第三章绿色涂料

1、第三章第三章 绿色涂料绿色涂料 大部分合成涂料一般都含有大量有大部分合成涂料一般都含有大量有 机溶剂和有一定毒性的颜料、填料与分机溶剂和有一定毒性的颜料、填料与分 子助剂，在生产与使用中产生子助剂，在生产与使用中产生“三废三废”， 造成对环境的污染，影响了人类健康。造成对环境的污染，影响了人类健康。 因此，为减少污染，提高涂料性能，绿因此，为减少污染，提高涂料性能，绿 色涂料的应用和发展研究成为当前涂料色涂料的应用和发展研究成为当前涂料 研究业的主要课题研究业的主要课题 . 第一节第一节 涂料的分类及化学成分涂料的分类及化学成分 涂料（涂料（coatingscoatings）是应用于物体表面能

2、结成）是应用于物体表面能结成 坚韧保护膜的物料的总称，多数是含有或基本坚韧保护膜的物料的总称，多数是含有或基本 不含颜料的黏液。不含颜料的黏液。 涂料具有下列功：涂料具有下列功： v防止物体表面受到气候腐蚀、化学腐蚀以及日防止物体表面受到气候腐蚀、化学腐蚀以及日 光照射而起变化；光照射而起变化； v防止或减少物体表面直接受到摩擦和冲击；防止或减少物体表面直接受到摩擦和冲击； v增加物体表面美观。增加物体表面美观。 一、涂料的分类一、涂料的分类 n按用途来分类。按用途来分类。例如建筑涂料、船舶涂料、电器例如建筑涂料、船舶涂料、电器 绝缘涂料、汽车涂料等。建筑涂料又分为室内用、绝缘涂料、汽车涂料等

3、。建筑涂料又分为室内用、 室外用、木材用、金属用和混凝土用等。室外用、木材用、金属用和混凝土用等。 n按施工方法分类按施工方法分类。如刷用漆、喷漆、烘漆、电泳。如刷用漆、喷漆、烘漆、电泳 漆、流态床涂装用漆等。漆、流态床涂装用漆等。 n按涂料的作用来分按涂料的作用来分。如打底漆、防锈漆、防腐漆、。如打底漆、防锈漆、防腐漆、 防火漆、耐高温漆、头度漆、二度漆等。防火漆、耐高温漆、头度漆、二度漆等。 n按漆膜的外观来分类按漆膜的外观来分类，如大红漆。有光漆、无光，如大红漆。有光漆、无光 漆、半光漆。皱纹漆、锤纹漆等。漆、半光漆。皱纹漆、锤纹漆等。 n目前国内外使用最广泛的是目前国内外使用最广泛的是

4、根据成膜物根据成膜物 质分类质分类。若主要成膜物质由两种以上的。若主要成膜物质由两种以上的 树脂混合组成，则按在成膜物质中起决树脂混合组成，则按在成膜物质中起决 定作用的一种树脂为基础作为分类的依定作用的一种树脂为基础作为分类的依 据。结合目前生产品种的具体情况，将据。结合目前生产品种的具体情况，将 涂料分为十八类。涂料分为十八类。 二、涂料的化学成分 涂料通常由涂料通常由成膜物质成膜物质、颜料颜料、溶剂溶剂和各种和各种添加剂添加剂组成。组成。 * 成膜物质成膜物质是涂料的基础，起成膜等作用，主要是各种油是涂料的基础，起成膜等作用，主要是各种油 脂和树脂，可以是天然物、动植物油等，也可以是人工

5、脂和树脂，可以是天然物、动植物油等，也可以是人工 合成的，如酚醛树脂等。合成的，如酚醛树脂等。 * 颜料颜料是起漆膜构色、增强抗紫外、耐老化等作用。是起漆膜构色、增强抗紫外、耐老化等作用。 * 涂料中加入二甲苯、松节油、丙酮、乙醇类涂料中加入二甲苯、松节油、丙酮、乙醇类溶剂溶剂，是为，是为 了降低涂料的粘度，易于施工。了降低涂料的粘度，易于施工。 * 为增加涂料的柔韧性，可以加入增塑剂，还可以加入少为增加涂料的柔韧性，可以加入增塑剂，还可以加入少 量的固化剂、消光剂、防腐剂等量的固化剂、消光剂、防腐剂等化学添加剂化学添加剂，如二乙胺、，如二乙胺、 环烷酸酮等。环烷酸酮等。 第二节第二节 合成涂

6、料对环境的污合成涂料对环境的污 染染 一、对大气的污染一、对大气的污染 大气污染大气污染是指大气中污染物质的浓度达到了是指大气中污染物质的浓度达到了 有害的程度，以致破坏生态系统和人类正常生有害的程度，以致破坏生态系统和人类正常生 存和发展的条件，对人和物造成危害的现象。存和发展的条件，对人和物造成危害的现象。 涂料对大气的污染主要是指涂料在生产或涂料对大气的污染主要是指涂料在生产或 使用过程中产生的使用过程中产生的挥发性物质挥发性物质，即，即VOC （ Volatile Organic Compound）排放到大）排放到大 气中，造成污染。气中，造成污染。 涂料中的化学物质除成膜基质外，其余

7、涂料中的化学物质除成膜基质外，其余 物质物质如溶剂、增塑剂、添加剂等，大都是如溶剂、增塑剂、添加剂等，大都是 易挥发性的有机物易挥发性的有机物，并带有一定的毒性，并带有一定的毒性， 这些物质是涂料污染大气的主要来源，是这些物质是涂料污染大气的主要来源，是 大气的主要污染源之一。特别是有机溶剂，大气的主要污染源之一。特别是有机溶剂， 使用量大，挥发性强，对人畜损害程度较使用量大，挥发性强，对人畜损害程度较 大。涂料施工后，全部有机溶剂挥发释放大。涂料施工后，全部有机溶剂挥发释放 到大气中。据报道，全世界每年向大气排到大气中。据报道，全世界每年向大气排 放的碳氢化合物约达放的碳氢化合物约达2000

8、2000万吨万吨, ,其中约有其中约有 350350万吨是涂料中的有机溶剂万吨是涂料中的有机溶剂。 n有机溶剂挥发到大气中造成的污染称一次性污染有机溶剂挥发到大气中造成的污染称一次性污染 或原发性污染。空气中的溶剂量超过标准，通过或原发性污染。空气中的溶剂量超过标准，通过 呼吸进入人体后会损害人体。如伯醇类、酮类溶呼吸进入人体后会损害人体。如伯醇类、酮类溶 剂损害人体的神经系统，羟基甲酯、甲酸酯会使剂损害人体的神经系统，羟基甲酯、甲酸酯会使 肺中毒形成肺气肿等。肺中毒形成肺气肿等。 n用于室内装修的人造板使用大量的脲醛树脂粘合用于室内装修的人造板使用大量的脲醛树脂粘合 剂，其中游离甲醛会不断释

9、放出来而污染室内空剂，其中游离甲醛会不断释放出来而污染室内空 气。长期吸入超量甲醛会使人体出现头痛、疲倦、气。长期吸入超量甲醛会使人体出现头痛、疲倦、 咳嗽、哮喘等症状。据统计，每年北京地区室内咳嗽、哮喘等症状。据统计，每年北京地区室内 VOC（挥发性有机物）污染导致（挥发性有机物）污染导致10万人慢性中万人慢性中 毒。毒。 室内室内VOC是城市肺癌增加的重要因素。是城市肺癌增加的重要因素。 在我国在我国,涂料每年生产量达涂料每年生产量达160万吨左右，万吨左右， 有机溶剂量至少在有机溶剂量至少在80万吨以上，涂料溶剂对大气万吨以上，涂料溶剂对大气 的污染问题已相当严重。的污染问题已相当严重。

10、 漆类漆类产量（万吨）产量（万吨）污染途径污染途径 丙烯酸漆丙烯酸漆5.12固化过程中释放的甲醇、甲醛固化过程中释放的甲醇、甲醛 建筑涂料建筑涂料估计估计4080施工后也排放到大气中，造成污染施工后也排放到大气中，造成污染 氨基树脂漆氨基树脂漆10.42固化过程中释放的甲醇、甲醛固化过程中释放的甲醇、甲醛 二、对水系的污染二、对水系的污染 n对海洋的污染对海洋的污染 涂料对海洋的污染主要是涂料对海洋的污染主要是船体防污涂料船体防污涂料对海洋水体的污染。对海洋水体的污染。 20世纪世纪60年代人们发现有机锡防污涂料可有效减少年代人们发现有机锡防污涂料可有效减少 海洋污损生物对海洋船舶和建筑物造成

11、的危害。特别是三海洋污损生物对海洋船舶和建筑物造成的危害。特别是三 丁基锡（丁基锡（TBT）防污涂料得到越来越广泛的应用。每年均）防污涂料得到越来越广泛的应用。每年均 有有3000吨吨TBT等防污涂料进入海洋，从而对海洋环境产等防污涂料进入海洋，从而对海洋环境产 生很大影响，甚至对海湾、港口、船坞等局部海域的海洋生很大影响，甚至对海湾、港口、船坞等局部海域的海洋 生物带来毁灭性威胁。鱼类对生物带来毁灭性威胁。鱼类对TBTTBT有很强的富集能力有很强的富集能力, ,富集富集 系数为系数为10010010001000。近。近2020年以来，曾发现鲸和海豚大批冲滩年以来，曾发现鲸和海豚大批冲滩 自杀

12、，其主要原因是鲸和海豚喜欢追逐海船，海船中的有自杀，其主要原因是鲸和海豚喜欢追逐海船，海船中的有 机锡毒害了动物脑神经细胞，使其丧失方向，具有集体行机锡毒害了动物脑神经细胞，使其丧失方向，具有集体行 动习性的动物当其中一头中毒冲滩后，其余便盲目跟进形动习性的动物当其中一头中毒冲滩后，其余便盲目跟进形 成成“集体自杀集体自杀”。 对淡水系统的污染对淡水系统的污染 涂料生产和使用过程中产生的废水，含有大量涂料生产和使用过程中产生的废水，含有大量有毒的无有毒的无 机、有机化合物机、有机化合物，不经处理或经不完全处理后排入江、，不经处理或经不完全处理后排入江、 河、湖泊，会造成淡水咸化，破坏地球水资源

13、循环。淡水河、湖泊，会造成淡水咸化，破坏地球水资源循环。淡水 资源量的日益减少直接威胁着地球生物的生存。资源量的日益减少直接威胁着地球生物的生存。 涂料废水中的涂料废水中的重金属离子重金属离子可以在河底泥层沉积和富集，可以在河底泥层沉积和富集， 或渗入地下水中进一步污染地表淡水，引起淡水资源恶或渗入地下水中进一步污染地表淡水，引起淡水资源恶 化，加重了环境中淡水资源的危机。涂料生产中产生的废化，加重了环境中淡水资源的危机。涂料生产中产生的废 水量很大，如生产吨氨基树脂可产生水量很大，如生产吨氨基树脂可产生1.11.21吨废水。吨废水。 成淡水咸化，破坏地球水资源循环。淡水资源量的日益减成淡水咸

14、化，破坏地球水资源循环。淡水资源量的日益减 少直接威胁着地球生物的生存。少直接威胁着地球生物的生存。 三、合成涂料对生态及人体健康的影响三、合成涂料对生态及人体健康的影响 n合成涂料中的未完全反应单体、有机溶合成涂料中的未完全反应单体、有机溶 剂、添加剂、重金属离子等大部分带有剂、添加剂、重金属离子等大部分带有 毒性，对地球生态和人体健康带来极大毒性，对地球生态和人体健康带来极大 的甚至是不可逆转的影响。污染物可直的甚至是不可逆转的影响。污染物可直 接或间接地进入生物体或者人体，干扰接或间接地进入生物体或者人体，干扰 或改变体内正常生理功能，能引起种群或改变体内正常生理功能，能引起种群 变异或

15、减少。近年来有资料报道已表明，变异或减少。近年来有资料报道已表明， 多环芳烃（多环芳烃（PAHs）、多氯联苯）、多氯联苯 （PCBs）、表面活性剂及增塑剂等许）、表面活性剂及增塑剂等许 多化学物都具有类雌激素的作用。该类多化学物都具有类雌激素的作用。该类 物质进入脊椎动物体内会影响脊椎动物物质进入脊椎动物体内会影响脊椎动物 的生殖，进入人体能产生致癌、致畸的的生殖，进入人体能产生致癌、致畸的 作用。作用。 n有机锡化合物能够使牡蛎壳增厚、空腔以及螺类性畸变；在有机锡化合物能够使牡蛎壳增厚、空腔以及螺类性畸变；在 牡蛎贝壳的空腔中有大量的胶状蛋白质，不能正常钙化；牡蛎贝壳的空腔中有大量的胶状蛋白

16、质，不能正常钙化； TBT可以影响螺体内激素代谢，在雌体内产生雄性激素睾可以影响螺体内激素代谢，在雌体内产生雄性激素睾 酮，雌体表现雄性特征。酮，雌体表现雄性特征。 n有机锡等有机金属化合物能干扰哺乳类动物生殖系统正常功有机锡等有机金属化合物能干扰哺乳类动物生殖系统正常功 能，并可能引起不育或畸形。能，并可能引起不育或畸形。 n我国在木器涂装、金属防腐、汽车面漆等行业仍使用溶剂型我国在木器涂装、金属防腐、汽车面漆等行业仍使用溶剂型 为主的涂料，每年向大气中排放的为主的涂料，每年向大气中排放的VOC总量就达总量就达76万吨之万吨之 多多,从事涂料生产、涂料喷刷作业工人的健康因此受到很大从事涂料生

17、产、涂料喷刷作业工人的健康因此受到很大 损害。如含苯或含苯溶剂型涂料作业环境空气中苯浓度通常损害。如含苯或含苯溶剂型涂料作业环境空气中苯浓度通常 为几十至上千毫克为几十至上千毫克/立方米，人长期处于这种环境中，轻者立方米，人长期处于这种环境中，轻者 出现头晕、头痛、乏力、记忆力减退、血象改变等症状，重出现头晕、头痛、乏力、记忆力减退、血象改变等症状，重 者造成再生性贫血、白血病等。者造成再生性贫血、白血病等。 第三节第三节 绿色涂料绿色涂料 一、绿色涂料界定一、绿色涂料界定 第一个层次是涂料总有机挥发量第一个层次是涂料总有机挥发量(VOC)(VOC)， 限定涂料中溶剂的用量；限定涂料中溶剂的用

18、量； 第二个层次是溶剂的毒性，禁止使用乙二第二个层次是溶剂的毒性，禁止使用乙二 醇醚等有毒有害的溶剂醇醚等有毒有害的溶剂 ； 第三个层次是对用户安全问题，在制备时第三个层次是对用户安全问题，在制备时 一定要限制有毒溶剂的使用一定要限制有毒溶剂的使用 。 二、水性涂料二、水性涂料 水性涂料可分为水性涂料可分为水溶性、水分散性和水乳化三类水溶性、水分散性和水乳化三类。 主要特性主要特性是以无毒的水是以无毒的水代替有毒的有机物作为涂料溶代替有毒的有机物作为涂料溶 剂，减少或消除涂料剂，减少或消除涂料VOC对大气的污染。对大气的污染。 水性涂料中以水性涂料中以水分散性涂料品种最多水分散性涂料品种最多，

19、由于其储，由于其储 存稳定性好、性能较优、使用方便而被广泛开发使存稳定性好、性能较优、使用方便而被广泛开发使 用。如国内大量使用的以硅酸乙酯为基料、乙醇为用。如国内大量使用的以硅酸乙酯为基料、乙醇为 溶剂的无机富锌底漆。水性涂料仍然会含部分有机溶剂的无机富锌底漆。水性涂料仍然会含部分有机 溶剂（作助溶剂），但量较少，溶剂（作助溶剂），但量较少，VOCVOC值低。如汽车值低。如汽车 阴极电泳漆的阴极电泳漆的VOCVOC含量低于含量低于2%2%。 三、三、 无溶剂涂料无溶剂涂料 无溶剂涂料包括粉末涂料和光固化无溶剂涂料包括粉末涂料和光固化 涂料。由于涂料不含溶剂，对环境的涂料。由于涂料不含溶剂，对

20、环境的 污染问题可得到较彻底的解决。因此，污染问题可得到较彻底的解决。因此， 它们受到极大的重视，发展十分迅速。它们受到极大的重视，发展十分迅速。 粉末涂料粉末涂料 粉末涂料就是不包含有机溶剂，固体分含量粉末涂料就是不包含有机溶剂，固体分含量 为为100%100%的涂料。粉末涂料归为绿色涂料是由的涂料。粉末涂料归为绿色涂料是由 于其于其VOCVOC接近于零接近于零, ,且比传统溶剂型涂料的综且比传统溶剂型涂料的综 合效能高，可达合效能高，可达90%90%以上。以上。 节能降耗可达节能降耗可达 30%30%50%,50%,涂层耐候、耐久和耐化学性优越，涂层耐候、耐久和耐化学性优越， 使其品种和产

21、量在不断提高和扩大。使其品种和产量在不断提高和扩大。 （1 1）低温固化性粉末涂料）低温固化性粉末涂料 粉末涂料的烘干温度低温化以后能带来以下效果：粉末涂料的烘干温度低温化以后能带来以下效果： * * 节能，降低烘干室的运转成本。节能，降低烘干室的运转成本。 * * 适用于粉末涂装底材的增加。适用于粉末涂装底材的增加。 * * 由于烘干室的负荷减轻，使用寿命会增长，由于烘干室的负荷减轻，使用寿命会增长， 亦可减少维修费用、发热量，可抑制室温上升。亦可减少维修费用、发热量，可抑制室温上升。 * * 老涂装经改造后可使用原烘干室，而且升温老涂装经改造后可使用原烘干室，而且升温 时间或烘干后冷却时间

22、缩短，减少了生产周期。时间或烘干后冷却时间缩短，减少了生产周期。 （2 2）耐候性粉末涂料）耐候性粉末涂料 为使粉末涂料能全面取代优质的合成树脂涂料，为使粉末涂料能全面取代优质的合成树脂涂料， 适用于户外产品的涂装，国外涂料公司开发了很适用于户外产品的涂装，国外涂料公司开发了很 多品牌的高性能耐多品牌的高性能耐候粉末涂料。候粉末涂料。 铝建材用粉末涂料，建材的表面处理一般用阳铝建材用粉末涂料，建材的表面处理一般用阳 极氧化法。在欧美采用粉末涂装约占极氧化法。在欧美采用粉末涂装约占30%30%，亚洲，亚洲 各国也在逐渐增加。美国的铝合金建筑材料的涂各国也在逐渐增加。美国的铝合金建筑材料的涂 装规

23、格装规格AAMA-605AAMA-605要求在佛罗里达州的试验场地暴要求在佛罗里达州的试验场地暴 晒晒5 5年，过去只有聚偏二氟化乙烯树脂通过了这年，过去只有聚偏二氟化乙烯树脂通过了这 一要求。英国一家公司开发的聚酯粉末涂料一要求。英国一家公司开发的聚酯粉末涂料D-D- 20002000耐候性非常优异，且价格较氟树脂低，可以耐候性非常优异，且价格较氟树脂低，可以 大量生产。大量生产。 粉末涂料的发展方向粉末涂料的发展方向 粉末涂料现以其完全不含溶剂、涂装效率高、保护和装粉末涂料现以其完全不含溶剂、涂装效率高、保护和装 饰综合性能等特点适应了涂料工业对节约资源、能源，减饰综合性能等特点适应了涂料

24、工业对节约资源、能源，减 少环境污染，提高功效方面的要求具有独特的经济效益和少环境污染，提高功效方面的要求具有独特的经济效益和 社会效益，受到全世界的重视，得以飞速发展。社会效益，受到全世界的重视，得以飞速发展。为了进一为了进一 步增强粉末涂料的生命力，扩大其应用范围，粉末涂料今步增强粉末涂料的生命力，扩大其应用范围，粉末涂料今 后拟向以下几个方向发展：后拟向以下几个方向发展： * * 低温固化低温固化 * * 合成原子和分子构件合成原子和分子构件 * * 功能化功能化 * * 专用化专用化 * * 美术化美术化 * * 研究开发新型固化剂研究开发新型固化剂 第四节涂料的清洁生产第四节涂料的清

25、洁生产 一、涂料的清洁生产的内容和方法一、涂料的清洁生产的内容和方法 1 1、清洁生产的定义、清洁生产的定义 清洁生产通常是指在产品生产过程和预期消费清洁生产通常是指在产品生产过程和预期消费 中，既合理利用自然资源，把对人类和环境的危中，既合理利用自然资源，把对人类和环境的危 害减至最小，又能充分满足人类需要，使社会经害减至最小，又能充分满足人类需要，使社会经 济效益最大化的一种生产模式。济效益最大化的一种生产模式。 2 2、清洁生产的内容、清洁生产的内容 清洁生产的内容有三个方面：清洁生产的内容有三个方面： * * 自然资源和能源利用的最合理化；自然资源和能源利用的最合理化； * * 经济效益最大化；经济效益最大化； * * 对人类和环境的危害最小化。对人类和环境的危害最小化。 3 3、清洁生产的方法、清洁生产的方法 清洁生产的方法通常有两种：清洁生产的方法通常有两种： * * 源头治理。源头治理。 即在废物产生之前最大即在废物产生之前最大 限度地减少或降低废物的产限度地减少或降低废物的产 生量和毒性；生量和毒性； * * 现场循环回收利用。现场循环回收利用。 二、涂料清洁生产二、涂料清洁生产 涂料的清洁生产是涂料的清洁生产是“绿色绿色”涂料的重涂料的重 要组成部分。包括两个方面的内容：要组成部分。包括两个方面的内容： * * 源头治理，针对生产末端产生