《绿色涂料》PPT课件.ppt

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1、绿色化学 5.绿色涂料,主讲：任 皞,LOGO,Contents,涂料的定义,1,涂料的化学成分,2,合成涂料对环境的污染,3,绿色涂料,4,绿色涂装技术,5,涂料清洁生产,6,LOGO,丙烯酸类洁净墙面,环氧自流平洁净地面,LOGO,丙烯酸类洁净墙面,混凝土结构及钢结构建（构）筑物防护工程,LOGO,LOGO,5.1涂料的定义,涂料（Coatings）指用于物体表面而能结成坚韧保护膜的物料总称。涂料在过去又称为油漆，涂料的范围很大，既包括了油漆，也包括溶剂型和水性型涂料。,涂料的功能：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；防止或减少物体表面直接受到摩擦和冲击；增加物体表面美

2、观。,LOGO,5.1.2 涂料的今昔和未来,人类最早使用的涂料是由纯天然物质譬如植物油（桐油等），生漆，天然沥青，天然颜料等组合构成的，基本上是无溶剂和污染的。随着人类生产的发展，科技的进步和人们的生活水平的提高，纯粹以天然物质为基础的涂料已不能满足需要，因而出现了人工合成树脂为基础的合成涂料，满足了现代工业等高科技发展的各种需要，美化了人类生活。,LOGO,合成涂料的出现，使涂料的用途更加广泛，性能更加完美。未来世界的发展趋势要求涂料的种类更多，量更多更广。但是，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、填料与分子助剂，在生产与使用中产生“三废”，造成对环境的污染，影响了人类

3、健康。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研究业的主要课题。,LOGO,5.2 涂料的化学成分,溶剂,成膜物质,添加剂,涂料的组成,颜料,成膜物质是涂料的基础，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，也可以是人工合成的，如酚醛树脂等。,溶剂:涂料中加入二甲苯、松节油、丙酮、乙醇类溶剂，是为了降低涂料的粘度，易于施工。,颜料是起漆膜构色、增强抗紫外、耐老化等作用。,添加剂：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、防腐剂等化学添加剂，如二乙胺、环烷酸酮等。,LOGO,5.3 合成涂料对环境的污染,5.3.1 对大气的

4、污染 大气污染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使用过程中产生的挥发性物质，即VOC（Volatile Organic Compound）排放到大气中，造成污染。,LOGO,涂料中的化学物质除成膜基质外，其余物质如溶剂、增塑剂、添加剂等，大都是易挥发性的有机物，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放的碳氢化合物约达2000

5、万吨，其中约有350万吨是涂料中的有机溶剂。,LOGO,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、甲酸酯会使肺中毒形成肺气肿等。,LOGO,目前人们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放出来而污染室内空气。我国居室空气甲醛卫生标准为0.08毫克/立方米,而中密度纤维板释放甲醛平均速率达0.3毫克/立方米小时，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VOC（挥发性有机物）污染导致10万人慢性中毒。室内VOC是城

6、市肺癌增加的重要因素。,LOGO,涂料中VOC排入大气后,还可以与空气中的NOx 作用，产生光化学烟雾，形成大气的二次污染，对人体造成更深程度的损害。历史上世界八大公害之一的1966年美国洛杉矶光化学烟雾事件，造成3000多人死亡，其罪魁祸首就是空气中大量的VOC与NOx发生光化反应产生的光化学烟雾。在我国,涂料每年生产量达160万吨左右，有机溶剂量至少在80万吨以上，涂料溶剂对大气的污染问题已相当严重。,LOGO,5.3.2 对水系的污染,对海洋的污染涂料对海洋的污染主要是船体防污涂料对海洋水体的污染。防污涂料的作用是阻止海中生物如贻贝、海藻等在吃水线下船体的生长。因为船体长了海生物就会增加

7、阻力，使航速下降，燃料消耗会增加40%50%。船体涂以防污漆，可减少海生物的依附，保持其清洁。自20世纪60年代人们发现有机锡的防污特性以来，有机锡特别是三丁基锡（TBT）防污涂料到越来越广泛的应用。,LOGO,例如，20世纪70年代末有机锡污染曾使法国防卡琼湾的牡蛎养殖业一度瘫痪，幼蚝和成体牡蛎养殖业直接经济损失近1.5亿美元。有关毒性试验表明，有机锡尤其是TBT和TPT对鱼类毒性很大。鱼类对TBT有很强的富集能力，富集系数为1001000。近20年以来，曾发现鲸和海豚大批冲滩自杀，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，具有集体行动习性的动物当其

8、中一头中毒冲滩后，其余便盲目跟进形成“集体自杀”。,LOGO,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的危害。80年代以来，人们发现TBT对环境有许多负面影响，每年均有3000吨TBT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物带来毁灭性威胁。,LOGO,有机锡防污涂料对海洋生态环境和海洋渔业资源破坏性影响已引起了人类的警觉和重视，限制乃至禁止使用有机锡防污涂料还在进行之中，取而代之的将是无锡或其他新型的无毒防污涂料，以保护海洋水体和保持海洋生态的平衡。,LOGO,对淡水系统的污染 涂料生产和使用过程中产生的废水，含有大量有毒的无

9、机、有机化合物，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，破坏地球水资源循环。淡水资源量的日益减少直接威胁着地球生物的生存。涂料废水中的重金属离子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1.11.21吨废水。,LOGO,生产酚醛树脂产生的废水也很类似，废水中常含有酚类、苯类等有毒有机物。涂料在使用过程中，涂膜不断老化，漆膜粉化而不断开裂、剥落，其中的颜料、填料（多为铅、铬、镉等重金属离子无机物）被雨水冲刷，慢慢排入水中，造成污染。另外，大气的污染也可交叉引起水质污

10、染。大气中有毒的有机物尘粒被雨水夹带落入地面，流入江河造成污染。,LOGO,5.3.3 合成涂料对生态的影响及对人体健康的影响,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，能引起种群变异或减少。近年来有资料报道已表明，多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、表面活性剂及增塑剂等许多化学物都具有类雌激素(estrogenlike)的作用。该类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、致畸的作用。其生殖毒性研究是当前毒理学研究

11、热点之一。,LOGO,而有机锡化合物作为防污涂料进入海洋环境，尤其是TBT化合物，是进入海洋环境毒性最大的污染物之一。TBT化合物能够使牡蛎壳增厚、空腔以及螺类性畸变(imposex)在牡蛎贝壳的空腔中有大量的胶状蛋白质，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酮，雌体表现雄性特征。,LOGO,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。由于环境污染对人类健康的危害是显而易见的。在近几十年来，人类恶性肿瘤的激增，生殖质量下降，人体免疫系统的失调等等，无不与环境污染存在重大关系，污染的失控发展甚至危及人类的生存。,LOGO,我国在木器涂

12、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VOC总量就达76万吨之多，从事涂料生产、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为几十至上千毫克/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，重者造成再生性贫血、白血病等。,LOGO,目前世界上涂料每产量约2300万吨，近30%为溶剂型。解决涂料VOC对人体健康的损害问题已到了刻不容缓的地步，因此，开发使用低污染无毒的“绿色涂料”已成为世界涂料行业当务之急。,LOGO,5.4 绿色涂料,5.4.1 绿色涂料界定 第一个层次是涂料总有机挥发

13、量(VOC)，有机挥发物对我们的环境我们的社会和人类自身构成直接的危害。涂料是现代社会中的第二大污染源。第一污染源是交通运输业带来的，比如汽车尾气、油品渗透等。因此，涂料对环境的污染问题越来越受到重视。美国洛杉矶地区在1967年实施了限制涂料溶剂容量的66法规，自此以后，国外对涂料中溶剂的用量的限定也愈来愈严格。,LOGO,第二个层次是溶剂的毒性，亦即那些和人体接触或吸入后可导致疾病的溶剂。大家熟知的苯、甲醇便是有毒的溶剂。乙二醇的醚类曾是一类水性涂料常用的溶剂，在20世纪70年代，它作为无毒溶剂而被大量的使用；但在20世纪80年初发现乙二醇醚是一类剧毒的溶剂，那时，实验室的此类溶剂都被没收，

14、严禁使用。,LOGO,例如，聚乙烯吡咯烷酮是一类人造血浆，制备它的单体乙烯基吡咯烷酮曾被认为是一种无毒的化学品，80年代末曾被介绍给光固化涂料界，被认为是一种具有高稀释效率、高聚合速度的活性单体，而且用它作为活性稀释剂所得漆膜性能优异。但是不久就发现它是一种致癌物，因此被禁止使用。有毒的溶剂对生产和施工人员都会造成直接危害。,LOGO,第三个层次是对用户安全问题：一般说来涂料干燥以后，它的溶剂基本上可以挥发掉，但这要有一个过程，特别是室温固化的涂料，有的溶剂挥发得很慢，这些溶剂的量虽然不大，但由于用户长时间的接触，溶剂若有毒，也会造成对人体健康的伤害，因此在制备时一定要限制有毒溶剂的使用。,L

15、OGO,5.4.2 水性涂料,水性涂料可分为水溶性、水分散性和水乳化三类。主要特性是以无毒的水代替有毒的有机物作为涂料溶剂，减少或消除涂料VOC对大气的污染。水性涂料中以水分散性涂料品种最多，由于其储存稳定性好、性能较优、使用方便而被广泛开发使用。,LOGO,5.4.3 无溶剂涂料,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。,LOGO,粉末涂料粉末涂料就是不包含有机溶剂，固体分含量为100%的涂料。粉末涂料归为绿色涂料是由于其VOC接近于零，且比传统溶剂型涂料的综合效能高，可达90%以上。节能降耗可达30%

16、50%，涂层耐候、耐久和耐化学性优越，使其品种和产量在不断提高和扩大。,LOGO,粉末涂料产量仅次于水性涂料,约占总量的20%。粉末涂料除无溶剂VOC污染优点外,还可进行涂装后回收利用过喷粉末，克服了涂料喷涂过程中过喷浪费现象，提高了涂料利用率。粉末涂料作为无溶剂涂料的代表，与水性涂料一样，受到涂料涂装产业界的重视，使得粉末涂料及其涂装技术在市场上十分活跃。因此，作为污染性小的粉末涂料，其产量在提高，品种也不断增多。,LOGO,5.4.4 低温固化,5.4.4.1 低温固化性粉末涂料,A,B,C,节能，降低烘干室的运转成本,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，亦可减

17、少维修费用、发热量，可抑制室温上升,粉末涂料的烘干温度低温化以后能带来以下效果：,D,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缩短，减少了生产周期,LOGO,5.4.4.2 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，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候粉末涂料。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30%，亚洲各国也在逐渐增加。美国的铝合金建筑材料的涂装规格AAMA-605要求在佛罗里达州的试验场地暴晒5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D-2000耐候性非常优异

18、，且价格较氟树脂低，可以大量生产。,LOGO,5.4.4.3 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、保护和装饰综合性能等特点适应了涂料工业对节约资源、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社会效益，受到全世界的重视，得以飞速发展。因此，合理有效地利用资源，改善环境将成为21世纪发展的主题。为了进一步增强粉末涂料的生命力，扩大其应用范围，粉末涂料今后拟向以下几个方向发展：,LOGO,低温固化合成原子和分子构件专用化 美术化研究开发新型固化剂,LOGO,5.4.5 光固化,所谓光化学反应，一般指原子、分子、自由基或离子由于吸收光子而引起的反应。大气中的有机溶

19、剂及其他有机污染物在阳光作用下会产生许多光化学反应。一般说来碳氢化物是光化学烟雾产生的前提；臭氧的产生除要有氧、氮氧化物和太阳紫外线等基本条件外，还得有碳氢化合物同时参加反应。臭氧的产生是光化学烟雾的结果。动物实验表明，在0.210-6毫克/立方米臭氧浓度下暴露三周，每日5小时，可使家兔和老鼠心脏纤肌细胞核的结构发生变化。,LOGO,研究还证明，当臭氧浓度达 0.1510-6毫克/立方米时就发生哮喘；0.2510-6毫克/立方米以上，多数哮喘患者易发病。由此可见，涂料在生产与使用过程中排放大量有毒的VOC，对大气造成一次性污染，同时产生光化学反应，对局部地区光化学烟雾的形成起着“推波助澜”的作

20、用。,LOGO,5.5 绿色涂装技术,涂装是涂料在底物表面附着膜化的过程。绿色涂装是根据涂料的品种类型、工件表面质量、涂装工件的批量而采用合适的涂装工艺条件和程序，减少有毒废物的排放，回收利用废旧物料的环保型涂装。,LOGO,某装饰材料厂生产表面喷涂的金属装饰板，喷涂所用的溶剂为甲苯，废气中甲苯浓度为600毫克/立方米。该厂采用炭吸附和催化床组成集成工艺处理废气，经过吸附、催化氧化、脱附等处理，甲苯的净排放浓度为60毫克/立方米，符合国家大气污染排放标准。涂料的绿色涂装是刚刚起步的涂料清洁生产的重要组成部分，也是绿色涂料的重要内容之一。,LOGO,5.6 涂料清洁生产,涂料清洁生产的内容和方法

21、 5.6.1.1 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，使社会经济效益最大化的一种生产模式。,LOGO,5.6.1.2 清洁生产的内容,清洁生产的内容有三个方面：,LOGO,5.6.1.3 清洁生产的方法,清洁生产的方法通常有两种：,源头治理,现场循环回收利用,源头治理，即在废物产生之前最大限度地减少或降低废物的产生量和毒性；,现场循环回收利用，清洁生产的出现是人类工业生产迅速发展的历史必然，是一项迅速发展中的新生事物，是人类对工业化大生产所制造出有损于自然生态人类自身污染这种负面作用逐渐认识所作出的反应和行动。,LOGO,自1989年，联合国开始在全球范围内推行清洁生产以来,全球先后有8个国家建立了清洁生产中心，推动着各国清洁生产不断向深度和广度拓展。,LOGO,5.6.2 涂料的清洁生产,涂料的清洁生产是“绿色”涂料的重要组成部分。包括两个方面的内容：*源头治理，针对生产末端产生的污染物开发行之有效的治理技术；*开发替代产品，调整工艺过程，优化系统配置，使污染物减至最少。近20年来，涂料污染严重化趋势迫使人们投入了大量的财力、物力进行末端治理，但由于工业化的扩展，污染物的迅速增加，末端治理出现了很大的局限性。,Add your company slogan,Thank You!,