業(yè)中有毒有害的有機(jī)物主要來(lái)源于涂料配方中使用的某些有機(jī)成分，對(duì)人體有毒害或?qū)Νh(huán)境有不利影響，例如聚氨酯涂料使用的固化劑含有少量的游離 TDI，即游離 NCO 基團(tuán)，這種游離基對(duì)人的呼吸道具有較強(qiáng)的刺激作用，如果在通風(fēng)不良的環(huán)境中操作，容易引發(fā)工作人員的窒息死亡。瀝青在涂料中，也是一種很好的成膜物質(zhì)，瀝青有著良好的耐水性，因此在埋地環(huán)境、海水、淡水和污水中，環(huán)氧煤瀝青涂料有著巨大的市場(chǎng)。但是瀝青現(xiàn)在被確定為致癌物，在歐美等國(guó)的應(yīng)用開(kāi)始受到了嚴(yán)格限制。瀝青配制的涂料產(chǎn)品，顏色為黑色 ，給施工、質(zhì)量檢查和維修檢驗(yàn)等帶來(lái)諸多不便。很多世界級(jí)涂料公司已經(jīng)從 2020 年開(kāi)始，不再生產(chǎn)瀝青類涂料產(chǎn)品，而使用不含瀝青的純環(huán)氧類或改性環(huán)氧類產(chǎn)品來(lái)替代。 氯化橡膠、氯化聚烯烴歷來(lái)用于制備中、高檔防腐蝕涂料。但在生產(chǎn)氯化橡膠及氯化樹(shù)脂時(shí)，采用四氯化碳或含氯烴溶劑進(jìn)行液相氯化，嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)臭氧層造成威脅。 20 世紀(jì) 80 年代，西歐就限制或停止其生產(chǎn)。采用水相法氯化生產(chǎn)的清潔工藝代替溶劑法生產(chǎn)氯化產(chǎn)品勢(shì)在必行，我國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代初就開(kāi)展了水相法直接氯化工藝的研究，與西方國(guó)家同步。 氣體產(chǎn)品和化學(xué)公司制造的 聚氨酯多元醇樹(shù)脂，適合配制高固體分涂料，如水稀釋性丙烯酸聚氨酯預(yù)聚物分散體，使用了該樹(shù)脂的聚氨酯涂料，其 VOC 量?jī)H為 180g／ L。這種分散體適合于配制輕度至中等強(qiáng)度的工業(yè)保護(hù)、木材和塑料裝飾用涂料。該公司近期開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品 醋酸乙烯樹(shù)脂“ Airflex 738”中，完全不需要使用溶劑。 道化學(xué)公司試制了可以水中分散、并能獲得零 VOC 涂料的新型環(huán)氧樹(shù)脂粉末。此外，該公司推出的新型雙酚 F 環(huán)氧樹(shù)脂，是一種低粘度的液態(tài)產(chǎn)品，具有優(yōu)良的耐化學(xué)品性，適合配制土木建筑用涂料。這種樹(shù)脂的價(jià)格為普通雙酚 A環(huán)氧樹(shù)脂的二倍，但其可 以配制出高固體分涂料。 Dow Corning 公司的干燥薄片狀“ 1045”有機(jī)硅樹(shù)脂，可將其配制成水乳液，因此能夠生產(chǎn)出不用溶劑的涂料。這種體系主要用于汽車回氣管和發(fā)動(dòng)機(jī)罩底漆的耐熱性涂料。 GE 硅樹(shù)脂公司開(kāi)發(fā)了高固體分和水稀釋性涂料用耐熱性有機(jī)硅樹(shù)脂。 伊士曼公司研制的 1， 4 一環(huán)己烷二羧酸聚酯樹(shù)脂既堅(jiān)硬又富有柔韌性，而且耐碎落性優(yōu)異，現(xiàn)已用作高固體分溶劑型涂料用樹(shù)脂。此外，由于該樹(shù)脂具有耐水解性，因此用其開(kāi)發(fā)水性涂料的研究工作也在進(jìn)行中。 另外， 無(wú)機(jī)礦物涂料的主要成分是堿金屬硅酸鹽、無(wú)機(jī)色素、礦物填料、水等，這是其特性區(qū)別于有機(jī)涂料的重要組成因素。硅酸鈉、硅酸鉀的生產(chǎn)原料二氧化硅、碳酸鉀是地殼中蘊(yùn)藏豐富的天然礦物；所用顏料、填料全部采用金屬氧化物和天然礦物填料，主要成膜物質(zhì)是堿金屬硅酸鹽 (俗稱水玻璃 )，沒(méi)有任何揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生。因此，無(wú)機(jī)礦物涂料是無(wú)毒、無(wú)異味、無(wú)刺激性的涂飾材料，并具有超常的耐候性、保色性、耐酸耐堿性、耐污染性、防火阻燃性，同時(shí)具有很好的防霉性和自清潔性，對(duì)環(huán)境和人類健康沒(méi)有任何危害。等等。 顏料 顏料是色漆的一個(gè)重要組成部分，顏料使涂膜呈現(xiàn)色彩，除具有好的裝飾效果外還能增加 涂膜的機(jī)械性能和耐久性能，有些顏料還能給涂膜提供特殊的功能，如導(dǎo)電、防腐蝕等。 涂料中的重金屬主要來(lái)源于配方中的顏填料以及某些助劑，常用的防腐顏料如鉛系顏料、鉻系顏料、鎘系顏料，雖然這些防腐顏料具有良好的防腐蝕性能，但有毒，污染環(huán)境和危害健康，已經(jīng)為人們所廣泛認(rèn)識(shí)，許多國(guó)家已嚴(yán)格限用，而在國(guó)內(nèi)仍大量使用，應(yīng)逐步減少鉻、鉛、鎘在顏料中用量和禁止使用含這些有毒重金屬的顏料，多用低毒的金屬氧化物顏料或用其他的無(wú)毒防銹顏料取代。 涂料中有毒有害的有機(jī)物和重金屬可以通過(guò)調(diào)整配方 ,因此 ,開(kāi)發(fā)、選用而無(wú)毒、一些性能、高效 的綠色環(huán)保型防腐蝕顏料及涂料成為當(dāng)務(wù)之急，也是提供對(duì)綠色環(huán)保的涂料工業(yè)的重要途徑。 目前，國(guó)內(nèi)外的研究人員已研制出磷酸鹽、鉬酸鹽、硼酸鹽、離子交換樹(shù)脂、復(fù)合鐵鈦粉及片狀顏料等多種綠色環(huán)保型防腐蝕顏料，并已應(yīng)用于防腐蝕涂料中。 磷酸鹽 磷酸鋅是一種重要的防腐蝕顏料，從 1965 年沿用至今，廣泛用于油性和水性防腐蝕底漆中，是目前應(yīng)用最廣泛的綠色環(huán)保型防腐蝕顏料。通過(guò)合理的配